白鶴灘水電站左岸進水塔大體積混凝土施工的質量管控

孫 鵬，段 剛 強，石 強，吳 勇 華

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

1 概 述

大體積混凝土系指混凝土結構物實體最小尺寸不小于1 m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化熱引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的混凝土[1]。白鶴灘水電站左岸進水塔大體積混凝土具有施工環境復雜、塔體結構尺寸大、鋼筋模板施工形式復雜多樣、混凝土施工工藝要求高、澆筑方量大、澆筑時間長、溫控要求高、形體質量要求高、外觀與實體質量要求高等諸多特點，因此，為消除傳統大體積混凝土施工過程中存在的通病，提高進水塔大體積混凝土施工的工藝水平、提升施工效率、提高混凝土施工質量，水電七局白鶴灘施工局有效結合現場實際施工情況，根據混凝土各工序施工的特點，有針對性地制定了一系列優化改進措施，從而有效保證了白鶴灘水電站左岸進水塔大體積混凝土施工的整體質量。

白鶴灘水電站左岸進水塔采用岸塔式分層取水設計，共分8個塔體。8個進水塔一字排開，單個塔體寬度為33.2 m，進水口前緣總寬度為265.6 m，順水流方向長度為33.5 m，進水口底板高程為736 m，塔體基礎高程為731 m，塔頂高程為834 m，塔體高度為103 m；進水塔混凝土分塊以單個塔體結構縫為界，共劃分為8個塔體段，單個塔體共分39層進行混凝土澆筑施工，每層澆筑高度主要為3 m，局部特殊結構部位采用薄分層的方式進行澆筑。

2 工程施工的重點及難點

2.1 復雜環境下大體積混凝土施工質量控制是施工中的難點

白鶴灘工區地處低緯度高原，地勢為東高西低，受高差懸殊的地勢影響及復雜的地貌作用，使得白鶴灘工區氣候的立體多樣性特點表現的尤為突出，每年多數時間處于大風天氣狀況，極端最大風力可達 12 級，夏季極端最高溫度為42.7 ℃，冬季極端最低氣溫為-0.4 ℃，溫度變化差異巨大。白鶴灘水電站左岸進水塔大體積混凝土澆筑施工屬于露天特高空作業，施工過程中受溫度環境變化影響程度巨大。因此，如何在復雜多變的環境下確保混凝土整體的施工質量是該工程施工的一大難點。

2.2 復雜結構及工序條件下混凝土形體質量控制是重點

白鶴灘水電站左岸進水塔塔體結構形體尺寸大、混凝土澆筑方量大，單倉混凝土最大設計工程量為1 798 m3，最小設計工程量為594 m3，平均單倉設計工程量為1 476 m3；進水塔塔體結構體型復雜，布置有攔污柵、分層取水曡梁門井、檢修閘門井、工作閘門井、閘門門庫以及攔污柵與塔體之間的縱、橫撐等復雜結構，塔體結構中還包含有金結、水機、電氣、監測等各專業埋件，施工工序繁瑣，各工序之間相互穿插施工。因此，如何控制好塔體復雜的結構體型、提高各工序的施工質量是該工程施工質量控制的重點。

2.3 鋼筋數量多、型號尺寸復雜多樣，施工質量控制是施工中的難點

白鶴灘水電站左岸進水塔塔體結構復雜，鋼筋安裝工程量大、特殊部位鋼筋布置密集、鋼筋型號種類多、現場施工難度大、安裝精度要求高。因此，如何提高進水塔塔體鋼筋安裝施工質量控制精度是一大難點。

2.4 模板拼裝難度大

白鶴灘水電站左岸進水塔的模板施工具有模板使用量大、種類多、型號尺寸多樣、拼接難度高等特點，該工程采用了大型液壓爬升懸臂模板、定型平面模板、定型圓弧模板、普通鋼模板及木模板等多種組合模板進行施工。因此，如何做好模板間的拼裝質量是保證進水塔塔體混凝土外觀整體質量精度的關鍵。

2.5 混凝土施工溫控[1]要求高

白鶴灘水電站左岸進水塔混凝土施工方量大，加上白鶴灘工區獨特的氣候環境因素影響使得進水塔混凝土在施工過程中的溫控要求高。施工過程中，如何做好混凝土溫度控制是該工程施工的重點及難點。

