鎮安抽水蓄能電站針梁臺車襯砌底部氣泡控制措施探討

侯 娟

（中國水電建設集團十五工程局有限公司，陜西 西安 710065）

1 工程概況

鎮安抽水蓄能電站是我國西北地區開工建設的首個抽蓄電站工程，也是陜西省目前在建的最大水力發電站。電站樞紐主要由上水庫、下水庫、輸水系統、地下廠房及開關站等建筑物組成。下水庫2#泄洪排沙洞布置在月河右岸，進口位于下庫面板壩上游，全長876.7 m，由進口引渠段、進水塔段、有壓洞身段、工作閘室段、無壓洞身段、挑流鼻坎段組成。其中有壓段洞身長653.7 m，縱向坡度i=3.57%，洞身標準斷面為圓形，洞徑4 m。襯砌砼厚度60 cm（底部100 cm），為抗沖耐磨C35W8F100 砼，分倉長度10 m。抗沖耐磨混凝土摻入有硅粉及聚丙烯纖維。

根據其體型特點和工期要求，采用1 套針梁臺車襯砌施工。在第一倉拆模后發現，在針梁底部45°范圍內氣泡密集，且超過設計要求（直徑或深度≤5 mm）的數量較多，影響砼外觀評定。為降低氣泡發生率，減小氣泡直徑和深度，結合本工程實際，通過6 m 試驗塊對比澆筑試驗，從各方面對底部氣泡控制措施進行了探討。

2 氣泡產生原因分析

2.1 原材料及抗沖耐磨混凝土施工性能分析

受客觀地理因素影響，工程采用洞室開挖料粉碎的機制砂和骨料。料源主要為花崗閃長巖，且受洞室圍巖情況影響，質量不穩定。破碎后機制砂細度模數大、石粉含量偏高，骨料級配不良，混凝土和易性較差。抗沖耐磨砼摻硅粉和聚丙烯纖維后，實際施工通過泵送入倉后流動性差。在后期的試驗塊澆筑中通過3 家不同廠家生產的聚羧酸高效減水劑對比，見表1。

由表1 可知，抗沖耐磨混凝土采用長安育才外加劑后外觀質量明顯優于其他外加劑，表面氣泡消減效果顯著。頂拱部位常態混凝土采用蘇博特外加劑外觀質量滿足設計及規范要求。綜合考慮，抗沖耐磨混凝土外加劑選用長安育才外加劑，常態混凝土選用蘇博特外加劑。

表1 生產性試驗情況分析表

2.2 針梁臺車模板影響分析

針梁底部結構形狀影響，在底部45°圓心角范圍內對應的底弧模板與平鋪后的混凝土表面的切線夾角較小，氣泡沿模板表面的排出路徑較長，排氣不暢，角度較緩，是形成氣泡的主要原因。針梁底部距離上一級窗口過高，無法有效觀察底部排氣和澆筑情況。當混凝土與底模相接觸后再振搗混凝土時，混凝土中的氣泡逸至模板面無法擴散形成。

2.3 施工方法及工藝分析

為徹底找到施工因素對氣泡產生的影響，開展了試驗塊澆筑。試驗塊采用6 m 長半圓形底模，盡可能達到與洞室襯砌同等條件。受坡度影響，澆筑的先后順序以及底部的下料強度、鋪料厚度都影響氣泡的排除。振搗的時間長短在后期的試驗中發現也有一定的關系，并非振搗時間越長，氣泡數量越少，存在一定階段氣泡隨振搗時間的延長而增多的現象。氣泡數量與振搗時間的關系，見圖1。

圖1 振搗時間氣泡數量關系圖

混凝土振搗時間過長，造成混凝土中粗骨料下沉、漿液上泛集中，漿液中含有大量的水泡和氣泡，混凝土凝固后因收縮形成氣泡。

2.4 其他因素分析

倉面內空間狹小，鋼筋密集，降低了抗沖耐磨混凝土的流動性，增加了振搗難度，也導致局部振搗不到位產生大氣泡。由于本工程均為稀軟性混凝土，對振動有效半徑的影響小，試驗中通過對比發現A50 振搗棒優于A70。同時，采用脫模劑的色拉油對氣泡產生無較大影響，但涂刷均勻對脫模后表面排氣還是有很大改善。

氣泡產生原因影響程度匯總情況見表2。

表2 氣泡產生原因影響程度匯總表

3 施工方法及工藝采取的控制措施及改進方法

（1）襯砌方向由上游端向下游進行，入倉順序由鋼模臺車下游端向上游端依次進行。從下部第一排兩側窗口對稱下料，兩側均勻下料、高差不超過0.5 m。在端模預留進人孔，底部澆筑安排2 人進入倉面振搗。距離底模20 cm～30 cm 時，人員爬出，封閉端模。此時，控制澆筑速度，觀察底模排氣孔開始冒漿，即向前一窗口下料澆筑，直至底部澆完。

（2）減小分層厚度。本工程按40 cm 要求進行分層，在縮短氣泡排出路徑的同時，減少了振搗時間，降低了對減水劑氣泡的擾動，減少了其合并成大氣泡的機率。

（3）控制振搗時間和間距。底部澆筑時，盡量靠近模板進行振搗操作。注意振搗排氣的操作。在進行底部排氣振搗時，應通過多個緩慢提拉振搗棒的動作帶出氣泡，加快氣泡排出的速度，控制振搗時間，減少擾動。遵循“快插慢拔”要求，在振搗時間內每棒需操作3 個以上插拔循環，每棒振搗時間為30 s～40 s 左右，嚴格控制振搗時間，不允許過振，最長振搗時間不能超過45 s。初振完成后，間隔5 min 用附著式振搗器進行二次振搗，盡可能將附著在模板面上的氣泡逸出。對稱啟用四次附著式振搗器，下部已經初凝的混凝土表面嚴禁開啟該部位的附著式振搗器。

（4）其他施工中注意事項。底部人員進入倉面，輔助平倉振搗，倉內增加移動照明，拒絕漏振死角。根據經驗對局部受振搗難度大而無把握的部位采用橡皮錘進行敲擊，以利于氣泡排出。試驗發現色拉油作為脫模劑可行，但模板要求鋼絲拋光，要求涂抹均勻，若模板表面光潔度高，不建議每倉涂刷脫模劑。

4 實施控制措施及改進后的效果

通過以上這些控制措施和改進，底部混凝土氣泡量大幅度降低。氣泡直徑絕大部分縮小至5 mm 內混凝土表面光滑，外觀質量有明顯提高。但底部氣泡仍無法徹底消除，這是與鋼模臺車自身結構帶來的不足，是不可避免的。這類少量氣泡可在拆模后24 h 內及時修補。修補方法：用鋼釬鉆去氣泡內浮漿，涂刷環氧砂漿抹平即可。

5 結語

結合本工程特點與實際情況，對針梁鋼模臺車襯砌混凝土底部氣泡的減少和混凝土外觀質量的提高，從原材料、施工工藝方法、臺車改進等方面進行了探究。通過一系列控制措施和改進，取得了良好的效果，可以為同類工程混凝土氣泡的消減提供思路。