何先治， 趙小東，李向東，吳紫娟

（1.中國水利水電第三工程局有限公司，山西 五臺 035503；2.浙江華東工程咨詢有限公司西龍池監(jiān)理中心，山西 五臺 035503）

1 問題的提出

西龍池抽水蓄能電站廠房為地下式，裝機容量1 200 MW，安裝4臺300 MW混流可逆式蓄能機組，額定水頭640 m。

機墩采用圓筒式混凝土結(jié)構(gòu)，底部固結(jié)在水輪機層蝸殼外包大體積混凝土上，上部與風(fēng)罩連接，圓筒內(nèi)徑6 800 mm，外徑12 600 mm，機墩壁厚2 900 mm，機墩設(shè)一寬1.5 m的基坑通道，機墩混凝土設(shè)計標(biāo)號為C25F50。定子基礎(chǔ)位于圓筒式機墩的頂部，在機墩731.250 m高程環(huán)向均勻布置6個基礎(chǔ)埋件，每個埋件由4個預(yù)埋螺栓固定于機墩混凝土內(nèi)，每個基礎(chǔ)埋件處均預(yù)留一個2.1 m×1.4 m×0.65 m的二期槽，預(yù)埋件安裝完成后再采用M60無收縮自流平灌漿材料進行灌漿回填。

2009年10月16日，1、2號機組一管雙機甩負荷調(diào)試試驗中，由于機組設(shè)備設(shè)計制造原因，轉(zhuǎn)子與定子發(fā)生嚴(yán)重碰撞，產(chǎn)生了遠遠超出設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的巨大作用力，導(dǎo)致定子基礎(chǔ)二期無收縮自流平灌漿材料和部分一期混凝土破壞。經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，定子基礎(chǔ)二期混凝土完全破壞，其附近一期混凝土局部表層破壞嚴(yán)重，破壞主要集中在鋼筋保護層，一期混凝土主體結(jié)構(gòu)總體完好。經(jīng)設(shè)計、監(jiān)理、業(yè)主及行業(yè)專家專題會議討論研究，決定采用無收縮自流平混凝土進行修復(fù)及回填。

無收縮自流平混凝土是利用無收縮自流平灌漿材料 （水泥、砂、外加劑）、石子、水按一定比例配制而成，其流動性、穩(wěn)定性好，在自重作用下達到密實，具有較強的通過鋼筋間隙的能力，早期強度高。為了保證修復(fù)質(zhì)量，設(shè)計下發(fā)了1、2號機組定子基礎(chǔ)無收縮自流平混凝土試驗任務(wù)書，擬定了3種配合比試驗方案，分別測試其無收縮自流平混凝土的流動度、抗壓強度、混凝土回填密實性及石子分布的均勻性，西龍池施工局試驗室根據(jù)試驗任務(wù)書要求進行了認(rèn)真的試驗研究與分析。

2 原材料試驗

2.1 灌漿材料

試驗所用的灌漿材料為SikaGrout 214型無收縮自流平灌漿材料，由業(yè)主方提供，生產(chǎn)廠家為廣州達高建材科技有限公司。該材料為混合材料，呈灰色，固化后為砂漿膠結(jié)體。試驗依據(jù)GB/T 50448—2008《水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》和生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品技術(shù)要求進行，檢測結(jié)果滿足規(guī)范要求 （見表1）。

表1 SikaGrout214型無收縮自流平灌漿材料檢測結(jié)果

2.2 粗骨料

試驗采用的粗骨料為5～10 mm天然卵石，由業(yè)主方提供，產(chǎn)地為忻州豆羅。檢測依據(jù)JGJ 53—92《普通混凝土用碎石或卵石質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及檢驗方法》進行，檢測結(jié)果滿足標(biāo)準(zhǔn)要求 （見表2）。

表2 粗骨料檢測結(jié)果

3 混凝土配合比試驗

3.1 推薦的配合比參數(shù)

根據(jù)試驗任務(wù)書和經(jīng)監(jiān)理批復(fù)的試驗大綱，利用廠家說明書推薦的配合比參數(shù) （水灰比0．15，SikaGrout214 1 875 kg/m3， 水 283 kg/m3）， 按照灌漿材料與骨料質(zhì)量比分別為 1∶0．5、 1∶0．2、 1∶0 的比例進行配合比試驗 （骨料為外摻料），參數(shù)見表3。

表3 3種配合比設(shè)計方案

整個試驗均在標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下進行，試驗依據(jù)為DL/T 5150—2001《水工混凝土試驗規(guī)程》和相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，采用人工拌和，3種方案的拌和物性能檢測結(jié)果見表4。

表4 混凝土、灌漿材料拌和物性能檢測結(jié)果

根據(jù)定子基礎(chǔ)無收縮材料施工技術(shù)交流專題會議紀(jì)要要求，拌和物性能應(yīng)滿足GB/T 50448—2008中第4．1．1條的要求。以上3種設(shè)計方案，按照廠家說明書推薦的用水量試拌結(jié)果，初始的流動度、坍落度和坍落擴展度均未達到要求。

3.2 配合比參數(shù)調(diào)整

西龍池試驗室借鑒在該電站機電安裝工程標(biāo)中蝸殼陰角回填自密實混凝土配合比設(shè)計的成功經(jīng)驗，結(jié)合前期成功進行的1、2號機下機架無收縮自流平灌漿材料的施工工藝，在廠家推薦的用水量的基礎(chǔ)上進行了調(diào)整，調(diào)整后混凝土、灌漿材料配合比參數(shù)見表5。

