抗酸水泥在腊寨水电站发电引水隧洞中的应用

摘 要:寨水电站为有压引水式电站，发电引水隧洞开挖后，在隧洞引1+000～引1+055段，

有多处温泉水出露，出现硫酸盐侵蚀， PH值最小处为2.0。为保证发电洞混凝土施工及混

凝土工程质量与耐久性，发电引水隧洞在强酸段采用抗酸水泥进行衬砌施工。

关键词：腊寨水电站；发电引水隧洞；硫酸盐；抗酸水泥。

中图分类号：TV554 文献标识码：A 文章编号：

1、概述

腊寨水电站位于云南省保山市龙陵、腾冲两县交界处，处于高黎贡山西麓，伊洛瓦底江之一级支流—龙江（即瑞丽江）上，是以发电为主的水电枢纽工程，电站装机容量3×40MW，年发电量6.07亿kW.h，年利用小时5058h。总库容615.60万m3。腊寨电站工程枢纽主要由以下建筑物组成：混凝土挡水坝、左岸导流泄洪冲沙隧洞、右岸发电引水隧洞、调压井、右岸厂房及GIS开关站等。

腊寨发电引水隧洞进水口型式布置在右岸河床坝段取水，为深式进水口，进口底板高程1070.00m，发电引水隧洞为圆形断面，洞径8米，呈折线布置，在桩号引0+038.07及引2+035.09处转弯，转弯半径分别为24m、40m，转弯角度76.95º及56.95º，隧洞全长2130.380m。隧洞共设置2条支洞，设计引水流量240.0m3/s。

2、隧洞工程地质

隧洞经过区段由高黎贡山群片麻岩、混合岩夹石英岩、石英片岩、变粒岩构成，区内岩体中发育2～4组陡倾角构造结理及两组小断层。区内地下水水位埋深不大，隧洞绝大部分处在地下水水位以下，区内地热异常，在F1断裂经过的龙江河床内，沿线大多有温泉、热泉出露。

发电隧洞开挖后，在隧洞引1+000～引1+055段，有多处温泉水出露，出现硫酸盐侵蚀，且洞内温度在未贯通时高达46℃～47℃，PH值最小处为2.0。隧洞其它地方也发现有有局部渗水点呈酸性，具体桩号如下：K1+309左侧一个点、K1+301右侧一个点、K1+238.5左侧一个点、K1+231及K1+232.5右侧各一个点、K1+229右侧一个点、K1+228右侧两个点、K1+212及K1+213右侧各一个点、K1+206左侧一个点、K1+160左侧一个点、K1+153及K1+154.5右侧各一个点、K1+073右侧一个点、K0+996右侧一个点、K0+987～K0+991左侧、K0+990顶拱一个点、K0+972～0+969左侧、K0+950右侧三个点、K0+930右侧2米范围，左侧3米范围、K0+925右侧1.5米范围、K0+910左侧一个点。

3、处理设计

考虑引水隧洞中强酸可以与水泥石中的某些成分发生反应生成非凝胶性物质或易溶于水的物质，使水泥石产生由外及内的逐层破坏。另外强酸还可以促使水化硅酸钙和水化铝酸钙的水解，从而破坏了孔隙结构的胶凝体，对水泥石腐蚀作用剧烈而迅速，使水泥石严重劣化，引水隧洞作为永久建筑物，一旦发生破坏维修工作也不易进行，将影响整个电站的运行，造成巨大的经济损失，本着百年大计，质量为本的原则，腊寨水电站设计组会同有关专家进行了研究论证，最后决定采用抗酸水泥对引1+000～引1+055段进行衬砌施工。其它洞段局部酸性渗水点采用耐酸砂浆封堵。

3.1混凝土配合比试验

为保证发电引水隧洞混凝土施工及混凝土工程质量与耐久性。需进行抗硫酸盐侵蚀混凝土及高温施工混凝土配合比试验研究，以提出工程处理措施，为此我院试验检测中心对隧洞进行该项任务的试验工作。

①、原材料选用

根据设计与隧洞工程的实际情况及要求，我院选用了云南红塔滇西水泥股份有限公司生产的高抗硫酸盐P·HSR42.5水泥、中热硅酸盐P·MH42.5水泥；四川嘉华企业（集团）股份有限公司生产的高抗硫酸盐P·HSR32.5水泥；云南博闻科技实业股份有限公司生产的普通硅酸盐P·O42.5水泥及德宏奥环P·O42.5进行试验。掺和料选用当地生产的磨细火山灰；外加剂采用QX-Ⅱ高效流化泵送剂；粗骨料采用施工现场花岗片麻岩、混合岩碎石料，二级配；细骨料选用施工现场河砂、标准砂和石英砂三种。

