淮陰三泵站流道層大體積混凝土施工及質(zhì)量控制分析

侯 波

（中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 三門峽 472000）

大體積混凝土在現(xiàn)代高層建筑及橋梁工程里大量應(yīng)用，具有結(jié)構(gòu)體積大、承受荷載大、水泥水化熱大、內(nèi)部受力相對(duì)復(fù)雜等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)整體性要求高，一般要求整體澆筑，不留施工縫。這些特點(diǎn)的存在，導(dǎo)致在工程實(shí)踐中，大體積混凝土出現(xiàn)其特有的質(zhì)量通病。本文主要針對(duì)淮陰三泵站流道層大體積混凝土施工工藝及質(zhì)量控制措施進(jìn)行分析和探究。

1 工程概況

淮陰三站是南水北調(diào)東線第一期工程第三梯級(jí)泵站的重要組成部分，泵站主要作用是抽引蘇北灌溉總渠水，通過二河、中運(yùn)河向北調(diào)水，且適時(shí)為洪澤湖補(bǔ)水。工程等別為Ⅰ等,主要建筑物級(jí)別為1 級(jí)，泵站設(shè)計(jì)流量230 m3/s。泵站總體分為三聯(lián)孔和二聯(lián)孔，其平面尺寸分別為37.5 m×35.30 m 和37.5 m×30.3 m，進(jìn)水流道層底高程6.5 m，進(jìn)口上緣高程7.80 m；出水流道底高程3.50 m～4.50 m，施工難度大，泵站流道混凝土結(jié)構(gòu)復(fù)雜，澆筑高度達(dá)8 m，單次澆筑量大，約2000 m3，連續(xù)澆筑時(shí)間長，混凝土澆筑一模到頂，對(duì)混凝土的模架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、混凝土生產(chǎn)、運(yùn)輸及運(yùn)輸時(shí)間間隔、施工人員技能水平、成型后期主體溫控及養(yǎng)護(hù)技術(shù)等都提出更高要求。

2 施工方案

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中結(jié)構(gòu)伸縮縫位置，將施工流道分為4 塊，為保證基底受力均衡，采用對(duì)角線施工順序施工。

淮陰三站流道施工流程為：測(cè)量放樣→搭設(shè)腳手架→C20混凝土芯墻施工→安裝流道模板→綁扎站身墩墻、流道鋼筋→預(yù)埋件安裝→站身模板架設(shè)→綁扎頂板鋼筋→清潔→自檢→監(jiān)理工程師驗(yàn)收→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)→模板拆除[1]。

3 主要施工方法和技術(shù)措施

3.1 模板及支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

流道選用18 mm 厚堅(jiān)硬的雙面酚醛樹脂蓋面膠合木模板，側(cè)向次楞采用50 mm×50 mm 硬質(zhì)方木，間距300 mm；平向主楞用雙Φ48 mm×3 mm 鋼管，間距400 mm；拉墻筋用Φ14 mmHPB300 鋼筋,豎向間距400 mm，水平向間距500 mm。支撐桿底部用工型鋼固定[3]。

3.1.1 現(xiàn)澆混凝土側(cè)向壓力

依照規(guī)范，現(xiàn)澆混凝土對(duì)側(cè)面模板壓力的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)按下列計(jì)算公式計(jì)算，且取二者中的較小值。

式中：F 為最大側(cè)壓力（kN/m2）；γc為混凝土的重力密度取24 kN/m2；t0混凝土初凝結(jié)時(shí)間t0=200/（T+15），其混凝土入模溫度T 取22°C；β1為外加劑影響修正系數(shù)，取1.20；β2為混凝土坍落度影響修正系數(shù)，取1.15；V 為混凝土的澆筑速度（m/h）；取0.60 m/h；H 為混凝土側(cè)壓力計(jì)算位置處于新澆筑砼頂面的總高度，本工程取8 m。

3.1.2 模板、次楞及方木強(qiáng)度及撓度

依據(jù)模板的受力分析，面板可以按簡支跨計(jì)算，次楞、主楞分別按照二等跨連續(xù)梁、三等跨連續(xù)梁進(jìn)行強(qiáng)度和撓度計(jì)算，其公式為：

式中：σ 為構(gòu)件抗彎強(qiáng)度計(jì)算值(N/mm2)；M 為最大彎距(N.mm);mm2)；W 為凈截面抵抗矩(mm3)；[f] 為構(gòu)件抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì)值(N/mm2)；E 為彈性模量(N/mm2)；v 為最大撓度值（mm）；[v]為允許撓度值（mm）；I 為計(jì)算跨度（mm）；本工程允許撓度值取15 mm。

3.1.3 鋼管立桿驗(yàn)算

長細(xì)比：λ=I0/i≤[λ]

穩(wěn)定性驗(yàn)算：Nut=1.35∑NCK+1.4∑NQK（N）

式中：I0為立桿計(jì)算長度（mm）;i 為界面回轉(zhuǎn)半徑（mm）；Nut為立桿計(jì)算長度（mm）;σ 為軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)；φ 為軸心受壓立桿的穩(wěn)定系數(shù)；A 為立桿的截面積（mm2)；高度調(diào)整系數(shù)；[f] 為鋼材的抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm2)；本工程取205N/mm2

