1 工程概况
    新疆克州盖孜河流域某水电站工程位于新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县境内，是一座具有灌溉、发电、防洪和改善生态等综合利用效益的大Ⅱ型水电站工程。水库正常蓄水位3 290 m，最大坝高35 m，总库容6． 44 亿m3，调节库容3． 33 亿m3，总装机容量为200 MW，保证出力69． 8 MW，多年平均有效发电量6． 7 亿kWh，是盖孜河流域梯级水电站中的第1 座梯级水电站，也是该河唯一具有多年调节性能的控制性龙头水库。该电站位于坝址枢纽区下游约19 km 处，坝址枢纽区距喀什市153 km，距阿图什市192 km，距阿克陶县城100 km，工程区沿线有314 国道( 即中巴公路) 通过。主要建筑物包括枢纽区右岸开敞式溢洪道、浇筑式沥青混凝土心墙坝、左岸导流兼泄洪冲沙洞、引水发电系统和地面发电厂房。整个引水系统总长约18． 6 km，其中高压管道段长1 264． 65 m，由渐变段、斜井段及下平洞段组成。斜井段采用钢板衬砌，回填C20 混凝土，厚60 cm。工程建成后，将有效控制和调配盖孜河流域宝贵的水资源，保证盖孜河流域用水用电，改善灌区盐渍化土地，对促进当地社会经济的发展，提高人民生活水平具有重要意义。
    2 施工实混凝土的试验及最终确定
    该水电站深斜井高压管道素混凝土衬砌原设计为C20F300W6 的二级配常规泵送混凝土，设计衬砌厚度为60 cm，由于衬砌厚度小、混凝土输送距离较长、混凝土泵管易堵塞、斜井角度大、人工振捣困难等原因，使生产性试验段浇筑速度、浇筑质量等很难满足设计要求。经分析比较，决定采用具有高流动性、均匀性和稳定性，且浇筑时无需外力振捣能在自重作用下流动并充填模板空间的自密实混凝土。
    2． 1 原材料
    (1) 水泥。采用当地喀什市天山多浪水泥厂生产的多浪牌普通硅酸盐42． 5 水泥(P． O42． 5)。
    (2) 粉煤灰。采用喀什市天山华澄商贸有限责任公司生产的Ⅱ级粉煤灰。
    (3) 砂。采用C12 料场级配情况较好的中砂，其级配符合JGJ52 － 92《普通混凝土用砂质量及检验方法》中规定的级配Ⅱ区的要求，表观密度为2．67 g /cm3。
    (4) 石子。小石和中石均来自C12 料场，小石表观密度为2． 70 g /cm3，中石表观密度为2． 72g /cm3。
    (5) 减水剂。采用新疆格辉科技有限公司生产的减水率较小的奈系格辉牌FDN 高效减水剂。
    (6) 引气剂。采用新疆格辉科技有限公司生产的格辉牌GH － AE 引气剂。
    2． 2 混凝土配合比的选择及调整
    斜井段采用钢板衬砌，回填厚60 cm 的混凝土，设计要求混凝土为C20F300W6。最初浇筑时，经过分析和试验，优选出了泵送二级配大掺量粉煤灰高性能混凝土。根据设计要求，对衬砌混凝土进行分析。
    首先，从技术性能要求分析。工程设计对混凝土的强度要求不高，但对耐久性( 如抗渗、抗冻性)要求很高，尤其是在混凝土采用泵送施工时。高性能混凝土是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代混凝土技术配制出来的一种高科技新型混凝土，其配制特点是采用低水胶比、掺加超细矿物质掺和料和高效减水剂及其它外加剂，是一种密实性很高的混凝土，具有高耐久性、优良的工作性和高强度等特点［1］。在耐久性方面既有优异的抗渗性、抗冻融性能，还有很好的抗侵蚀性和抑制碱骨料反应的能力，其优良的工作性特别适用于泵送施工，而且混凝土中掺加粉煤灰是改善和提高混凝土抗渗性和抗冻性的有效措施。
