豐寧抽水蓄能電站巖錨梁混凝土防裂技術

（浙江華東工程咨詢有限公司，杭州311122）

1 概況

豐寧抽水蓄能電站規劃裝機容量360萬kW，是世界上裝機容量最大的抽水蓄能電站。巖錨梁位于地下廠房主機間和安裝場，單邊長374m。巖錨梁混凝土為C30二級配鋼筋混凝土，工程量2394m3，共分66倉，施工時段為2017年9月4日至2017年10月27日，總工期54d。

作為地下廠房土建施工的難點，已建電站巖錨梁混凝土澆筑后，表面普遍出現貫穿裂縫。混凝土裂縫有多種成因，包括圍巖不均勻變形、爆破振動大、混凝土抗拉強度低、溫度應力大、爆破飛石擊損等［1］。為了減少甚至消除貫穿性裂縫，提高巖錨梁結構的整體性與耐久性，該工程采取了多種預控性技術措施。

2 施工準備

2.1 邊墻支護

為減小后續洞室開挖對圍巖及巖錨梁變形的影響，在巖錨梁混凝土澆筑前完成地下廠房邊墻的全部系統支護與加強支護工作，待圍巖變形穩定后進行巖錨梁混凝土澆筑施工。

2.2 下層邊墻預裂爆破

為了控制巖錨梁澆筑以后下層開挖爆破振動的破壞，在巖錨梁混凝土澆筑前完成下層結構預裂爆破，以發揮預裂縫的減振作用，結構預裂施工完成后方可進行巖錨梁澆筑施工。

3 原材料與配合比

由于溫升主要是由水化熱所產生，在混凝土配合比設計中，選用普通硅酸鹽水泥、適量粉煤灰及緩凝型減水劑，以降低混凝土的早期水化熱，減緩混凝土內部溫升，從而控制混凝土的內外溫差，避免溫度應力導致的裂縫。同時，為了提高混凝土抗拉強度，防止裂縫的發展，摻加適量聚丙烯微纖維［2］。因此，選定原材料為：①水泥為普通硅酸鹽42.5級水泥；②砂子為細度模數F.M2.5的中砂，現場使用時，細度模數每增減0.2，砂率相應增減1%；③粉煤灰為Ⅰ級粉煤灰；④粗骨料采用人工碎石，粒徑為5～40mm，小石∶中石=1∶1；⑤減水劑采用TY-6A緩凝型聚羧酸高性能減水劑，摻量為膠材用量的0.9%；⑥拌和用水采用拌和系統飲用水。具體配合比如表1。

表1 巖錨梁混凝土配合比

4 澆筑工藝

混凝土澆筑長度分段越短，其表面產生的拉應力越小，出現裂縫的幾率亦降低［3］，因而巖錨梁典型分段長度確定為12.0m，采用跳倉澆筑法。巖錨梁混凝土主要采用汽車吊配合吊罐入倉，巖錨梁混凝土采用自下而上分層澆筑，澆筑層厚控制在30～40cm之間。混凝土澆筑從低處開始，沿長邊方向，自一端向另一端進行。混凝土澆筑保持連續性，對已開倉段一次性澆筑完成，混凝土拌和物從攪拌站出料后，直至攤鋪、振搗、抹面完畢，其間允許的最長時間不能超過初凝時間，防止出現冷縫［4］。

混凝土入倉溫度控制標準設置為5～18℃，且低于環境溫度3℃以下。澆筑全程進行溫度檢測，出機口溫度、入倉溫度采用手持式電子快速測溫儀進行測量，洞內環境溫度采用洞內布置的水銀溫度計進行檢測。巖錨梁混凝土施工期間的相關溫度檢測結果如表2。

表2 混凝土施工及環境溫度檢測結果 單位：℃

5 溫控措施

5.1 降低入倉溫度

在混凝土入倉前后，采取如下降溫措施：①降低骨料倉溫度，通過搭涼棚降溫；②混凝土采用地下水拌和，并適當延長拌和時間；③采用噴霧降低倉面溫度；④混凝土澆筑選在溫度較低時段，盡量安排在夜間施工［5］。

5.2 內部通水冷卻

澆筑過程在混凝土內部鋪設φ25PE管作為冷卻水管，采用雙層單回路水冷卻系統，冷卻水管位于倉面中部，兩端距倉面邊線0.5～1.0m。混凝土澆筑完成后立即進行通水冷卻，冷卻用水采用施工供水系統的水。水流方向每24h調換1次，通水時間為28d［6］。