②、推荐的混凝土及砂浆施工参考配合比

由混凝土施工配制强度，根据相应的混凝土胶（灰）水比～强度关系式计算混凝土水胶（灰）比，然后确定采用的混凝土水胶（灰）比；计算水胶（灰）比大于极限水胶（灰）比的取极限水胶（灰）比，计算水胶（灰）比小于极限水胶（灰）比的取计算水胶（灰）比。

推荐的混凝土、砂浆施工参考配合比见表1、表2：

表1 推荐的C30泵送混凝土施工参考配合比(配制强度35.76MPa)

表2 砂浆配合比试验结果（红塔滇西P·MH42.5水泥）

3.2设计处理措施

根据90d试验数据的试验成果。设计组对引1+000～引1+055段提出如下处理措施。按照以上水泥配制的试件，在90天龄期期间，进行了泵送C30混凝土抗硫酸盐试验对比，根据试验成果，从技术、经济等条件综合比较，设计提出如下处理意见：

1)、在上述处理范围段内先用5cm水玻璃耐酸砂浆或水玻璃耐酸混凝土将渗水封堵，并具有一定的抵抗侵蚀能力，保证在混凝土浇筑早期，环境水不会对混凝土产生影响，混凝土标号为C30，衬砌厚度为60cm。

2)、该段的混凝土、砂浆施工所采用的胶凝材料，建议采用红塔滇西水泥公司中热硅酸盐P·MH42.5水泥掺火山灰（火山灰掺量为30%）。

3)、水胶（灰）比对混凝土的抗压强度、抗渗等级有着举足轻重的影响，施工时必须严格控制混凝土的水胶（灰）比，并应随时检测，并扣除砂石骨料的表面含水量，补足同等质量的砂石骨料，以保证凝土水胶（灰）比稳定不变。

4)、QX-Ⅱ泵送剂可直接加入搅拌机，但应适当延长砼搅拌时间，严格控制外加剂的掺量。

5)、鉴于现场施工和试验室条件差异大（如：水泥实测强度的变化，砂石料级配变化，含泥量变化、吸水率及含水量的变化等），故上表推荐的配合比仅是参考配合比，现场施工时，必须根据原材料的变化情况，在上述参考配合比的基础上进行调整试拌，并取样验证，得出既经济合理、又安全可靠的施工配合比，并报经监理工程师批准后执行。

隧洞其它发现局部酸性渗水的地方渗出量虽然不大，但考虑引水隧洞为永久建筑物，还是需对以其及以后再发现类似情况的洞段进行如下处理：在进行永久衬砌前对有酸性的渗水处向外50㎝范围内采用5㎝中热硅酸盐P.MH42.5水泥加水玻璃拌制的耐酸砂浆（标号M10）将渗水封堵，使其具有一定的抵抗侵蚀能力，保证在混凝土浇筑早期，环境水不会对混凝土产生影响。

4、工程运行效果

腊寨电站引1+000～引1+055段衬砌施工最终采用原材料：上登P.MH42.5级水泥(ρ=3.10g/cm3）、江腾牌火山灰（ρ=2.65g/cm3）、龙江天然砂（ρ=2.60g/cm3）、腊寨人工石(ρ=2.70g/cm3）。混凝土配合比见表3：

表3腊寨水电站引水洞混凝土施工人工砂石泵送配合比

发电引水隧洞在早期先用5cm水玻璃耐酸砂浆将渗水封堵，其效果明显，在混凝土浇筑前未发现再次被硫酸腐蚀痕迹，用PH试纸再次进洞内对封堵后的原渗水点进行检测，PH值均满足要求。腊寨电站于2008年5月投入运行至今，发电引水隧洞运行良好，抗酸水泥在发电引水隧洞中的应用起到了很好的作用。

5、小结

在地质条件复杂的隧洞施工中 ，应结合实际情况，因地制宜的采取相应工程措施，腊寨电站引1+000～引1+055段地热异常且有强酸渗水，其它洞段局部有酸性渗水点的地方，优先考虑低水化热，耐磨性好、具有抗侵蚀能力的抗酸水泥是结合工程实际情况，综合考虑施工、后期维修、质量与经济等多方面的优选方案，是一次较成功的工程应用。

参考文献：[1] SL279—2002水工隧洞设计规范[S]；

[2]《腊寨电站发电引水隧洞施工技术要求》云南省水利水电勘测设计研究院2005年10月；

[3]《水工混凝土施工规范》中国电力出版社、2002年6月