陳 洋，王 玲

（青島太平洋海洋工程有限公司，山東 青島 266100）

1 水下澆筑技術(shù)及龔嘴水電站水下澆筑工程概況

近年來國(guó)家大力發(fā)展電力水利事業(yè)，人們利用水電資源進(jìn)行發(fā)電和灌溉，提高了生活水平，創(chuàng)造了巨大的社會(huì)財(cái)富。隨著水庫大壩使用年代的增加，受水流沖刷破壞等影響，水工結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)了沖坑、淘空等諸多問題。特別是位于水工結(jié)構(gòu)物水下部分的缺陷，施工空間小、水深大，大型機(jī)械設(shè)備難于處理。這些問題如果不及時(shí)解決，會(huì)嚴(yán)重影響大壩安全。隨著施工技術(shù)、水下施工設(shè)備和水下材料的發(fā)展，水下施工技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)具備了在水下直接對(duì)水工建筑物缺陷進(jìn)行處理修復(fù)的能力。尤其是水下混凝土澆筑技術(shù)已經(jīng)非常成熟，可以極大地節(jié)省工程費(fèi)用和停機(jī)發(fā)電時(shí)間。本文結(jié)合水下不分散混凝土在龔嘴水電站消力池側(cè)墻水下修補(bǔ)工程中的應(yīng)用淺談水下導(dǎo)管法澆筑技術(shù)。

龔嘴水電站位于四川省岷江支流大渡河上，距下游樂山市90 km。電站以發(fā)電為主，壩后廠房裝機(jī)容量400 MW，地下廠房裝機(jī)容量300 MW。在2006年和2007年對(duì)消力塘周邊側(cè)墻進(jìn)行水下檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)消力池側(cè)壁有幾處不同程度的沖刷、淘空破壞，破壞處位于水下20 m處。

2 水下澆筑方案的選擇

水下混凝土澆筑的常用方法有導(dǎo)管法、料斗法、溜槽法等，本工程的修補(bǔ)部位在消力池的側(cè)壁，需要支設(shè)模板，進(jìn)行水下立面混凝土澆筑，作業(yè)空間有限，施工工期短、澆筑質(zhì)量要求高。綜合以上因素，采用了導(dǎo)管法澆筑水下不分散混凝土的施工方案（見圖 1）。

圖1 導(dǎo)管法澆筑水下不分散混凝土方案（單位：mm）

2.1 水下澆筑施工技術(shù)要點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

采導(dǎo)管法澆筑水下不分散混凝土澆筑修補(bǔ)缺陷，需達(dá)到以下技術(shù)要求：①保證新老混凝土的粘結(jié)性要求；②保證新澆筑混凝土的抗沖耐磨性；③保證新澆筑混凝土表面光滑、平整度好。為此，采取了以下措施：

（1）錨固筋、鋼筋網(wǎng)結(jié)合保證新、老混凝土的緊密結(jié)合。新、老混凝土的結(jié)合及粘接強(qiáng)度是本工程的關(guān)鍵，因此，除采用優(yōu)秀的水下澆筑材料外，還加設(shè)了錨固筋。并在混凝土表層設(shè)置鋼筋網(wǎng)，采用水下焊接方法將鋼筋網(wǎng)與錨固筋緊密連接，使其形成整體。

（2）布設(shè)鋼筋網(wǎng)保證新澆筑混凝土的抗沖耐磨性。待修補(bǔ)部位常年受高速水流的沖刷，必須在混凝土表層加強(qiáng)保護(hù)，故在新澆混凝土表層設(shè)置鋼筋網(wǎng)，潛水員用水下焊接方法將鋼筋網(wǎng)與錨固筋緊密連接，做抗裂保護(hù)。

（3）采用適合現(xiàn)場(chǎng)條件的混凝土配比,安裝隨形模板，保證混凝土表面光滑平整。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)天氣、水溫條件調(diào)整配合比，保證混凝土良好的流動(dòng)性和自密實(shí)性；打磨澆筑凸起部分，保證模板拼接平整。

2.2 施工難點(diǎn)