3.2 模板制作及支模架搭設(shè)工藝

流道頂板的模板支撐取用承重式腳手架，側(cè)向墩墻模板支撐取用鋼管水平對(duì)撐外加拋桿斜撐。

搭設(shè)的基本流程為：準(zhǔn)備→按設(shè)計(jì)尺寸排放掃地桿→豎立鋼管同時(shí)安裝縱橫向掃地桿→搭設(shè)剪刀撐→水平向、豎向頂托。腳手架立桿縱向和橫向間距要符合模板支撐設(shè)計(jì)間距。立桿要根據(jù)流道斷面形狀取用相應(yīng)長度的鋼管。相鄰兩根立桿的接頭應(yīng)交錯(cuò)布置，不可設(shè)置在同步內(nèi)，水平桿在搭接時(shí)其搭接長度若大于1 m，則需用2 個(gè)以上旋轉(zhuǎn)扣件固定。承重架周圍應(yīng)布置豎向剪刀撐，內(nèi)部每隔四排立桿設(shè)置連續(xù)的豎向剪刀撐，從頂層向下每隔2 步設(shè)置水平剪刀撐,剪刀撐寬度4 跨大于6 m。鋼管腳手架搭設(shè)完工后，檢驗(yàn)人員應(yīng)用扭力扳手對(duì)扣件作檢查[2]。

3.3 混凝土澆筑及振搗工藝

3.3.1 混凝土拌合

混凝土采用攪拌站集中拌合，其配料計(jì)量采用自動(dòng)電腦控制系統(tǒng)控制，下料精度達(dá)到規(guī)范要求，澆筑前進(jìn)行試料調(diào)整，施工過程中定期檢驗(yàn)校驗(yàn)，保證計(jì)量無誤。

3.3.2 混凝土澆筑

混凝土澆筑前，在墩底鋪澆5 cm 厚同混凝土相同配合比的水泥砂漿，再進(jìn)行后續(xù)澆筑，流道混凝土用平鋪對(duì)稱的方式，從泵機(jī)的中心線位置向上下游鋪料，每層澆筑厚度30 cm，相臨近兩組墩墻混凝土面高差小于50 cm；流道頂面混凝土用斜面分層澆筑方法澆筑。混凝土由縫墩向邊墩方向推進(jìn)澆筑，澆筑過程中，流道各墩墻混凝土面高程從縫墩朝向邊墩依次遞降約50 cm，待混凝土澆筑至流道頂板位置后，每隔3 小時(shí)進(jìn)行墩墻混凝土薄層掩蓋澆筑，直到頂板高程，澆筑過程見圖1。

圖1 流道墩墻混凝土澆筑面高程臺(tái)階狀布置圖

3.3.3 澆筑速率及分層澆筑

混凝土澆筑時(shí)應(yīng)分層對(duì)稱均勻上升，有利于流道兩側(cè)混凝土壓力相對(duì)平衡，上升速度控制在30 cm/h～40 cm/h 以內(nèi)，最大程度上避免混凝土對(duì)漸變圓弧段模板發(fā)生過大的上浮力，影響模板支撐系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因流道墻的高度較高，混凝土入倉時(shí)會(huì)受到鋼筋影響，應(yīng)在鋼筋頂層合適位置布留洞口，便于導(dǎo)管插入，防止混凝土離析。在異型曲面模板下方各側(cè)留出一個(gè)三角區(qū)域，便于混凝土不容易到達(dá)此區(qū)域時(shí)，選用顆粒稍小且流動(dòng)性高的混凝土和小型振動(dòng)棒充分澆筑、搗實(shí)，確保工該區(qū)施工質(zhì)量[4]。

4 質(zhì)量控制措施

4.1 優(yōu)化混凝土組成材料

為降低混凝土發(fā)熱量，在流道混凝土水泥品種選擇上，采用低水化熱水泥，如硅酸鹽水泥、礦渣水泥，在滿足混凝土強(qiáng)度、耐久性、耐腐蝕性的前提下，采用級(jí)配優(yōu)等的骨料，控制含沙量小于3%，石子含量低于1%。配合比設(shè)計(jì)中將混凝土抗?jié)B、抗凍、耐久性作為重要指標(biāo)要求[2]。

4.2 加強(qiáng)大體積混凝土防裂技術(shù)

根據(jù)流道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，控制混凝土的鋪料、平倉、振搗等作業(yè)工藝，混凝土入倉時(shí)防止離析，下料垂直落矩不超過2 m，否則應(yīng)增設(shè)緩降設(shè)備，禁止混凝土在運(yùn)輸中加水，流道混凝土澆筑時(shí)每一位置振搗至混凝土無明顯下沉，不出現(xiàn)氣泡為止。以灌漿時(shí)為準(zhǔn)，搗實(shí)時(shí)間為5 s～15 s 為宜，振搗做到“快插慢拔”，無法用振搗器搗實(shí)的部位，應(yīng)人工搗固密實(shí)。在新舊澆筑部位先鋪以同標(biāo)號(hào)的水泥砂漿2 cm～3 cm，該砂漿的水灰混合比比混凝土的水灰混合比減少0.3～0.5。砂漿面積與混凝土強(qiáng)度相適應(yīng)，保證新澆筑混凝土料與舊面結(jié)合良好[4]。

5 結(jié)語

泵站流道工程施工過程中關(guān)鍵部位具有異形部位多、部位結(jié)構(gòu)狹窄、連續(xù)澆筑量大等特點(diǎn)，在南水北調(diào)東線第一期淮陰三站實(shí)際施工過程中，重點(diǎn)對(duì)支架、模板設(shè)計(jì)、制作、混凝土配合比設(shè)計(jì)及入倉方式、防治裂縫等方面進(jìn)行嚴(yán)格控制和優(yōu)化，確保了流道混凝土總體質(zhì)量，符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求。