3 混凝土施工質量管控[2]措施

3.1 鋼筋制安質量控制

白鶴灘水電站左岸進水塔塔體混凝土施工所用鋼筋數量多、型號復雜，所用的鋼筋主要為直螺紋鋼筋，連接方式分為機械連接、搭接焊及幫條焊。根據現場實際的施工情況，為保證進水塔鋼筋的施工質量，制定了一系列保證措施：①嚴格按照設計圖紙要求進行鋼筋的規范加工。鋼筋加工時，一定要充分考慮鋼筋的彎曲伸長值、機械連接、焊接及綁扎等所需的長度，同時做好鋼筋絲扣長度的量測，鋼筋絲扣的頭部裝有絲扣保護帽用以保護絲扣的完整，避免絲扣損壞；鋼筋加工后的成品按類規范擺放至指定區域并做好標識，同時做好防護，避免鋼筋銹蝕、污染。②鋼筋制作完成后，統一采用平板運輸車分批次運輸至現場規范擺放；鋼筋安裝前，通過測量控制點優先施工架立筋，在架立筋上做好鋼筋間距標識，按照鋼筋間距標識進行鋼筋的安裝；鋼筋安裝過程中，采用鋼筋間距卡尺進行檢查，確保鋼筋安裝間距滿足要求。該工程鋼筋的連接方式主要為機械連接，鋼筋機械連接前應及時檢查鋼筋絲扣及套筒螺紋的完整性，機械連接以兩根鋼筋絲扣連接部位處在套筒中心位置為準，同時，通過扳手加固擰緊，控制其偏差不大于1p(p為螺距)；除機械連接外，還存在部分焊接，焊接方式采用電弧焊，其中單面焊接長度為10d(d為 鋼筋直徑)，雙面焊接長度為5d，焊接質量以焊縫平整飽滿、鋼筋無咬邊及損傷為宜。鋼筋的連接接頭應分散布置，接頭設置在構件受力較小處，同一構件中的縱向受力鋼筋接頭應相互錯開布置。

3.2 模板施工質量控制

白鶴灘水電站左岸進水塔大體積混凝土施工采用了多種型號的模板，其中進水塔塔體各閘門井、門庫及通氣孔等部位主要采用懸臂模板及組合鋼模板進行拼裝，塔體迎水面、側面及塔體背面等結構面采用直面大型液壓懸臂爬升模板進行拼裝，對于局部不規則部位則采用木模板補縫，其中大型液壓懸臂爬升模板的使用在特大型水利水電工程施工過程中尚屬首次。

液壓懸臂爬升模板[3]主要由模板系統、架體系統、埋件系統、液壓爬升系統、導軌和支座組成，通過液壓油缸的伸縮分別提升導軌架體，導軌和架體互相交替爬升以實現液壓爬模的整體自動爬升；液壓懸臂爬升模板具有結構面平整度好、模板拼接嚴密性好及混凝土澆筑成型質量好等優點，在保證混凝土施工質量的同時亦大大提高了混凝土的施工效率。模板拼裝前，先將模板表面打磨除銹、清理干凈并涂刷脫模劑；模板拼裝過程中，模板與舊混凝土面之間、模板拼縫之間通過黏貼雙面膠加強彼此之間的密閉性，大型模板的拼接可減少模板拼縫的數量，并能有效避免混凝土施工過程中產生的漏漿、錯臺等現象，有利于提高進水塔混凝土外觀整體成型質量，減少混凝土外觀缺陷的產生以及混凝土缺陷修補的費用，大大提高了進水塔大體積混凝土施工的一次成型率。

3.3 混凝土澆筑過程的質量控制

3.3.1 混凝土運輸

白鶴灘工區氣候環境獨特，進水塔塔體混凝土在運輸過程中受氣候環境因素影響大，現場采用6 m3平板汽車進行混凝土運輸，平板車斗中間布置有中隔板，隔板兩側各裝3 m3混凝土，平板車箱體周圍安裝有泡沫保溫板進行隔熱保溫，頂部設有可移動式遮陽防雨棚，可有效防止混凝土在運輸過程中的水分蒸發，同時亦能起到防雨作用，確保了混凝土在運輸過程中的性能穩定。

3.3.2 混凝土入倉澆筑

白鶴灘水電站左岸進水塔施工采用標號為C9030W10F100、二級配、坍落度為7～9 mm的混凝土澆筑，混凝土的入倉方式主要為MQ900B門機配合3 m3混凝土吊罐入倉澆筑；混凝土開倉前，現場對照混凝土的倉面設計檢查相關人員、設備的準備情況，同時做好現場交底工作，明確混凝土澆筑施工過程中的注意事項，混凝土的澆筑過程采用現場交接班制度以強化混凝土澆筑過程監管，確保混凝土的施工質量受控。

