导流洞封堵混凝土施工技术

一导流洞堵头设计

导流洞位于大坝右坝肩，由于导流洞未设封堵闸门，故将封堵堵头设于导流洞口，具体桩号为(导)0+000～(导)0+012m。堵头形式根据堵头承受的基本荷载有内水压力、渗透压力、自重、地震荷载以及周边的围岩压力等因素考虑设计，呈两段倒锥体。导流洞堵头采用C20泵送混凝土，顶部设置回填灌浆管。距堵头上游面1m处设周圈橡胶止水一道，堵头段围岩设Φ22插筋组，间排距均为2．0m。

二导流洞堵头混凝土施工

1混凝土制备砂石料

采用人工加工骨料，通过采石场采毛石后运至系统骨料加工厂加工而成。在加工厂成品净料堆场，对不同粒径的砂石分别进行堆放，并设置隔离设施，以免混杂和混入泥土等杂质。泵送混凝土采用二级配的砂石骨料(砂及5～20mm、20～40mm的粗骨料)。拌合用水从硕多岗河内抽提，由拌合站称量系统统一供应。外加剂由专门的生产单位负责供应，高效减水剂为固态，引气剂为液态，使用时将高效减水剂稀释为20%的液态，引气剂稀释为10%的液态，通过拌合站称量系统统一供给。

2混凝土运输

混凝土拌合站位于骨料加工场外侧，为JS1000型定制组合式搅拌站，并配备相应的配料机、外加剂及温控系统，铭牌生产能力为50～60m3/h，可生产三级配和泵送混凝土，距离大坝枢纽约5．2km，有1#公路、2#公路连接。混凝土运输包括水平运输和垂直运输，水平运输采用6m3混凝土搅拌车，垂直运输采用混凝土输送泵，泵机布置于导流洞进口处，泵管由上游面拱部接入，仓内铺设软管，便于移动布料。

3模板施工

堵头上下游面均需安装模板，采用组合小钢模施工，由于洞周岩壁不规则，模板边角采用木模补缺。模板均采用钢管围檩及内拉外撑的方式固定，板面朝内。立模时，先将下游面大部分模板安装到位，仅留拱部局部位置供通气用，上游面模板先立2/3的高度，便于人员物资出入，未立模部分随仓内混凝土浇升而提前封闭。

4插筋施工

堵头段岩壁周圈设有插筋，规格为Φ22，长2m，入岩1.5m，外露0．5m，间排距均为2m。充分利用钻爆台车，边顶拱部位的插筋在该部位进行钻爆结构清理后便进行施工，底板部位的插筋在底板结构开挖完成后进行。插筋统一在系统钢筋加工厂按2m长度下料与断料，采用平板车运至现场使用，人工搬入洞内作业面，插筋采用先插后注浆法施工。

5止水施工

为防堵头渗漏，在离堵头上游面1m的下游处设一道橡胶止水，止水施工包括止水槽开挖、止水安装及固定。为使止水片安装方便，止水槽设置成深和宽均为0．6m的方形环向槽沟，止水槽开挖与齿槽开挖同步进行，齿槽钻爆时，对止水槽内孔加深与加大孔底药量，爆破后进行基岩清理时，采用风镐和钢钎撬挖成型。采用651型橡胶止水片，由于止水槽大致呈城门洞形，止水分二段安装，即边顶拱一段，底板一段，实际施工时为使安装平顺，必要时按3片安装，安装自下而上，段与段间采用人工烙焊，搭接长度不小于50mm，安装深度以止水鼻中心线与岩面相平为准。止水固定与安装同步进行，即安装一段并固定一段，固定采用M10干硬性预缩砂浆，对安装好的止水段两侧均匀分层填塞，并用木槌捣实。

6混凝土浇筑

施工堵头混凝土自下而上分层通仓浇筑，分层厚度为30～40cm/层。仓内人工辅以振捣器平仓，采用100型插入式振捣器人工振捣。每层铺料时，自下游面向上游面方向铺料与平仓。拱部最后一层浇筑时，自下游向上游方向边泵料边往外拔管，最后封上游面模板顶孔时，泵机加压泵入，直至孔口返填满为止，最后封住模板顶口。

