淺談大型空分冷箱基礎(chǔ)施工質(zhì)量控制

楊文遠

惠生工程（中國）有限公司 上海 201203

福建申遠二期40 萬t/ a 聚酰胺一體化項目空分裝置，其冷箱基礎(chǔ)由混凝土墊層、鋼筋混凝土承臺、鋼筋混凝土基礎(chǔ)、防水槽、通風(fēng)管和珠光砂混凝土等部分組成。該基礎(chǔ)混凝土墊層為C20 素混凝土；基礎(chǔ)混凝土采用防滲抗凍混凝土，強度等級C40，水膠比不大于0.4，防滲等級不小于P12，抗凍等級不小于D100；防水砂漿為1∶2 水泥砂漿中加入3%～5%的防水劑，水泥為425# —525# 普通硅酸鹽水泥；鋼筋采用HPB300、HRB400 級?；A(chǔ)平面尺寸為26.4m×23.2m（不規(guī)則平面），基礎(chǔ)混凝土澆筑方量約為1300m3。防水槽采用2mm 不銹鋼鋼板制作，展開面積約為650m2。

1 施工程序

冷箱基礎(chǔ)施工程序如下：定位放線→土方開挖→基礎(chǔ)墊層施工→- 2.2～- 1.2m 基礎(chǔ)鋼筋施工→模板安裝→- 2.2～- 1.2m 混凝土澆筑→不銹鋼防水槽安裝→通風(fēng)管安裝→- 1.2～+0.9m 鋼筋施工→模板安裝→預(yù)埋螺栓施工→- 1.2～+0.9m 混凝土澆筑→20mm 防水水泥砂漿施工→300mm 珠光砂混凝土施工→基礎(chǔ)外表面防腐→土方回填→交付安裝。

2 施工質(zhì)量控制要點

冷箱基礎(chǔ)關(guān)鍵施工質(zhì)量控制工序見表1。

表1 關(guān)鍵施工質(zhì)量控制工序

2.1 大體積混凝土施工質(zhì)量控制

2.1.1 混凝土拌制及運輸

混凝土拌制時應(yīng)采取措施控制升溫，并一次控制附加水量，減小坍落度損失，減少塑性收縮開裂。在混凝土拌制及運輸過程中采取以下措施：

（1）使用減水劑或以粉煤灰取代部分水泥以減小水泥用量，同時在混凝土澆筑條件允許的情況下增大骨料粒徑。

（2）添加高效減水劑，使其產(chǎn)生的拌合物坍落度維持在2h。高效減水劑還能夠減少拌合過程中骨料顆粒之間的摩擦，減緩拌合筒中的熱積聚。

（3）向骨料堆中灑水，降低混凝土骨料溫度。如有條件用地下水或井水噴灑，冷卻效果更好。

（4）在炎熱季節(jié)施工時，可以用冷水或冰塊來代替部分拌合水。

（5）混凝土拌合物運輸距離如果較長，可采用緩凝劑控制混凝土凝結(jié)時間，但注意緩凝劑的摻量要合理。

2.1.2 混凝土澆筑和修整

在炎熱氣候條件下澆筑混凝土?xí)r，要求配備足夠的人力、設(shè)備和機具，便于及時應(yīng)對突發(fā)情況：

（1）檢測運到工地上混凝土的坍落度，隨時要求攪拌站予以調(diào)節(jié)；

（2）夏季混凝土施工時，振動設(shè)備較易發(fā)熱損壞，因此要準(zhǔn)備好備用振動器；

（3）與混凝土接觸的各種工具、設(shè)備和材料，如澆筑溜槽、泵管、鋼筋等，不要直接受到陽光曝曬，必要時應(yīng)灑水冷卻；

（4）夏季澆筑混凝土應(yīng)精心計劃，并應(yīng)連續(xù)、快速澆筑?；炷帘砻嫒缬忻谒畷r，要及時進行修整，并通過表面噴水或防風(fēng)措施降低表面蒸發(fā)速度。

2.1.3 混凝土養(yǎng)護

夏季澆筑的混凝土，如養(yǎng)護不當(dāng)，會造成其強度降低或表面出現(xiàn)塑性收縮裂縫，因此必須加強對混凝土的養(yǎng)護。澆筑完成后，必須進行二次收面，并進行初凝后蓄水全面養(yǎng)護。