進水塔混凝土的澆筑方式為臺階法澆筑，有效控制了混凝土入倉鋪設面積，避免出現混凝土滾倉、混倉澆筑現象；將混凝土臺階的寬度控制在1～2 m之間，將臺階的鋪設厚度控制在30～50 cm，分層厚度及寬度大小均勻適中，臺階各胚層間有序均勻布料。混凝土入倉后先平倉，再振搗，振搗采用定人定區域“誰施工，誰負責”的原則，混凝土振搗過程按同一方向依次有序進行，對混凝土的層間結合部位重點進行振搗，振搗以粗骨料不再顯著下沉、表面開始泛漿為準。

為確保混凝土內部的實體質量，水電七局白鶴灘施工局結合現場施工環境因素及混凝土自身性能參數，在常規兩次振搗工藝的基礎上通過現場試驗確定了新的振搗工藝(三次振搗)：首次采用φ100硬軸振搗器初振20～30 s，間隔40 min后采用φ100硬軸振搗器復振30 s，再間隔20 min、采用φ70軟軸振搗器第三次振搗10～20 s；對于鋼筋密集部位及邊角部位采用小型振搗器加強振搗。執行混凝土三次振搗工藝后，通過對比，進水塔塔體混凝土澆筑質量顯著提高，混凝土澆筑外觀無明顯質量缺陷，混凝土形體表面無臺階分層痕跡；通過對混凝土內部進行鉆芯取樣檢查，芯樣顯示混凝土內部完整密實，無蜂窩、孔洞及氣泡等問題。新振搗工藝的應用，顯著提高了進水塔塔體大體積混凝土澆筑施工的實體質量。

3.3.3 混凝土溫度控制

混凝土的水化熱會引起混凝土的內部溫度升高，其與混凝土的入倉澆筑溫度等共同作用，使混凝土的內外部溫差增大，極易造成混凝土有害裂縫的產生，進而影響到進水塔混凝土的施工質量。因此，降低混凝土內部水化熱溫升和混凝土的澆筑溫度，均衡混凝土內外部的溫差，避免混凝土受溫度應力影響而產生有害裂縫是混凝土溫度控制的重中之重。水電七局白鶴灘施工局通過現場考察，對相關技術參數進行了優化，制定了一系列措施用以確保混凝土溫控滿足要求：①采用低熱硅酸鹽水泥[4]拌制混凝土，混凝土為低坍落度、低流態預冷混凝土；預冷可有效降低混凝土自身的內部溫度，混凝土的預冷方式主要分為骨料預冷及加冰拌和；②根據設計及規范要求，進水塔塔體混凝土內部的最高溫度允許值為每年4～9月≤42 ℃，10月～次年3月≤40℃。為限制混凝土內部溫度升高，混凝土澆筑前，在倉號內預埋冷卻水管及溫度計，將冷卻水管布置在倉號的中間部位，布置間距為1.5 m，夏季施工時段，冷卻水管通18℃制冷水對混凝土進行內部冷卻降溫，常溫季節通江水進行冷卻降溫。冷卻水管的通水方向每24 h調整一次，其布置形式見圖1。

圖1 混凝土倉號內預埋冷卻水管

在混凝土澆筑過程，試驗檢測人員對混凝土入倉澆筑溫度、混凝土內部溫度及冷卻水管通水溫度進行檢測并做好相應記錄，對混凝土的溫度變化進行實時監測，確保混凝土內部降溫速度每日不大于1 ℃，混凝土內部溫度與外部環境溫差小于25 ℃。

混凝土收倉后對其表面及時覆蓋保溫被/土工布，并在混凝土澆筑完畢6～18 h開始進行養護，對塔體頂部表面進行旋噴養護，對塔體立面采用掛設花管流水養護，以確保混凝土表面24 h保持濕潤；鑒于冬季施工時段早晚溫差大，為防止溫差過大造成混凝土表面產生裂縫，對進水塔塔體迎水結構面、塔體側面、塔體頂部及塔體結構縫面之間均采用保溫被進行全方位的覆蓋保溫，保溫被表面采用橫、縱雙向鋼筋固定，避免保溫被因受大風天氣影響而受損。

4 結 語

為確保白鶴灘水電站左岸進水塔大體積混凝土施工能夠高標準、高質量的完成，水電七局白鶴灘施工局克服困難、仔細研究，結合現場實際情況，有針對性地制定了一系列積極有效的措施和方法，同時，在施工過程中對混凝土施工工藝方法和技術手段不斷進行優化，使白鶴灘水電站左岸進水塔大體積混凝土澆筑施工最終形體質量、實體質量、外觀質量均滿足設計及規范要求，達到了混凝土優良質量標準，真正做到了進水塔大體積混凝土質量內實外光，得到業主、監理及外部專家組的一致好評，所取得的經驗對后續施工的其他類似水利工程大體積混凝土施工質量具有一定的借鑒、指導意義，具備推廣價值。