（1）大面積側(cè)壁澆筑的模板安裝布置。模板制作與安裝應(yīng)使新澆筑的混凝土在水流方向形成順暢平整的過流面，減少渦流和水流阻力，并能按設(shè)計(jì)要求成型，保證混凝土質(zhì)量，并提高抗沖耐磨能力。龔嘴水電站消力池側(cè)壁水下修補(bǔ)工程最大掏空缺陷的高度達(dá)7 m，在這個(gè)部位布置模板是整個(gè)水下施工過程的重點(diǎn)、難點(diǎn)。受施工現(xiàn)場(chǎng)水深，淘空形狀不規(guī)則的條件限制，無法采用大型拼裝式模板，只能現(xiàn)場(chǎng)制作隨形模板，拼接布置，分層澆筑。經(jīng)過工程實(shí)踐，本次澆筑模板支護(hù)非常成功，承受了水下澆筑混凝土的重力和倒向張力。

（2）邊緣薄層混凝土澆筑質(zhì)量控制。沖坑邊邊緣薄層混凝土是整個(gè)澆筑中最薄弱的部位，這個(gè)部位的處理直接影響到后期新老混凝土的結(jié)合和新澆筑混凝土的耐久性。通過調(diào)整水灰比和級(jí)配、控制流動(dòng)性和坍落度很好地完成了邊緣部位混凝土的澆筑，未出現(xiàn)脫空、漏澆、蜂窩等缺陷。

（3）導(dǎo)管法施工工藝和質(zhì)量控制。采用隔水埋管澆筑法，其核心技術(shù)是兩道隔水措施，即通球隔水和軟袖管隔水。澆筑工藝為：在開始澆筑第一罐混凝土之前，把φ248 mm的軟質(zhì)浮力圓球投放在φ250 mm導(dǎo)管內(nèi)，球浮在水面，然后把已拌制好的混凝土通過溜槽進(jìn)入漏斗再進(jìn)入到導(dǎo)管。導(dǎo)管內(nèi)的混凝土與通球接觸，并推動(dòng)通球下移。在下移的過程中，混凝土由于有球體的隔離，不與水接觸，不受混凝土下降時(shí)水流的沖刷，混凝土中的膠粘顆粒不受損失，大大有利于水下混凝土水陸強(qiáng)度比的提高。通球到底后，經(jīng)過軟袖管出水，由于軟袖管平臥在基底上，混凝土不會(huì)全部流出，把不滲水的軟袖管封堵住，外面的水不會(huì)進(jìn)入，保證導(dǎo)管內(nèi)無水。通球澆筑2～3次，完全可以保證不滲水的軟袖管是埋在混凝土里，形成了埋管澆筑。即便是不連續(xù)澆筑，中間停澆時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)也無水。這種先進(jìn)的澆筑方法，既避免了水流對(duì)流態(tài)混凝土的沖洗，也避免了澆筑過程中的骨料離析。

3 水下導(dǎo)管法澆筑混凝土的施工步驟

水下澆筑的工序?yàn)椋核聶z查與測(cè)量→沖刷坑開挖與清理→水下鉆孔→埋設(shè)錨筋→水下布鋼筋網(wǎng)→水下立?！禄炷翝仓虏鹉?。

（1）水下檢查與測(cè)量。由潛水員通過水下錄像和水下工具測(cè)量、檢查淘空洞范圍大小及損壞情況，并反饋到水面電視監(jiān)控系統(tǒng)。

（2）沖刷坑開挖與清理。由潛水員用液壓鋸沿切割線切割出補(bǔ)強(qiáng)邊緣線（開挖邊線為沖刷坑邊緣6 cm），并用液壓鎬將淘空洞深度不足6 cm的部位開挖到6 cm，清除淘空洞內(nèi)的碎石、混凝土等殘?jiān)?，然后將原混凝土表面打毛，露出粗骨料，并用高壓水把渣屑沖除干凈。

（3）水下鉆錨固孔。潛水員用水下液壓鉆在淘空洞底部按孔距進(jìn)行水下鉆孔，再用高壓水清除孔內(nèi)的巖屑和沉渣，確?？妆跓o塵土附著。

（4）錨固鋼筋。錨孔清洗完成后，內(nèi)部充填水下錨固劑，錨固劑充填量應(yīng)滿足錨筋插到孔底之后，錨固劑能填滿錨筋周圍的環(huán)形空間。錨筋插入后，要轉(zhuǎn)動(dòng)幾次以使錨固劑充分與錨桿和孔壁粘緊，增加錨固力，保證粘結(jié)強(qiáng)度大于2 MPa。

（5）鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)。待錨固劑硬化后，將雙向鋼筋網(wǎng)整體吊裝下水就位，鋼筋網(wǎng)布置在新澆水下混凝土的上部，混凝土保護(hù)層為5 cm。鋼筋與錨筋之間用水下電焊連接。

