水工隧洞衬砌中自密实混凝土的应用

水工隧洞衬砌中自密实混凝土的应用

党永吉

青海省水利水电科技发展有限公司青海西宁810000

摘要：水工隧洞作为水利工程项目的一部分，发挥着非常重要的作用。在水工隧洞衬砌施工中，对于混凝土的性能有着较为严格的要求，将自密实混凝土应用到水工隧洞衬砌中，能够显著提升衬砌效果，保证工程整体质量。本文从自密实混凝土的优势出发，结合具体工程实例，对其在水工隧洞衬砌中的应用进行了讨论。

关键词：水工隧洞；衬砌；自密实混凝土；应用

前言：最近几年，可持续发展理念的深化，使得我国的水利工程项目迅速增加，而在水工隧洞建设中，一般都需要设置相应的支护和衬砌，以保证围岩稳定和安全，而如何保证衬砌工程的质量，成为了工程技术人员研究的重点。自密实混凝土的出现，很好的满足了水工隧洞衬砌施工的要求。

1自密实混凝土概述

自密实混凝土简称SCC，是一种能够在自身的重力作用下流动以及密实的混凝土，即使结构本身复杂，存在有大量的钢筋，也可以完全填充模板，保证良好的均质性，不需要额外附加振动。

自密实混凝土具有许多显著的优点，一是良好的变形能力和流动性，能够弥补部分复杂建筑结构本身存在的薄弱环节，保证混凝土浇筑的均匀性和充实性，由于不需要振捣，也就避免了漏诊、过振等问题；二是较高的生产效率，自密实混凝土省去了振捣环节，使得混凝土浇筑所需的时间大大减少，作业人员的劳动强度也得以大幅度降低；三是良好的作业环境，不仅避免了振捣过程中的噪声污染，而且可以避免作业人员在操作振捣设备时的风险，提升施工的安全性；四是可以简化工程的结构设计，降低设计难度，而且能够在一定程度上节约人力物力资源；五是可以对混凝土结构的表面质量进行改善，避免了蜂窝、麻面、气泡等问题，也可以更加逼真的呈现出模板表面的造型或者纹理，直接赋予混凝土结构独特的外观；六是可以将工业废料作为添加剂，在保证混凝土质量的同时，满足建筑行业可持续发展的要求[1]。

2自密实混凝土在水工隧洞衬砌中的应用

2.1工程概况

以南水北调工程某段干渠为例，采用暗挖法施工，上游11km左右采用浅埋暗挖法，平行设置两条钢筋混凝土隧洞，内径为3400mm，下游16km左右采用盾构法施工，设置一条钢筋混凝土隧洞，内径为4700mm。隧洞衬砌采用C30W10混凝土，设计厚度350mm，采用模板台车全圆浇筑，隧洞横断面如图1所示。

图1盾构法隧洞横断面

2.2设计方案

在原本设计中采用的是普通混凝土，但是水工隧洞内部空间有限，混凝土振捣操作困难，不仅还会影响工程施工进度，还无法保证衬砌结构质量。对此，在原本设计方案的基础上，做出了适当改进，以自密实混凝土取代传统混凝土，混凝土的强度等级、抗渗等级、厚度、耐久性等与初步设计方案没有区别。设计方案变更好，混自密实混凝土不仅需要满足原本衬砌混凝土设计要求，还必须满足《自密实混凝土应用技术规范》（CECS203:2006）、《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007）、《水工混凝土施工规范》（DL5150-2007）等的相关要求，更需要考虑材料、工艺、环境等因素的差异性[2]。

在调整完毕后，自密实混凝土性能为二级，需要做好出厂前的性能检验，检验的内容包括坍落度、V形漏斗通过时间等，可以根据典型工艺试验结果做出适当调整。例如，自密实混凝土的坍落扩展度应该控制在（650±50）mm，U型箱填充不低于320mm，V形漏斗通过时间在7-25s左右。