水溫與混凝土溫度之差控制為15～25℃，出水溫度與進水溫度之差控制為3～6℃。為了保證通水效果，冷卻水出水口水溫控制在35℃以下，若出水口溫度大于35℃，可采取加大通水流量、加快進出水口的換水次數。通水期間，用手持式電子快速測溫儀在進出水口位置量測溫度，檢測結果如表3。

表3 通水溫度及流量檢測 單位：℃

持續通水28d以后，對于冷卻水管采用0.5∶1水泥漿回填，冷卻水管另一端出漿后停止灌漿，兩端綁扎牢固，待7d強度后切除外露部分。

5.3 表面養護

混凝土澆筑收倉后12h開始進行表面流水養護，保證混凝土表面緩慢冷卻。在巖錨梁上部廠房系統錨桿上布置一條φ20PE花管，在模板拆模前，采用冷卻通水的出水管與養護花管連接，利用冷卻通水的出水進行灑水養護，以減少通水與混凝土表面的溫差；拆模后，混凝土面包括塑料薄膜，以保濕養護為主。養護時間不小于28d，防止混凝土表面出現干縮裂縫［7］。

5.4 溫度監測

混凝土控制標準為：澆筑體內最高溫度不超過40℃，降溫速率不大于1℃/d，內部與表面溫度差不大于20℃。巖錨梁混凝土內部溫度采用電阻式溫度計進行檢測，埋設位置在冷卻水管與結構混凝土邊線之間的中間部位，兩側至少離混凝土施工縫1.5m，混凝土表面溫度采用手持式電子快速測溫儀進行溫度測量，每2h測量1次混凝土內的溫度變化情況。檢測結果如圖1。

圖1 混凝土內部與表面溫度變化

6 成品混凝土保護

6.1 爆破飛石防護

為了防止巖錨梁成型混凝土受到下層開挖爆破飛石的撞擊損壞，在混凝土澆筑完成且等強后暫不拆除模板，利用模板進行防護；在混凝土達到設計強度后，先將拉模桿取出，改用蝴蝶扣與絲桿連接加固模板進行成品保護；待遠離開挖爆破影響區域后，再利用25t汽車吊逐段拆除［8］。

6.2 爆破質點振動速度控制

為了防止下層爆破振動對新澆筑巖錨梁混凝土的破壞，混凝土澆筑完成28d齡期內不在混凝土周邊30m范圍內進行爆破作業。巖錨梁混凝土28d齡期后的爆破作業，根據前期廠房爆破振動監測數據嚴格控制單響藥量，質點振動速度控制不大于7cm/s，以保證巖錨梁混凝土不因爆破振動破壞［9］。

7 結語

豐寧抽水蓄能電站地下廠房巖錨梁混凝土澆筑完成2個月后，參建各方對其進行排查，僅發現3條細微裂縫，為預防混凝土裂縫而采用的各項技術措施取得了理想結果。因此，施工準備、原材料與配合比、澆筑工藝、溫控措施及成品保護等過程中的精細籌劃、嚴格管控可有效預防混凝土裂縫的發生，提高混凝土質量。

參考文獻：

［1］賈瑞紅.混凝土產生裂縫原因及防護措施［J］.水科學與工程技術，2012（4）：70-72.

［2］譚建國，史雁飛，余詠，等.三峽水利樞紐地下電站巖壁吊車梁防裂施工技術［J］.云南水力發電，2009，25（2）：12-14.

［3］代紹華，陳芝煥.三峽地下廠房巖錨梁“無裂縫混凝土”施工技術［J］.云南水力發電，2011，27（4）：83-86.

［4］孫大鵬.水工混凝土裂縫的預防與處理［J］.河北水利，2010（7）：43.

［5］羅建剛，李亞煒.混凝土施工溫度與裂縫預防措施［J］.水科學與工程技術，2012（4）：57-59.

［6］王寶仲.索風營水電站巖錨梁混凝土溫度裂縫與控制［J］.貴州水力發電，2006（4）：41-42.

［7］馬曉麗，馮力鋒，馬坤.大體積混凝土溫度裂縫的控制［J］.河北水利，2009（4）：23.

［8］張志斌，李明新.三峽工程地下電站巖錨梁混凝土防裂措施［J］.云南水力發電，2007（4）：77-78，82.

［9］王煌，周述達，羅承昌，等.三峽地下電站巖錨梁防裂設計與施工［J］.人民長江，2009，40（23）：45-47.