巴基斯坦塔貝拉四期擴建電站主廠房肘管二期混凝土施工質量控制

(中國水利水電第七工程局有限公司國際工程公司，成都，610213)

1 工程概況

素有巴基斯坦“三峽”之稱的塔貝拉水電站位于巴基斯坦首都伊斯蘭堡西北方，坐落在開伯爾-普赫圖赫瓦省境內，兼顧防洪、發電、灌溉等功能。四期擴建發電項目通過將現有的4號灌溉隧洞改為引水發電洞，擴容1410MW(3×470MW混流式水輪機)，使現有電站裝機由3478MW增大到4888MW。

為減少肘管安裝對主體混凝土施工的影響，在肘管區域設置最大深度為14.91m(高程308.59m～323.50m)的二期混凝土回填。肘管底部高程310.32m，出口處肘管最大軸長21.2m，平直段長16.8m，為滿足受力要求，肘管外部環向設置h=15cm的加勁環，加勁環上沿徑向布置錨鉤、錨環。肘管底部布置7排間排距為1.0m×1.0m的φ150灌漿孔。

2 施工特點

2.1 混凝土施工空間小

根據混凝土分倉設計和肘管鋼襯安裝圖紙，肘管最低位置鋼襯底部到預留二期混凝土頂面高度為1.73m(高程308.59m～310.32m)，肘管鋼襯設置加勁環，表面連接錨鉤密集，加之雙層雙根分布的φ36mm鋼筋等等，留給混凝土施工作業的空間非常有限，大大加大了混凝土的施工難度。

2.2 肘管平直區域廣

肘管出口處最大軸長21.2m，平直段長16.8m，寬9.41m，平直區域達到158m2。平直區域混凝土流動性差，廣大的平直區域給二期混凝土施工提出了難題。

2.3 肘管鋼襯設計強度和安裝工藝對混凝土澆筑速度影響大

根據肘管鋼襯設計要求，考慮肘管鋼襯的抗壓變形、位移限制以及混凝土對肘管的包裹固定效果，肘管二期第一倉混凝土澆筑高度為3.61m(高程308.59m～312.2m)；二期混凝土澆筑速度應滿足未初凝混凝土高度不得高于60cm；肘管左右兩側最大高差不大于40cm～60cm；此外，在滿足上述要求的情況下，混凝土澆筑上升速度應小于30cm/h。如此嚴格的速度要求，給二期混凝土澆筑帶來了更大挑戰。

3 肘管二期混凝土施工質量控制

根據現場工作面狹小，施工空間有限的實際情況，考慮鋼襯設計強度，為保證肘管二期混凝土按計劃保值完成，塔貝拉項目從混凝土原料，混凝土入倉方式，混凝土澆筑速度、單層澆筑厚度控制和鋼襯位移監測，混凝土振搗四個方面進行質量控制。

3.1 混凝土原料

由于倉內錨鉤及其他預埋件繁多，下料空間狹小，再加上鋼筋密集，孔隙小，鋼襯與鋼筋之間的縫隙極小，為保證混凝土對鋼筋和鋼襯的包裹，考慮平直區域面廣的情況，在滿足設計要求的基礎上，混凝土料的級配和塌落度選擇分外重要。

經過現場探查，對比不同級配的混凝土骨料最大粒徑和塌落度，在最終實驗之后，選擇Class A一級配、塌落度為180m～240mm類型的混凝土進行澆筑，考慮運輸等影響，參照前期混凝土運輸塌落度損失情況，混凝土出機口混凝土塌落度必須按220mm～240mm控制，方能保證入倉塌落度在200mm～220mm之間，從而滿足現場施工要求。

此外，由于二期混凝土澆筑處于夏季高溫天氣，根據混凝土水化熱控制以及合同要求，考慮運輸溫度損失，經前期混凝土澆筑試驗，混凝土料的出機口溫度必須控制在4℃～10℃之間。

3.2 混凝土入倉方式

通常來說，小肘管二期混凝土澆筑采用單側下料的入倉方式，從而解決肘管底部排氣問題，避免空腔。但是對于直徑大，垂直區域廣的肘管二期混凝土，必須采用多側同時對稱下料，方能保證肘管穩定，同時將空腔降至最低，減少后期的灌漿量。

通過仔細分析，確定本次澆筑采用左右兩側同時下料為主的入倉方式，與此同時，充分利用鋼襯底部預留的灌漿孔，將其作為輔助下料孔，根據兩側混凝土料的流動情況，及時通過灌漿孔，以從低到高，從兩側到中間的原則進行補料，從而保證混凝土對肘管底端，特別是平直區域的填充。

3.3 混凝土澆筑速度、單層澆筑厚度控制和鋼襯位移監測

為避免鋼襯受壓過大發生變形和受力不對稱發生位移，混凝土的澆筑速度必須嚴格控制，在滿足鋼襯設計要求的情況下，混凝土澆筑速度和單層澆筑厚度必須根據實際的混凝土初凝時間和混凝土入倉輸送能力進行調整(假定混凝土生產能力和運輸能力滿足要求)，同時，澆筑過程必須對鋼襯進行實時監測。

同一倉號內，不同高程區間混凝土對鋼襯的影響大不相同，為在滿足對鋼襯保護要求的情況下將施工效率提到最高，需根據混凝土對鋼襯的影響情況，按不同高程區間對倉號進行分區，制定不同的澆筑速度和單層澆筑厚度。

