李清平，李東福

（中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都 611130）

1 引言

西藏DG水電站地處高海拔高寒缺氧地區(qū)，位于海拔3370m以上，冬季環(huán)境溫度低，極端最高、最低氣溫分別為32.5℃和-16.6℃，晝夜溫差大。惡劣的氣候條件，加上冬季低溫條件下進行防滲墻工程施工，對混凝土的性能提出了更高的要求。因此，高寒高海拔地區(qū)作為防滲墻成墻混凝土進行配合比設(shè)計時應(yīng)充分考慮其混凝土的高流態(tài)性、高抗凍性以及滿足設(shè)計強度，以此為標準進行配合比設(shè)計及施工質(zhì)量控制。

2 原材料選用

原材料的選用需根據(jù)材料的產(chǎn)地、價格、質(zhì)地、運距、產(chǎn)量等方面進行綜合考量，并需要根據(jù)相應(yīng)標準進行試驗檢測。滿足要求后進行配合比試驗。

按照國家有關(guān)規(guī)范對原材料進行檢測后，混凝土原材料選擇如下：①水泥：選用西藏某有限責(zé)任公司生產(chǎn)的PO.42.5水泥。②摻合料：摻合料主要選用寧夏某廠II級粉煤灰，其需水比為98%，含水率0.7%。細度10.5%，比重為2.2g/cm3，SO3含量為2.2%，燒失量為6.5%，各項指標滿足規(guī)范要求。③外加劑：選用四川某混凝土外加劑公司生產(chǎn)的SCTT-1聚羧酸高性能減水劑和SCTT-4引氣劑。④砂石骨料：砂石骨料是混凝土的基本組成成分。骨料最大粒徑、級配組成和質(zhì)量，直接決定著水泥用量，影響混凝土性能。本次選用業(yè)主臨時砂石系統(tǒng)生產(chǎn)的粗細骨料，各項指標滿足要求。其檢測成果如表1所示。

3 防滲墻高流態(tài)混凝土配合比設(shè)計

3.1 配合比設(shè)計基本原則

①根據(jù)工程要求、結(jié)構(gòu)形式、施工條件和原材料狀況確定各組成材料的用量，配置出既滿足工作性、強度及耐久性等要求，又經(jīng)濟合理的混凝土；②在滿足工作要求的前提下，宜選用較小的用水量；③在滿足強度、耐久性及其他要求的前提下，選用合適的水膠比；④宜選取最優(yōu)砂率，既保證混凝土拌合物具有較好的粘聚性，又能達到要求的工作時用水量最小的砂率；⑤宜選用最大粒徑的骨料及最佳級配。

當(dāng)混凝土原材料、生產(chǎn)工藝以及工序既定的情況下，硬化混凝土的性能主要取決于水膠比的大小，水膠比越大，混凝土的強度越低，水膠比越小，混凝土的強度越高。

表1 砂石骨料檢測成果表

3.2 高流態(tài)混凝土拌合試驗

本工程高流態(tài)混凝土設(shè)計要求為C30W8F150混凝土等級，因此，選用 0.45、0.50、0.55、0.60 四個水膠比，骨料級配為一級配，對每個試配的混凝土進行試驗，混凝土各項試驗成果如表2所示。

3.3 配置強度及配合比選定

3.3.1 混凝土配置強度

混凝土配合比設(shè)計要求滿足混凝土的主要設(shè)計指標、混凝土強度保證率、均勻性指標和施工和易性，為使混凝土強度保證率滿足設(shè)計要求，在設(shè)計混凝土配合比時，應(yīng)考慮到施工質(zhì)量的不均勻性，導(dǎo)致混凝土強度的波動，為使施工中混凝土符合設(shè)計要求，在進行混凝土配置強度有一定的富裕度。根據(jù)現(xiàn)行DL/T 5330—2015《水工混凝土配合比設(shè)計規(guī)程》中“混凝土配合比”的有關(guān)要求，配置強度按下式計算：

表2 混凝土各項試驗成果

fcu，o=fcu，k+tσ

式中，fcu，o——混凝土的配置強度，Mpa；fcu，k——混凝土設(shè)計齡期的強度標準值，Mpa；T——概率度系數(shù)，當(dāng)保證率為P=90%時，t=1.280，保證率為P=95%時，t=1.645；σ——混凝土強度標準差（MPa），其取值參照表3。

表3 混凝土標準差值σ選用值

3.3.2 混凝土配置強度

根據(jù)設(shè)計要求的強度等級及保證率計算，防滲墻混凝土相應(yīng)的配置強度為：塌落度220mm±20mm，強度等級（MPa）C30W8F150，強度保證率95%，標準差4.5MPa，配置強度37.4MPa。

通過對混凝土的各種原材料的品質(zhì)檢測、配合比拌合情況和成型試件的抗壓及耐久性試驗成果，并考慮到水泥原材料品質(zhì)波動和施工過程中所存在的其他影響因素，確定施工配合比參數(shù)為：強度等級為C30W8F150，水膠比為0.45，砂率43%，粉煤灰20%，減水劑1.2%，引氣劑0.005%，級配100，配合比為 1：1.58：2.18，施工塌落度 220±20mm。

3.3.3 理論配合比確定

根據(jù)試驗結(jié)果，在滿足設(shè)計和施工要求的條件下，本著經(jīng)濟節(jié)約、優(yōu)選的原則，確定高流態(tài)混凝土C30的理論配合比為水：水泥：煤灰：細骨料：小石：減水劑：引氣劑=196：348：87：689：948：5.23：0.218。