三堵头混凝土温控措施

由于混凝土的抗压强度远高于抗拉强度，在温度压应力作用下不至破坏混凝土，但受到温度拉应力作用时，常因抗拉强度不足而产生裂缝。即使是表面裂缝也可能成为深层裂缝甚至是贯穿裂缝的诱因，如堵头混凝土紧靠基础产生的贯穿裂缝，无论是对结构物的整体受力还是防渗效果的影响都有较大危害。因此，对堵头大体积混凝土应做好温度控制措施。一般工程大体积混凝土温度控制措施主要有减少混凝土的发热量、降低混凝土的入仓温度、加速混凝土散热等。在减少混凝土的发热量方面以减少单位体积混凝土的水泥用量和采用低发热量的水泥为主要措施。降低混凝土入仓温度可通过合理安排浇筑时间和原材料(水、骨料)预冷实现，加速混凝土散热则需从采用自然散热冷却降温和预埋水管通水冷却两方面入手。其中减少单位体积混凝土的水泥用量、采用低发热量的水泥、原材料预冷和预埋水管通水冷却为主动控制手段，合理安排浇筑时间和采用自然散热冷却降温为被动控制手段。主动控制手段在主观意愿上较被动控制手段积极，控制效果也可根据主观意愿调整，但被动控制手段一般不需要额外支出，且控制节点比主观控制更简单。

1减少混凝土的发热量

由于混凝土运输方案的限制，堵头混凝土采用混凝土输送泵作为垂直运输工具，在混凝土制备时限制了大粒径骨料的使用和低流态混凝土的使用，且吉沙水电站位于云南高原偏僻地带，周边无粉煤灰生产企业，无法经济有效地购进粉煤灰。导致在减少单位体积混凝土的水泥用量措施中仅能在混凝土外加剂的选择上实现。通过试验，在混凝土配合比中引入高效减水剂，较不引入高效减水剂节约水泥用量约18%，参照国内其他工程试验数据，可使28d龄期混凝土的发热量减少25%左右，且高效减水剂能提高混凝土早期强度和极限拉伸值。水泥生产厂家为业主指定厂家，其产品主要为复合硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥;堵头混凝土位于导流洞入口，处于水位变化区域，且香格里拉属于高寒地区，在水泥的选择上应优先选用硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、硅酸盐大坝水泥。综上，在水泥品种的选择上选用普通硅酸盐水泥。

2降低混凝土的入仓温度

由于香格里拉地区全年无夏，但昼夜温差极大，堵头混凝土施工时日间温度最高仅为20℃，夜间温度则降至零下，拌合用水还需加热才能制备混凝土，且混凝土入仓温度不得低于5℃，无需对原材料进行预冷，也无需避开正午高温时间，混凝土浇筑采用集中连续浇筑方式。

4．3加速混凝土散热预埋管道

通水冷却是加速混凝土散热的有效措施，因其具有很大的适应性和灵活性而被广泛应用。采用预埋管道通水冷却的主要目的包括削减大体积混凝土初期水化热温升，以利于控制结构体最高温度、减小基础温差和内外温差;改善大体积混凝土施工期温度分布情况。堵头混凝土施工中首先需解决是否需要采取预埋管道通水冷却措施，在需要的时候还要确定通水冷却需要持续多长时间才能使混凝土达到稳定温度。首先需要明确堵头混凝土设计允许的最高温度。本工程导流洞断面为小断面，且堵头混凝土采取集中连续浇筑施工，属于基础约束区的混凝土，设计允许的最高温度应分别满足基础温差和内外温差要求来确定，选择其小者定为设计允许的最高温度。根据计算，需按内外温差控制确定最高温度:Tmax=20℃。根据混凝土的水化热温升计算，混凝土温升峰值将会在5d后出现，理论峰值将达到50℃左右，加之环境温度最低为～7℃，如不采取措施，将严重影响到混凝土的结构安全。冷却水管采用2．5cm钢管，在浇筑混凝土时埋入。水管间距按2m控制，平面上呈蛇形布置，断面上呈梅花型布置。由于管圈长度＜200m，采用单根管圈。浇筑混凝土时管口做好保护措施，以防堵塞。冷却水采用河水，利用水槽储水，MD－20R泵送水，每天变换一次管内冷却水流向，使混凝土能均匀冷却。为了防止初期水管冷却时水温与混凝土块体温度的温差过大、冷却速度过快和冷却幅度太大而产生裂缝，需对冷却水温、初期冷却速度、允许冷却时间进行适当控制。根据《水工混凝土施工规范》DL/T5144－2001相关要求，水管冷却温差按20℃控制，冷却速度控制为1．0～1．5m3/d，冷却时间控制在15d以内。

四结语

导流洞封堵堵头作为关键的水工建筑物，事关工程安全运行及效益发挥，且往往因为工期安排、导流洞断面等问题制约其混凝土浇筑工艺。云南吉沙水电站导流洞封堵混凝土施工在客观条件的限制下突出大体积泵送混凝土温度控制措施，分析有利因素和不利因素，从主动控制上着手制约不利因素，从被动控制上合理利用有利因素。在保证混凝土质量和施工工期的前提下，取得了导流洞堵头混凝土施工的成功，为高原高寒地区大体积泵送混凝土施工积累了经验。

作者：刘莉英 单位：葛洲坝集团