3.3.1 倉號分區

根據混凝土對鋼襯的影響情況將倉號劃分為三個區域。

區域一：距鋼襯底部40cm～50cm以下的部分，即308.59m～309.82m高程區，該區域混凝土不會對肘管鋼襯造成影響。

區域二：肘管鋼襯以下40cm～50cm，以上50cm～60cm區域，即309.82m～310.92m高程區域，此區域混凝土開始接觸鋼襯，對鋼襯產生影響。

區域三：高程在310.92m區域，此區域混凝土包裹鋼襯，對鋼襯產生很大影響。

三個區域參數如表1。

表1三個區域倉號劃分參數

3.3.2 混凝土澆筑速度、單層澆筑厚度的確定

澆筑速度必須考慮鋼襯的設計要求、混凝土的初凝時間和現場混凝土泵的輸送能力。

根據鋼襯設計要求，二期混凝土澆筑速度應滿足未初凝混凝土高度不得高于60cm，肘管左右兩側最大高差不大于40cm～60cm，此外在滿足上述要求的情況下，混凝土澆筑上升速度應小于30cm/h。

根據實驗，Class A一級配混凝土初凝時間約為4h～5h，現場采用3臺設計輸送能力為60m3/h的拖泵進行送料，由于現場條件限制：管路長，落差大，同時考慮末端泵管安拆，混凝土罐車調換等因素的耗時，每臺拖泵的實際輸送能力為25m3/h～30m3/h。

(1)區域一：混凝土對鋼襯基本無影響，因此，澆筑速度僅考慮初凝時間和拖泵輸送能力的限制。區域一平均澆筑面積188.29m2，高度1.23m，總量約231.6m3，三臺拖泵每小時的總澆筑能力為75m3～90m3，澆筑時間最長需要2.6h，小于初凝時間4h～5h，滿足施工要求。單層澆筑厚度主要考慮振搗棒的有效振動范圍，按50cm一層控制。

(2)區域二：混凝土澆筑對鋼襯產生影響，因此，必須優先考慮鋼襯的設計對混凝土澆筑的要求，同時兼顧混凝土初凝時間和拖泵的輸送能力。區域二的平均澆筑面積為188.29m2，以每小時30cm/h的上升速度計算，平均澆筑速度約為56.49m3/h。三臺拖泵在初凝時間內完成56.49m3的混凝土澆筑量是完全可以保證的。

(3)區域三：同區域二一樣，必須考慮鋼襯的設計對混凝土澆筑的要求，同時兼顧混凝土初凝時間和拖泵的輸送能力。區域三平均澆筑面積約123.4m2，以30cm/h上升速度計，平均澆筑速度約為30.02m3/h。三臺拖泵能滿足在初凝時間內完成30.02m3混凝土澆筑量的要求。

綜上所述，三個區域的澆筑速度和單層澆筑厚度參數如表2

表2三個區域的澆筑速度和單層澆筑厚度參數

區域高 程(m)平均面積(m2)澆筑速度(m3/h)單層澆筑厚度(cm)區域一308.59～309.82188.2975～9050區域二309.82～310.92188.2956.4930區域三310.92～312.20123.430.0230

3.3.3 速度和單層澆筑厚度的控制

為盡可能保證混凝土料高質量入倉，現場需遵照“即來即泵送入倉”的原則，嚴格控制混凝土生產和運輸的速度，從而在源頭實現混凝土澆筑速度的控制。

由于現場施工環境復雜，澆筑速度的控制僅靠控制混凝土生產和運輸的速度無法滿足要求，必須制定可視、可控的澆筑控制系統。經對現場實際情況的分析，選取不同區域單位小時內混凝土的澆筑上升高度為參照，在一期混凝土壁和預埋件上標注等高線，等高線的標注必須多位置、清晰易識別，以滿足現場的施工控制要求。

因此，區域一的控制等高線間距為50cm，區域二和區域三的控制等高線間距為30cm，根據此等高線控制，混凝土的澆筑上升速度分別為50cm/h、30cm/h、30cm/h，澆筑速度分別為75m3/h～90m3/h、56.49m3/h、30.02m3/h。

3.3.4 鋼襯位移監測

整個澆筑過程必須對肘管鋼襯進行實時監測。為便于監測，必須提前在鋼襯內側布置4～5個控制點，同時設定好全站儀觀測站點，混凝土施工期間，用全站儀進行測量監測，并做好記錄。

3.4 混凝土振搗

肘管混凝土澆筑振搗除了遵照混凝土振搗規范的一般規定外，振搗棒的型號選擇和振搗順序也非常關鍵。

3.4.1 振搗棒型號選擇

根據肘管結構特點，鋼襯底部預留孔洞必須作為振搗窗口，特別是區域二的澆筑，振搗棒應根據鋼襯底部預留孔洞的直徑和間排距選擇類型：需滿足灌漿孔的直徑必須小于振搗棒的直徑，即φ孔距<φ振，同時，灌漿孔的間距必須小于等于振搗棒的有效振搗半徑，即0.5D孔距≤R振。

肘管灌漿孔間排距為1m×1m，最大孔距為1.11m。綜上考慮，選擇φ70(有效振動半徑約為65cm)的振搗棒。施工振搗范圍效果示意如圖1所示。

圖1 施工振搗范圍效果示意

3.4.2 振搗順序

肘管混凝土施工過程中振搗順序和協作也相當重要，特別是區域二混凝土澆筑時，三到四臺振搗棒必須放在同一區域的孔洞內同時振搗，并從兩側向中間依次移動，這樣一方面可以保證不漏振，另一方面利于兩側混凝土順利流向鋼襯中間平坦區域，避免出現空腔。

4 結語

肘管混凝土施工中四個質量控制環節相互聯系，需要聯合把控，從而保證混凝土的澆筑質量。

本工程項目在三臺機組的肘管混凝土施工中，現場所采用的質量控制措施得當，保證了混凝土施工按計劃完成，滿足合同質量要求。