高位漏斗澆筑自密實混凝土方法的提出與應用

姜建波 顧正南 倪言波 戴壽曄

（淮安市水利勘測設計研究院有限公司 淮安 223005）

高位漏斗澆筑自密實混凝土方法的提出與應用

姜建波 顧正南 倪言波 戴壽曄

（淮安市水利勘測設計研究院有限公司 淮安 223005）

鹽河閘為涵洞式水閘，洞身閘墩、頂板加固采用增大截面法。結合鹽河閘除險加固工程，介紹一種從涵洞頂部填土開孔直接灌入自密實混凝土加固閘墩和頂板的方法，為受抗滑、抗浮穩定要求限制，洞頂填土不能移除，施工空間狹小、鋼筋密集，澆筑區呈封閉狀態的類似加固工程提供借鑒和參考。

涵洞式水閘 高性能混凝土 自密實混凝土 加固

1 工程概況

鹽河閘是《全國大中型病險水閘除險加固專項規劃》中的一座病險水閘，位于江蘇省淮安市淮陰區中運河和淮沭河交匯處東側，為二河東堤穿堤建筑物，屬分淮入沂綜合利用工程之一，具有供水、分洪、防洪、發電等功能，1959年4月建成運行，至今已50多年。鹽河閘由進水閘和水力發電站組成，兩者并列布置，共15孔，底板順水流向長20m，垂直水流向總寬64.38m（含分縫）。其中，進水閘為涵洞式結構，設計流量230.0m3/s，校核流量276.0 m3/s，共12孔，單孔凈寬3.0m，閘底板3孔一聯，分為4塊底板，邊孔臨土側底板垂直水流向寬11.7m，其余3孔底板垂直水流向寬11.0m，總寬44.76m；發電孔共3孔，底板為3孔一聯，單孔凈寬5.0m，垂直水流向寬19.60m。分淮入沂東堤為1級堤防，鹽河閘為Ⅰ級水工建筑物。現狀進水閘閘身縱剖面見圖1。功能正常發揮的需要，進水閘墩墻、頂板加固采用鋼圍堰緊貼墩墻擋水分孔施工方案，當鋼圍堰到位、閘室內水體抽除后，閘室為“浮箱”結構，受閘室抗滑、抗浮要求限制，洞身頂部填土不能全部挖除；另進水閘首部空間狹小，大中型施工設備難以運送至洞內，且墩墻、頂板加厚厚度較大，以致噴錨支護施工技術、鋼模臺車施工方法難以采用；再者水閘頂板順水流方向較長，頂板加厚部位位于現狀頂板底部，采用在模板上開設進料孔加壓澆筑方法，難以保證混凝土滿實澆筑，且進水閘新澆混凝土為“∏”形薄壁結構，洞身加固空間狹小、鋼筋密集，模板安裝后整個澆筑區呈封閉狀態，施

圖1 現狀進水閘閘身縱剖面圖

2 問題的提出

現狀進水閘洞身結構混凝土碳化嚴重，頂板強度不足，需加固處理，洞身閘墩、頂板加固采用增大截面法。其中，閘墩臨水側加厚15cm，頂板底面加厚40cm，加固后水閘過流能力仍滿足要求。為滿足施工期鹽河閘供水、通航以及發電