表5 調(diào)整后的混凝土、灌漿材料配合比參數(shù)

3.2.1 混凝土拌和物性能試驗

混凝土試拌是在同等標(biāo)準(zhǔn)條件下進行的，試拌方法均采用人工拌和，試驗依據(jù)DL/T 5150—2001和相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)果見表6。由表6可知，按照調(diào)整后的用水量，3種設(shè)計方案拌和物性能均滿足 GB/T 50448—2008 第 4．1．1 條款的要求。

3.2.2 混凝土強度試驗

根據(jù)DL/T 5150—2001的要求，混凝土成型采用 100 mm×100 mm×100 mm 和 150 mm×150 mm×150 mm兩種試模。成型齡期分別為1、3、7、28 d，按照該標(biāo)準(zhǔn)對抗壓強度和劈裂抗拉強度進行試驗。3種方案的試驗結(jié)果均能滿足GB/T 50448—2008第4.1.1條的要求 （見表7）。

表6 調(diào)整后的混凝土、灌漿材料拌和物性能檢測結(jié)果

表7 調(diào)整后的混凝土、灌漿材料強度檢測結(jié)果

4 現(xiàn)場工藝試驗

現(xiàn)場工藝試驗的試件尺寸與1、2號機組定子基礎(chǔ)二期槽相同，按1∶1尺寸設(shè)計，試驗環(huán)境與現(xiàn)場施工環(huán)境基本相同。試件內(nèi)的鋼筋型號、數(shù)量及安裝位置、基礎(chǔ)埋件也與1、2號機組定子基礎(chǔ)二期槽內(nèi)的布設(shè)情況完全相同。

4.1 混凝土澆筑方法

為了保證模擬試驗質(zhì)量，攪拌機布置于模擬試件跟前，利用350 L自落式攪拌機進行拌和，拌制好的無收縮自流平混凝土由人工用鐵桶連續(xù)、平緩、均勻地灌入倉內(nèi)，澆筑到定子基礎(chǔ)埋件水平板下部時，采用竹片抽拉將氣泡排出，直至基礎(chǔ)埋件水平板4個通氣孔均泛漿為止，混凝土澆筑高度與定子基礎(chǔ)埋件表面齊平。

4.2 性能及強度檢測

按照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，混凝土入倉之前，對拌和物的流動度、坍落度、坍落擴展度進行了檢測，各項指標(biāo)均符合規(guī)范和設(shè)計任務(wù)書的要求 （見表8）。

混凝土強度試驗采用100 mm×100 mm×100 mm和150 mm×150 mm×150 mm兩種試模成型，每塊一次性連續(xù)灌滿試模，并貼上標(biāo)簽，禁止擾動，12 h后拆模，然后將每組混凝土試塊編號，放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室進行養(yǎng)護，標(biāo)養(yǎng)溫度控制在20±2℃，相對濕度大于90%。到齡期時分別進行強度檢測，檢測結(jié)果均滿足GB/T 50448—2008要求 （見表9）。

表8 現(xiàn)場模擬試驗混凝土、灌漿材料拌和物性能檢測結(jié)果

表9 現(xiàn)場模擬試驗混凝土、灌漿材料強度抽檢結(jié)果

4.3 混凝土內(nèi)部密實性、石子分布均勻性檢查

現(xiàn)場混凝土養(yǎng)護期達到28 d后，對混凝土試件進行切割，觀察混凝土的內(nèi)部密實性和石子分布的均勻性。觀察表明，方案1的混凝土密實性較好，用肉眼觀察有少量明顯氣孔，混凝土中石子分布均勻；方案2混凝土密實性好，用肉眼觀察沒有明顯氣孔，混凝土中石子分布均勻；方案3混凝土密實性較好，用肉眼觀察有一些微小氣孔。

根據(jù)試驗，方案2即 SikaGrout214∶石子=1∶0.2的配合比為最優(yōu)配合比。該配合比通過設(shè)計、監(jiān)理、業(yè)主的會審并批復(fù)后被采用，經(jīng)現(xiàn)場施工驗證，混凝土流動性、密實性非常好，混凝土修復(fù)和定子基礎(chǔ)回填已達到設(shè)計要求的最佳效果。

5 結(jié)論

通過對無收縮自流平混凝土配合比的優(yōu)化試驗研究，有效解決了定子基礎(chǔ)回填和修復(fù)施工中采用同標(biāo)號同時施工、保證結(jié)構(gòu)整體性的問題；同時也解決了定子基礎(chǔ)回填混凝土不密實而出現(xiàn)脫空的難題。采用無收縮自流平混凝土施工速度快、方便，能夠有效減輕勞動強度。

［1］ 趙均.自密實混凝土的研究和應(yīng)用［J］.混凝土， 2003（6）:9-17.

［2］ 李清和.高強與免振自密實混凝土［J］.建筑技術(shù)開發(fā)，1997（12）:34-38.

［3］ 紀(jì)建林，胡竟賢，王毅.自密實混凝土性能及其在三峽三期工程中的應(yīng)用［J］.西北水電， 2005（4）:33-36

［4］ DL/T 5150—2001 水工混凝土試驗規(guī)程［S］.

［5］ GB/T 50448—2008 水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范［S］.

［6］ JC/T 986—2005 水泥基灌漿材料［S］.