2.2 防水槽制作安裝質(zhì)量控制

防水槽采用2mm 厚不銹鋼冷軋卷板焊制，不銹鋼板材質(zhì)為304。焊接采用氬弧焊工藝，焊絲采用H08Cr21Ni10，防水鋼板轉(zhuǎn)角位置各500mm 范圍內(nèi)不得拼接。

2.2.1 防水槽施工工藝

（1）配板下料：不銹鋼板板寬1220mm，根據(jù)設(shè)計圖紙防水槽尺寸進行排版下料，防水槽排版圖見圖1（圖中單位mm）。板材采用折邊機對板材進行折邊，折邊寬度為30mm，焊接位置為折邊后對接平焊和立焊。

圖1 防水槽排版圖

（2）水槽拼焊：因水槽壁薄、面積大，故水槽拼焊不采用預(yù)制形式制作。待基礎(chǔ)防水砂漿面層施工完成后，在基礎(chǔ)上面拼焊安裝。此施工方法可解決提前預(yù)制后吊裝導(dǎo)致水槽變形的問題，并且現(xiàn)場拼焊安裝節(jié)省了大批水槽內(nèi)支撐及壁板龍骨材料。

（3）焊接要求：焊絲應(yīng)儲存在干燥、通風(fēng)良好的焊材室內(nèi)，焊絲使用前應(yīng)光亮、無油污。由于板材厚度只有2mm，焊接要求一次成型。當(dāng)風(fēng)速超過2m/ s，應(yīng)停止焊接作業(yè)或采取防風(fēng)措施。焊接區(qū)域相對濕度應(yīng)不高于90%。

2.2.2 主要焊接缺陷與控制措施

（1）焊縫金屬裂紋

缺陷形成原因：焊縫深寬比過大；焊道過窄；焊縫末端冷卻快。

控制措施：增大焊接電弧電壓，減小焊接電流；減慢焊接速度；適當(dāng)填充弧坑。

（2）夾渣

缺陷形成原因：采用多道焊短路電弧；過快的行走速度。

控制措施：仔細(xì)清理渣殼；減小行走速度，提高電弧電壓。

（3）氣孔

缺陷形成原因：保護氣體覆蓋不足；焊絲污染、工件污染；電弧電壓過高；噴嘴與工件距離過遠。

控制措施：增加氣體流量，清除噴嘴內(nèi)的飛濺，減小工件到噴嘴的距離；清除焊絲上的潤滑劑；清除工件上的油銹等雜物；減小電壓、減小焊絲的伸出長度。

（4）未熔合

缺陷形成原因：焊縫區(qū)有氧化皮和銹蝕；熱輸入不足；焊接熔池過大；接頭設(shè)計不合理。

控制措施：仔細(xì)清理氧化皮和銹蝕；提高送絲速度和電弧電壓，降低焊接速度；采用擺動技術(shù)時應(yīng)在靠近坡口面的邊緣停留，焊絲應(yīng)指向熔池前沿；坡口角度應(yīng)足夠大，以便減小焊絲伸出長度，使電弧直接加熱熔池底部。

2.3 珠光砂混凝土施工質(zhì)量控制

2.3.1 珠光砂混凝土配合比

珠光砂混凝土配合比不同于普通混凝土配合比。珠光砂混凝土以珠光砂、中砂為骨料，普通水泥為膠結(jié)材料，加入外加劑拌制而成，其強度和導(dǎo)熱系數(shù)是兩個相互制約的指標(biāo)，且這兩個指標(biāo)又和珠光砂混凝土密度有直接關(guān)系。混凝土強度直接和水泥用量的大小有關(guān)，水泥用量大，強度亦大，而水泥含量對導(dǎo)熱系數(shù)的影響十分敏感。因此，攪拌前需與廠家共同進行試配，按照設(shè)計要求的配比，經(jīng)過現(xiàn)場實際試配后確定配合比。

2.3.2 拌制投料順序及時間

（1）加入中砂→加入水泥攪拌→加入水→攪拌均勻約2min→加入外加劑拌制30s→加入珠光砂，拌制均勻即停卸料。

（2）整個過程持續(xù)4～5min，達到均勻即混凝土顏色一致、珠光砂不露白、外觀松散如豆渣、手握成團而基本不泌漿為宜。珠光砂混凝土坍落度不宜過大，應(yīng)控制在30～50mm。

2.3.3 運輸

由于珠光砂與水泥比重不同，在運輸過程中容易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，所以珠光砂混凝土必須在30min 內(nèi)入模。