工人員無法進入倉面振實混凝土，普通混凝土與傳統施工方法已不能滿足本工程加固的需求。

3 高位漏斗澆筑自密實混凝土方法

3.1高位漏斗法

為滿足在不挖除洞身填土條件下，閘墩、頂板澆注料滿實澆筑的要求，提出通過提高澆筑料的位能，增加其流動性的高位漏斗方法：從洞頂近4.0m厚的填土及現狀涵洞0.35m厚頂板上開設進料孔，埋設UPVC管護套作為高位漏斗，澆筑料通過高位漏斗灌入閘墩和頂板。加固流程如下：（1）開設頂板頂部進料孔及觀測孔；（2）安裝上下游鋼圍堰；（3）抽排閘室內的水，鋼圍堰堵漏；（4）拆除原閘門及啟閉機；（5）鑿除邊墩、頂板部分碳化層，植筋、布置受力、構造鋼筋及模板；（6）澆筑料澆筑。高位漏斗布置如下：進水閘每孔閘室頂板中間設5個進料孔，間距為3.3m；進料孔兩側1.30m處各設1個觀測孔，兼作輔助進料孔。通過觀測孔灌注澆筑料加固閘墩，通過觀測孔及進料孔灌注澆筑料加固頂板，澆筑時，觀測孔及進料孔互為主通氣孔。高位漏斗布置見圖2、圖3。為保證澆注料滿實澆筑，確保混凝土中的氣泡和浮漿及時排出，混凝土分段澆筑時，在墩墻、頂板模板中部及底部間隔5m左右設置排漿孔及輔助排氣孔，待混凝土澆至孔口或氣泡、浮漿溢出后封模。混凝土澆筑時可結合排漿孔或人工敲擊模板對自密實混凝土進行輔助振搗和排氣。澆筑時，混凝土通過洞頂近4.0m厚的填土（UPVC管護套）及現狀0.35m厚鋼筋混凝土頂板灌入閘墩和頂板，利用混凝土重力勢能，克服混凝土在倉內流動的阻力，通過頂板頂部觀測孔及進料孔以及墩墻、頂板的模板中部及底部孔洞排漿、排氣，保證混凝土滿實澆筑。

圖2高位漏斗縱剖面布置圖

圖3高位漏斗平面布置圖

3.2自密實混凝土

20世紀70年代早期，微振搗混凝土開始在歐洲使用，80年代后半期，日本村甫教授開發出自密實高性能混凝土。自密實混凝土亦稱為自流平混凝土或免振搗混凝土，具有很高的流動性且不離析、不泌水，經微振搗或不經振搗能自動流平，其硬化性能與普通混凝土相似，而新拌混凝土性能主要表現為高流動性、抗離析性和填充性，其特殊性能在南水北調江都三站進水流道改造等工程中成功應用。本工程進水閘加固新澆混凝土為“∏”形薄壁結構，洞身加固空間狹小、鋼筋密集，模板安裝后整個澆筑區呈封閉狀態，高位漏斗法澆筑的澆筑料采用自密實混凝土，其拌合物工作性按Ⅰ級指標要求設計，混凝土強度等級為C30，其填充性檢測性能采用坍落擴展度（SF）和流動時間（T500）來檢測，間隙通過性、抗離析性檢測性能采用L型儀和U型儀檢測。其中坍落擴展度（SF）指標滿足650mm≤SF≤750mm，T500流動時間指標滿足2s≤T500≤5s；L型儀檢測指標滿足H2/H1≥0.8，U型儀檢測指標滿足Δh≤30mm。配合比設計根據原材料性能和混凝土技術要求，考慮結構的構造尺寸和形式、鋼筋的大小及密集程度，進行初始配合比的計算，經過試驗室試配、調整后確定。

4 施工技術要點

考慮到加固體為薄壁結構，結合江都三站進水流道等加固工程施工技術，該工程施工需注意以下要點：（1）澆筑時盡量減小落料點和灌注口落差，灌注口采用漏斗進行緩沖處理，保證澆筑過程中不引入空氣；（2）老混凝土表面需鑿毛，清除表面碎屑等雜物后，采用高壓水槍沖洗干凈，保證新老混凝土結合面粘結強度；（3）控制混凝土澆筑速度，以保持混凝土澆筑面均衡上升，確保混凝土有足夠的流動時間充滿整個空間，保證不出現因新澆混凝土塑性收縮、沉降而產生裂縫；（4）使用微膨脹型外加劑，減少水泥用量，做好自密實混凝土早期持續濕養護，防止混凝土產生溫度裂縫和干縮裂縫；（5）頂板開設進料孔及觀測孔，頂板的強度被進一步削弱，加固過程中，需結合模板工程，做好洞內臨時支撐，保證施工期洞身結構安全。

5 結語

目前，鹽河閘閘墩及頂板的加固已完成，混凝土整體性較好，新加固混凝土滿足設計強度等級C30要求，實踐證明高位漏斗澆筑自密實混凝土方法是可行的。高位漏斗澆筑自密實混凝土方法在不挖除進水閘頂部填土的情況下，利用高位漏斗的重力勢能，通過設置頂板頂部觀測孔、進料孔以及墩墻、頂板模板的中部及底部排漿孔、排氣孔，保證了澆注料滿實澆筑。采用自密實混凝土作為澆注料，充分利用其高流動性、抗離析性和填充性特性，克服了“∏”形薄壁結構加固空間狹小、鋼筋密集，模板安裝后整個澆筑區呈封閉狀態，施工人員無法進入倉面振實混凝土等不利因素，為類似加固工程提供了借鑒和參考■