4 防滲墻高流態(tài)混凝土施工質(zhì)量控制技術(shù)

防滲墻高流態(tài)混凝土澆筑采用“水下直升導(dǎo)管法”。水下混凝土澆筑具有很強的隱蔽性，在澆筑過程中容易產(chǎn)生骨料分離等質(zhì)量問題，因此，必須對水下混凝土的拌制、灌注等進行嚴格控制。

4.1 混凝土的拌制質(zhì)量控制

①水下混凝土的拌制，要嚴格按設(shè)計配合比進行拌制，拌制用水水溫必須保持5℃以上。每一槽段正式開始澆筑前需進行混凝土試拌，對試拌混凝土的出機溫度、塌落度、擴散度、和易性進行檢測，各項指標滿足要求后方可進行正式拌制，用于現(xiàn)場施工。

②加強檢測頻率開盤澆筑的前3車以及收盤階段的最后3車，每車進行混凝土性能檢測，中途可間隔2～3車進行檢測，檢測合格的運輸至現(xiàn)場進行澆筑作業(yè)，檢測不合格的混凝土不得運輸至現(xiàn)場進入澆筑施工工序。

③高海拔低溫條件下運輸混凝土，需對罐車采用保溫被進行保溫，避免運輸過程中外部溫度過低，造成混凝土泌水結(jié)冰造成混凝土松散，影響質(zhì)量[1]。

4.2 混凝土澆筑過程質(zhì)量控制

混凝土澆筑是防滲墻成墻施工的最后一道工序，對防滲墻工程質(zhì)量有重要影響。因此，需對混凝土質(zhì)量進行嚴格把關(guān)，對澆筑的每一環(huán)節(jié)進行嚴格有效地控制，保證施工質(zhì)量。

4.2.1 混凝土配置

“水下直升導(dǎo)管法”澆筑混凝土主要是利用混凝土自身重力及產(chǎn)生的落差完成，因此，混凝土的和易性的控制非常重要。為保證灌注的流暢，應(yīng)保證足夠的砂率，同時將混凝土的塌落度控制在20～22cm，進行嚴格控制。通過利用外加劑等控制混凝土的初凝時間，保證澆筑作業(yè)的順利完成。

4.2.2 固壁泥漿的配置

清孔時泥漿的調(diào)配非常重要，泥漿在孔壁形成泥皮，可有效阻止地下水與槽內(nèi)泥漿的流失混合。泥漿具有預(yù)防孔壁坍塌的作用，泥漿密度小容易導(dǎo)致孔壁坍塌，也容易造成泥漿的漏失。所以在工程實踐中清孔后膨潤土泥漿密度控制在不大于1.15g/cm3，黏土泥漿不大于1.3g/cm3，泥漿粘度控制在不大于30s（馬氏漏斗），這在澆筑過程中能夠起到很好的固壁作用。

4.2.3 首批混凝土灌注質(zhì)量控制

首批混凝土灌注應(yīng)保證足夠的混凝土量，在混凝土到達現(xiàn)場前做好所有準備工作，避免混凝土到現(xiàn)場后等待入倉時間過長，造成攪拌時間增長，產(chǎn)生離析現(xiàn)象，在灌注時也會因落差大而增加難度，容易阻塞導(dǎo)管。因此，在操作過程中，要根據(jù)實際情況進行起重，有利于減少混凝土在到達孔底部的阻力，順利完成首次混凝土灌注，也方便后續(xù)混凝土的灌注。

4.2.4 澆筑過程控制

①嚴格控制導(dǎo)管活動

上下提動導(dǎo)管有利于混凝土向周邊擴散和后續(xù)混凝土的下落。導(dǎo)管上下活動幅度必須控制在導(dǎo)管埋入混凝土深度的三分之一，否則可能會出現(xiàn)道管拔出混凝土面的情況造成澆筑事故。

②控制混凝土灌注速度

水下混凝土灌注要注意速度，快速地灌注才可以有效避免孔的坍塌，及泥漿堆積多厚的現(xiàn)象，混凝土上升速度應(yīng)控制在4～7m/h，較快的速度，可以避免最上面一層混凝土喪失流動性。此外，不論何時，都要做好因?qū)Ч苓M水或是卡管等因素引起的澆筑事故的心理準備，查明事故原因，選取適合的處理方式，及時進行處理。

5 質(zhì)量檢查

混凝土澆筑的質(zhì)量檢查與驗收內(nèi)容：混凝土原材料質(zhì)量的抽樣檢驗；混凝土的終澆高程；混凝土原材料檢驗；混凝土出機口和現(xiàn)場取樣的物理力學(xué)性能檢驗及其數(shù)理統(tǒng)計分析結(jié)果；檢查孔揭示的墻體均勻性、存在的缺陷及墻段連接情況[2]。

墻體質(zhì)量檢查在成墻后28d進行，檢查內(nèi)容為墻體的物理力學(xué)性能指標、墻段接縫和可能存在的缺陷。檢查采用鉆孔取芯、注水試驗和聲波CT檢測方法。

通過相關(guān)質(zhì)量控制指標的檢測，防滲墻質(zhì)量優(yōu)良。

6 結(jié)語

高流態(tài)混凝土在防滲墻施工中被廣泛地采用，但在高寒高海拔地區(qū)，尤其是在該類地區(qū)冬季進行防滲墻成墻施工的混凝土配合比設(shè)計資料還比較缺少，通過合理的配合比設(shè)計及全面的施工質(zhì)量控制技術(shù)，可以大大提高混凝土的物理性能，節(jié)約成本，確保工程質(zhì)量和施工進度。