2.3.4 虛鋪厚度及澆注順序

設(shè)計厚度為300mm，而珠光砂混凝土的虛鋪厚度為380mm，虛鋪厚度與設(shè)計厚度比值約為1.28。澆注沿縱向從一端起一次性連續(xù)澆注。

2.3.5 振搗

用竹片（或片狀物）依次插搗，先用2m 水平刮尺粗平，再用木板或平頭鐵鍬拍實（由虛鋪的380mm 厚拍至300mm 即可）。

2.3.6 抹面

珠光砂混凝土澆注完畢后，用木抹子將表面精平，不需要壓光。

2.3.7 養(yǎng)護

珠光砂混凝土終凝后覆蓋黑棉氈、油布保溫保濕，養(yǎng)護期不少于7d。

2.3.8 其他注意事項

（1）該混凝土施工、養(yǎng)護溫度須不小于5℃，養(yǎng)護溫度嚴(yán)禁高于80℃。嚴(yán)禁使用震動棒振搗，嚴(yán)禁用刀片式攪拌機拌制，確保珠光砂完好。澆注時要做好防水、防雨措施。

（2）為保證珠光砂粒徑不被破壞，運輸和存放過程中要防止擠壓，以免顆粒破碎，并要避免受潮。珠光砂混凝土風(fēng)干后，才能進行防水層施工。

（3）混凝土澆筑應(yīng)留置3 種試塊：恒重檢驗試塊、抗壓試塊和導(dǎo)熱系數(shù)試塊。

3 其他施工質(zhì)量控制措施

3.1 通風(fēng)管質(zhì)量控制

（1）通風(fēng)管采用φ219mm×6mm 鍍鋅鋼管制作。通風(fēng)管布置時，不得與預(yù)埋地腳螺栓位置沖突，必要時可進行通風(fēng)管的間隔尺寸調(diào)整。通風(fēng)管的焊制須滿足現(xiàn)行的國家規(guī)范及行業(yè)要求。

（2）預(yù)埋通風(fēng)管共8 根，其中長度16.3m 的4 根，長度22.8m 的4 根。通風(fēng)管在混凝土澆筑過程中易發(fā)生位移、下沉、上浮、左右移動等情況，為確保預(yù)埋位置準(zhǔn)確，通風(fēng)管兩端應(yīng)固定在基礎(chǔ)壁鋼筋上，防止移位。每根通風(fēng)管下采用角鋼制成的工字型支撐等距布置，并與通風(fēng)管點焊。

3.2 冷卻水管安裝質(zhì)量控制

由計算得出6d 齡期混凝土內(nèi)部溫差引起的拉應(yīng)力大于該齡期內(nèi)混凝土拉抗強度值，所以采用布置循環(huán)冷卻水管的方式進行混凝土內(nèi)部降溫。埋設(shè)冷卻水管可有效降低混凝土內(nèi)部溫度，進而降低混凝土內(nèi)外溫差，是避免產(chǎn)生裂縫的有效措施。

3.2.1 冷卻水管的布置

冷卻水管采用DN50mm×2.5mm 鍍鋅鋼管，根據(jù)承臺的厚度，第一次澆筑鋪設(shè)單層冷卻水管，第二次澆筑鋪設(shè)雙層冷卻水管，冷卻水管進口連接至指定的給水井，出口排水至基礎(chǔ)附近的排水坑內(nèi)。冷卻水管網(wǎng)平行于承臺上表面布設(shè)在承臺中，同層冷卻水管間距0.8m，并相互連通；四周距承臺板側(cè)面0.5m，進、出水口需引出混凝土面1m 以上。降溫冷卻水管平面及立面布置如圖2 和圖3 所示。

圖2 降溫冷卻水管平面布置圖

圖3 降溫冷卻水管立面布置圖

3.2.2 冷卻水管的安裝

在綁扎承臺中間層鋼筋網(wǎng)后放置冷卻管。布管時，水管要與承臺基礎(chǔ)主筋錯開。當(dāng)局部管段錯開有困難時，要適當(dāng)移動水管的位置。水管要與鋼筋骨架或架立鋼筋綁扎牢靠，防止混凝土澆筑過程中水管變形或接頭脫落而發(fā)生堵水或漏水。

3.2.3 通水冷卻

冷卻水管被澆筑的混凝土覆蓋并振搗完畢，即可進行冷卻水管內(nèi)通水。冷卻水的流量控制在4～6m3/ h。冷卻水管進水采用帶壓施工用水，出口接至廠外排水井。降溫水管使用完成后從混凝土邊緣切除，并在切口處向里注漿，封死端口。