    其次，考虑到影响掺粉煤灰高性能混凝土技术性能的主要因素是水胶比和粉煤灰掺量，选取3 个水胶比(0． 38、0． 40、0． 42) 与粉煤灰掺量52% 这一因素进行第1 阶段试验，并以混凝土拌和物和易性、含气量、7 和28 d 抗压强度等作为考核指标，选择出满足施工工作性和强度要求、并具有良好耐久性的混凝土配合比。
    最后，根据上述试验结果并基于以下3 点的考虑，得出了实验室配合比:
    (1) 推荐混凝土配合比时，选择28 d 抗压强度可达到设计强度指标者。
    (2) 掺粉煤灰混凝土的早期强度较低，如遇气温较低季节施工时，此现象会更显著。故选择3 和7 d 抗压强度较高者。
    (3) 施工单位混凝土施工的控制条件以及粉煤灰等原材料质量的波动性，偏安全选择是较稳妥的。将上述所得到的实验室配合比与施工现场结合再次进行配合比的调整，即得到了所需要的施工配合比，见表1。
   
    使用此配合比混凝土进行压力钢管混凝土衬砌的浇筑时，主要遇到了2 方面的困难:
    第1，由于泵管内径小(为105 mm)且泵运距离较长( ＞ 100 m)，二级配混凝土在泵运条件下很容易发生堵管现象。它不仅发生在入仓浇筑的初始时刻，浇筑过程中也会出现。因此，需花费大量的人力和时间去拆卸泵管、清理淤堵，这不仅延缓了施工速度，更重要的是影响了混凝土的浇筑质量。
    第2，混凝土浇筑到仓面后，振捣不容易实现。由于压力钢管表面不允许开孔和出现焊缝、工作面狭窄(钢管外径到开挖洞壁的设计间距为60 cm)，斜井角度大(60° ～ 80°)，如图1、2 所示、光线差、温度低(夏季温度为4 ～6 ℃)、空气稀薄等条件的约束，给仓内混凝土振捣造成了极大的困难，如果监管不利，往往会出现混凝土振捣不充分、不到位的情况。对仓面混凝土进行取样检测时，发现混凝土的强度分布很不均匀，甚至某些部位达不到设计强度要求，这些问题的出现与混凝土振捣工作的质量是分不开的。基于以上2 点的考虑，决定采用一级配自密实混凝土来取代二级配高性能混凝土的方案来解决上述问题。一级配自密实混凝土的配合比如表2 所示。
   
    
    自密实混凝土(Self Compacting Concrete 或SelfConsolidating Concrete 简称SCC)是指具有很高的流动性而不离析、不泌水，可不经振捣而自行流平，并充满模型和包裹钢筋的一种绿色高性能混凝土。由于其水泥用量低、废渣利用率大、施工性能好的特点，可节能利废、节省人力物力、加快施工进度、降低混凝土综合造价［1 － 3］。又由于其不需要人工振捣，因此，常用于常规混凝土难以浇筑、无法浇筑的部位，这样就可避免由于振捣不足而造成的蜂窝、麻面等混凝土质量缺陷。
    采用自密实混凝土后，从开仓到结束，没有出现堵泵现象，对仓面混凝土进行取样，混凝土的7、28 d抗压强度，以及抗冻、抗渗等指标均得到了满足，并且混凝土的均匀性也很好，达到了预期的效果。
    3 自密实混凝土的拌和及运输
    拌和站设置2 台JS1000 型搅拌机，混凝土拌和系统主要配置:成品料堆、袋装水泥库工、散浆水泥罐、空压机房、试验室等。水泥运至工地后，直接卸入水泥库或罐，库容量2 × 500 t。
    水平运输采用4 台8 m3 混凝土搅拌车，由于施工道路坡度较大，搅拌车装满8 m3 料时，罐内混凝土会从车后卸料漏斗里流出，直至罐内的混凝土在6． 6 m3 左右，所以每次罐车实际装料为6 m3 或6． 4m3(由于2 个拌和站拌料斗的容积不同，分别为1、0． 8 m3)。