2.3施工工艺

2.3.1施工准备

一是应该做好原材料质量检验，如水泥、钢筋、级配碎石等，选择P.O42.5水泥，级配碎石的粒径控制在5-20mm，砂子含泥量不超过0.3%；二是配比设计，采用改进全计算法，在常规全计算法的基础上，利用了固定砂石体积含量法的相关计算方法，仅保留了全计算法中用水量计算公式，通过水胶比定则与浆体体积的有机联系，实现对自密实混凝土配合比设计相关参数的定量计算；三是设备检验，主要是针对钢模台车强度、刚度及稳定性的检查，为施工的顺利开展奠定良好基础[3]。

2.3.2混凝土配置

自密实混凝土的配置在商混战进行，需要做好管理工作，保证混凝土质量。对于一些关键性参数，如坍落度、坍落扩展度等，检测次数应该不少于1次，而且需要在生产后10min内完成取样检测。自密实混凝土的运输时间应该尽可能短，确保从配置到运输再到混凝土浇筑，整个过程不超过120min。

2.3.3混凝土浇筑

施工单位和监理单位应该安排专人做好商品混凝土供应的组织协调工作，对混凝土运输及浇筑进行合理调节，确保浇筑的连续性。从质量控制的角度，需要预先留置试件。混凝土入泵前，需要保持高速旋转60-90s，确保混凝土能够密实成型。浇筑前，应该首先泵送1-2m3的等强度水泥砂浆，做好管路润滑工作的同时开展严密性检验，避免出现管路堵塞问题。在对混凝土进行浇筑时，应该合理调整落差，避免出现混凝土离析问题；混凝土浇筑速度不能过快，过快容易进入空气形成气泡。同时，应该安排专人对钢模台车上浮情况进行检查，每车浇筑完成后，需要及时做好数据收集和记录，向施工负责人上报，做好混凝土质量和安全控制[4]。

在混凝土浇筑环节，应该设置浇筑窗口，在该工程中，可以在模板台车顶部和腰部设置浇筑窗口，将混凝土浇筑环节的自由落下高度控制在5m以内，这样可以避免混凝土离析问题，同时也可以确保浇筑仓内部的气体排除。自密实混凝土浇筑点应该均匀布设，浇筑环节采用单向逐点浇筑的按时，浇筑点浇满后，移动到下一个浇筑点进行浇筑施工，避免单个浇筑点的重复使用。同时，必须保证混凝土浇筑连续不简单，如果采用分层浇筑方式，为了确保上下两层混凝土能够紧密结合在一起，需要在下层混凝土初凝期，完成上层混凝土浇筑作业。针对施工中出现的麻面、蜂窝、气泡以及表面灰线等质量问题，施工人员通过不断试验，对自密实混凝土浇筑的过程进行了持续调整和控制，质量问题得到了有效控制和改善。

2.3.4混凝土养护

依照工程设计施工要求，混凝土拆模环节，强度不能小于5MPa，理论拆模时间不低于35h，不过在实际施工中，应该以试件抗压强度为准，待其达到设计要求的强度后，就可以进行拆模。在拆模完成后，需要及时进行喷水养护，养护时间不少于14d，以避免出现混凝土开裂等问题，保证衬砌混凝土的施工质量[5]。

3结语

总而言之，自密实混凝土作为一种新型混凝土，在提升施工效率、保障施工安全、减少施工成本以及改善混凝土表面质量等方面发挥着非常积极的作用，在建筑工程领域有着非常广泛的应用。自密实混凝土的性能容易受到环境温度、搅拌时间、外加剂等的影响，在工程应用中，需要技术人员做好质量管控工作，确保其性能的充分发挥，提升水工隧洞衬砌施工的整体效果。

参考文献：

[1]王俏,张迎春,陈小波,等.隧道衬砌用自密实混凝土工作性及强度试验研究[J].中外公路,2015,35(2):221-224.

[2]谭平.自密实混凝土在隧道管二衬工程中的应用[J].建筑技术,2016,47(7):636-638.

[3]魏焕发,韩红星,衡瑞林.自密实混凝土在窄口水库泄洪洞衬砌中的应用[J].人民黄河,2011,33(12):106-108.

[4]房小波.自流平自密实混凝土在五岳水库输水洞加固薄壁衬砌中的应用[J].水利规划与设计,2013,(11):68-70.

[5]许光义.自密实混凝土在水工隧洞衬砌中的应用[J].水利规划与设计,2017,(6):106-108.