3.3 養(yǎng)護措施

（1）養(yǎng)護程序：混凝土初凝后→澆水濕潤→用一到二層塑料薄膜蓋上→覆蓋兩層濕潤棉氈或毛被。

（2）混凝土在澆筑完畢后的12h 以內(nèi)，覆蓋并灑水保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護覆蓋采用一層薄膜加一層棉氈的方式。要求薄膜搭接不小于150mm，保溫被搭接不小于100mm。墻柱插筋之間狹小空間必須特別注意保溫措施，可用條形薄膜加以覆蓋后，再加蓋保溫被，確保柱插筋薄弱環(huán)節(jié)處的保溫工作。本工程混凝土中摻加了緩凝劑，澆水養(yǎng)護時間不得少于14d。

（3）混凝土強度達到1.2MPa 之前，不得上料、上機具及上腳手架等作業(yè)?；A(chǔ)底板保溫養(yǎng)護期間，應(yīng)加強現(xiàn)場安全防火管理，施工區(qū)嚴(yán)禁煙火，確保保溫措施自始至終起到養(yǎng)護作用，嚴(yán)禁隨意掀開保溫被。

（4）在保溫養(yǎng)護期間，因后續(xù)工作需要必須揭開保溫層時，只宜局部進行，并且在工作完成后及時恢復(fù)。當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差和降溫速度超過溫控指標(biāo)時，及時加蓋備用塑料薄膜和草袋。

3.4 溫度監(jiān)測

底板測溫區(qū)導(dǎo)線布設(shè)位置如圖4 所示。

圖4 測溫導(dǎo)線布設(shè)位置示意圖

（1）基礎(chǔ)內(nèi)共布置9 組測溫導(dǎo)線。測溫管平面間距約為4m，基礎(chǔ)外側(cè)測溫導(dǎo)線預(yù)埋距基礎(chǔ)邊0.4m，頂部、底部兩個測溫點距底板、頂板面各200mm。此外，大氣中布設(shè)2 個測溫點，以比較混凝土表面溫度與大氣溫度之差。

（2）每組測溫導(dǎo)線長度分別為2.1m、1.2m、0.4m，測溫導(dǎo)線伸出底板表面200mm。測溫從澆筑后12h 開始，溫升階段（前5d）每2h 測溫一次，降溫階段（第6d 以后）每6h 測溫一次，共測溫14d。同時測量大氣溫度，并對測出的數(shù)據(jù)及時整理和分析，當(dāng)混凝土內(nèi)溫差超過15℃時覆蓋保溫層，溫差超過20℃時覆蓋第二層。

（3）混凝土表面溫度與大氣溫度接近、大氣溫度與混凝土中心溫差不大于25℃時解除保溫，停止測溫。

3.5 其他措施

（1）考慮本工程的基礎(chǔ)體積較大，混凝土澆筑期間環(huán)境溫度較高，為保證混凝土澆筑過程中不產(chǎn)生冷縫，混凝土澆筑采用2 臺泵車，每車砼澆筑時間為10min，并配套8 臺混凝土罐車輪轉(zhuǎn)。

（2）為防止混凝土澆筑過程中出現(xiàn)機械事故，澆筑時另聯(lián)系1 臺砼泵車及2 臺罐車備用。在混凝土澆筑時，現(xiàn)場按照兩個大班換班作業(yè)。

4 結(jié)語

（1）空分裝置冷箱基礎(chǔ)施工工序多，質(zhì)量控制環(huán)節(jié)多，施工及質(zhì)量控制有一定難度。通過以上相關(guān)施工質(zhì)量控制措施的有效應(yīng)用，解決了該基礎(chǔ)混凝土施工中常見的質(zhì)量問題。尤其是獨特的防水槽及珠光砂混凝土施工質(zhì)量控制措施，在實際工程運用中得到驗證，方法行之有效。

（2）采用基礎(chǔ)內(nèi)部冷卻降溫及養(yǎng)護等措施，有效控制了混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生。實際工程中基礎(chǔ)未出現(xiàn)超規(guī)范的裂縫。

（3）該項目空分冷箱基礎(chǔ)施工質(zhì)量受控，保證了冷箱基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，為下一階段冷箱設(shè)備安裝打下良好基礎(chǔ)。