    4 混凝土浇筑
    4． 1 浇筑及效果
    一级配自密实混凝土浇筑设备采用混凝土输送泵(图3)和直径105 mm 的钢制溜管。卸料过程中，混凝土搅拌车卸料漏斗距过滤混凝土中超粒径粗骨料的格栅网片(图4)距离为30 cm，格栅网片矩形网格最短直径在4 ～ 6 cm 之间，浇筑设备与过程同二级配高性能混凝土。浇筑过程中，泵送效果没有受到影响，未出现堵管堵泵现象。
    
    4． 2 泵管维护
    采用一级配自密实混凝土后，带来了高砂率(砂率为50%)、高流速的混凝土对泵管磨损严重的新问题。因此，每次浇筑前均需派专人维护与检修，如图5 所示。检修过程中先使用扳手或老虎钳敲落已经凝结在破损钢管外壁的混凝土块，再用力敲击钢管，使管内还未完全凝结的残留混凝土顺管下落，待钢管外壁清理干净后，用直径同样为105 mm 的PVC 管紧贴在钢管破损处的外表面并用粗铁丝将二者绑扎在一起。
    4． 3 原因及后果
    泵运过程中，混凝土从泵管破损处由内向外不断涌出，涌出后的混凝土在管壁破损处向周围扩散，随着时间的推移，由于旧混凝土的凝固和新混凝土的涌出，使越来越多的混凝土堆积在破损处，形成“肿瘤状”混凝土块，如图6 所示。当管内的流态混凝土向外的推力不足以克服管外硬化混凝土对它的阻力时，管内混凝土向外流动的通道就被关闭。此时，如果不及时采取措施，管外的混凝土就会通过管壁破损处与紧靠管内壁流速较慢的混凝土相凝结，这样将导致管内的混凝土块越来越大，当下次浇筑时，如果管内混凝土流速过大，就会将管内的混凝土块冲到仓面，影响混凝土浇筑质量并且会使泵管破损更为严重;如果管内混凝土流速较小，那么管内的混凝土就会和管外的混凝土块相凝结，形成更大的混凝土块，使泵管的可用内径变小，加大了下次浇筑混凝土时堵管堵泵的风险。
    
    4． 4 交叉作业
    本工程斜井段斜长度较大，为顺利完成各项工作，采用钢管段安装与外包回填混凝土交叉同步进行的施工方法［4 － 5］。先完成斜井下弯段的钢管安装及混凝土浇筑施工，之后进行斜井中斜段钢管安装，待钢管安装一定长度后再进行混凝土回填施工，然后再安装再回填浇筑如此交替进行，完成整个斜井段的施工任务。
    3． 5 浇筑过程中遇到的问题及应对措施
    (1) 当混凝土面上升至溜管下端口时，溜管的拆除费时费力，遇到工作空间较小的部位时，拆除时间更长，严重制约混凝土浇筑时间。为此根据现场实际情况结合混凝土仓内流动性较好的特点，溜管安放在浇筑仓位前端，仓内则采用自制搭接溜槽入仓，溜槽长度控制在1 m 左右，当混凝土面接近溜槽时，直接拆除此段即可，如此反复既节省了浇筑时间又确保了施工质量。
    (2) 为防止溜管浇筑过程中发生堵塞采取如下措施:① 提高混凝土拌和质量，严格按照实验室提供的配合比进行混凝土原材料的配合，延长混凝土拌制时间，提供合格的混凝土产品，不合格料物禁止溜放至仓号［6］;② 在受料斗上安设格栅网片，防止大的混凝土块进入溜管;③ 在浇筑过程中，利用换班时间对溜管进行从下往上敲击，特别是拐角部位，将残存的混凝土敲掉，杜绝和减少溜管堵塞机率;④在溜槽距离仓面50 cm 左右的距离时，及时将溜槽拆除，防止高强度入仓导致溜槽埋入仓内，造成拆除困难［7］;⑤ 每一仓混凝土浇筑完成后应及时对溜管进行冲洗，特别是和漏斗衔接部位，因流速过小而容易使混凝土浆液滞留在溜管管壁导致混凝土泄流断面减小，对该部位经常检查并及时清理。