（6）架立鋼模板。淘空洞在側(cè)壁，面積較大，澆筑水下混凝土?xí)r側(cè)壓力較大，模板必須是具有足夠剛度和強(qiáng)度的隨型可重復(fù)利用的模板。底排模板的下邊通過錨栓孔用膨脹螺栓錨固到立面上，其他各排的兩個(gè)端板也要用膨脹螺栓通過模板上的端部錨固孔錨固到立面上。各塊模板之間通過連接螺栓連接。各排模板還要通過模板上的錨固孔，用彎鉤螺栓把模板和已錨固的鋼筋網(wǎng)連接起來，以抵抗?jié)仓炷習(xí)r的側(cè)壓力。

（7）澆筑水下不分散混凝土。水面設(shè)作業(yè)平臺(tái)，平臺(tái)上布置混凝土攪拌設(shè)備，混凝土出倉后，通過導(dǎo)管引到水下澆筑倉內(nèi)，分層澆筑，初凝時(shí)間6 h，強(qiáng)度要求C30。澆筑工藝如下：①混凝土連續(xù)、徐緩地傾倒進(jìn)承料漏斗，防止導(dǎo)管內(nèi)空氣不能及時(shí)排除產(chǎn)生高壓氣囊。②在澆筑過程中要隨時(shí)作水上和水下檢查。水上檢查導(dǎo)管是否堵塞，如發(fā)生堵塞及時(shí)疏通；水下檢查軟袖管是否始終處于埋沒狀態(tài)，同時(shí)也要檢查模板漏漿情況，出現(xiàn)問題及時(shí)處理。③隨著水下混凝土澆筑面的上升，超過1.0 m時(shí)，要拆除導(dǎo)管上部的導(dǎo)管節(jié)。在拆除過程中，避免軟袖管和導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)水。如果進(jìn)水，應(yīng)該再用通球法澆筑1～2次。當(dāng)澆筑面上升小于1.0 m時(shí)，軟袖管可以自行調(diào)整，無需提升導(dǎo)管。④在澆筑過程中，要隨時(shí)移動(dòng)澆筑導(dǎo)管，使它的位置處于澆筑面上方。澆筑半徑控制在2.5 m左右。澆筑過程中要保證混凝土的連續(xù)澆筑，配置備用攪拌機(jī)。

（8）水下拆模。潛水員采用水下工具把膨脹螺栓、彎鉤螺栓和連接螺栓拆卸下來，再用撬杠把模板一一拆下。模板內(nèi)側(cè)貼有牛皮紙，使得模板與混凝土之間粘結(jié)力很小，極易拆下。露出的拉筋頭等要割除，并做好防銹保護(hù)處理。

4 主要材料性能

本工程根據(jù)淘空缺陷深度的不同采用了兩種不同的水下混凝土材料：

（1）水下不分散混凝土工作機(jī)理及性能指標(biāo)。水下不分散混凝土是在普通混凝土拌和物中加入絮凝劑，在水泥顆粒之間形成架橋結(jié)構(gòu)，增大了吸附力，提高了粘性，抑制了骨料的沉降和離析，從而使混凝土在水下硬化前獲得了一定程度的抗分散性，同時(shí)也改善了普通混凝土的流動(dòng)性，達(dá)到了滿意的施工性能。水下不分散混凝土造價(jià)低，適用于修補(bǔ)面積和深度較大的淘空缺陷

（2）聚合物水下不分散混凝土工作機(jī)理及性能指標(biāo)。聚合物混凝土是由不飽和樹脂、相應(yīng)助劑和各種填料結(jié)合而成的一種混凝土。具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能，耐水、耐磨、耐化學(xué)腐蝕，其抗壓、抗折、抗拉、粘接強(qiáng)度均很好，但造價(jià)較高，適用于修補(bǔ)面積和深度較小的淘空缺陷。

5 結(jié)語

龔嘴水電站消力池經(jīng)過汛期急速水流沖刷、磨蝕后，水下復(fù)查結(jié)果表明，新澆混凝土表面完整，耐磨性良好，達(dá)到了工程質(zhì)量要求。

水下澆筑對(duì)于水庫大壩除險(xiǎn)加固工程來說，造價(jià)經(jīng)濟(jì)、工程量小、工期短、無污染，既不需要水庫特意為工程而降低水位，也不需要采用土石圍堰進(jìn)行旱地施工，為水庫大壩修理維護(hù)提供了更多的選擇，以較小的資金投入即可獲得明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。