淺談電力基礎建設工程混凝土施工技術及存在問題

李棟

（中國電建集團河北工程有限公司，河北 石家莊050000）

近年來，中國的電力基建行業已經初見規模，為社會生產建設提供了充足、可靠的電能。基礎部分是電力工程建設的重點，混凝土施工又是一項重要技術。但在建設前期，中國電力工程卻存在質量監督不嚴、指標未全面落實、工程質量差等問題，既埋下了電力輸送的安全隱患，而且還造成了不必要的資源浪費。因此，應提高電力基礎建設的施工質量，為電力的正常、安全輸送提供保障。

1 電力基礎建設工程混凝土施工的常見問題

1.1 混凝土配合比不嚴格

配合比與混凝土的強度以及施工質量密切相關，與其他建筑工程相比，電力工程本身的特殊性決定了施工過程中混凝土會因初凝、水分蒸發等因素而影響配合比，使混凝土結構強度降低，甚至出現開裂問題，嚴重影響混凝土施工質量，同時也給電力的輸送埋下安全隱患[1]。

1.2 混凝土原材料質量不合格

為了提高電力工程的施工效率，同時又能滿足文明施工的要求，很多施工企業會選擇商用混凝土，并逐漸替代了既往路拌式混凝土的供應方式。商用混凝土的優勢是具有良好的和易性，且使用簡單，因此深受施工團隊的青睞。但在具體應用中，混凝土原材料的質量控制卻始終存在問題，比如骨料級配不合格，拌和混凝土的沙石中含鹽量較多，從而嚴重影響混凝土強度，還會出現因返堿而導致的脫落現象。

1.3 混凝土的澆筑養護不到位

混凝土結構強度很大程度上取決于澆筑質量，由于施工停留時間較長，在澆筑混凝土時，部分混凝土已經開始初凝，或者因過度振搗、振搗不充分等原因讓混凝土結構出現空洞，嚴重降低了結構強度。養護混凝土的關鍵之處在于，既保證混凝土的結構強度能夠滿足施工要求，同時混凝土表面又不能太過干燥，否則會出現裂縫。實際施工中，因養護時間不夠、監管缺陷等因素，混凝土經常出現各種質量問題，導致整體結構強度降低，混凝土表面大范圍開裂。

2 混凝土施工技術要點

電力工程建設中，基礎施工至關重要。提高地基施工質量，能夠增強混凝土結構強度，同時減少應力作用。如果地基恰好處于軟弱土層，則需要用砂墊層來加固，增強基礎的承載能力，以免地下水滲入地基，影響地基強度。如果地基處于巖石層，則需要鋪設滑動層來降低結構的約束力與溫度應力。

2.1 混凝土的調配施工

混凝土是電力基礎施工中應用最為廣泛的施工材料，混凝土原材料主要包括水、水泥、砂石、外加劑等。制拌混凝土時，需要嚴格控制各種原材料的比例與質量，保證所有原材料都有出廠檢驗報告以及質量合格證書。尤其是水泥的穩定性與強度，均要符合施工要求[2]。混凝土材料的配合比直接決定了其適用度，因此，不僅要保證混凝土強度符合標準，同時還要酌情降低水化熱，讓混凝土具有可泵性，盡量減少水泥用量。為了達到這一目的，可以將適量的粉煤灰加入混凝土中。此外，還要給每種施工材料標注信息，比如生產日期、型號、規格、級別等。施工前，再次檢驗混凝土原材料質量，保證所有材料都符合質量標準。

2.2 混凝土的攪拌和運輸

嚴格按照配料單來配置混凝土，禁止擅自更改配料單。拌和混凝土時，則需要根據氣溫、氣候等客觀因素合理調整砂石、骨料的含水量。如果沒有在施工現場攪拌混凝土，則要格外注意混凝土的運輸，運輸途中可能會因為顛簸等因素導致混凝土碰撞、分離，影響混凝土的均勻性。如果是在施工現場攪拌，則需要用到起重機、提升架等運輸設備，必須按規范要求操作。

2.3 混凝土的澆筑與振搗

澆筑混凝土之前，應嚴格檢查混凝土的施工強度以及模板的施工質量，確定模板施工點、目標施工尺寸，清理模板雜物。澆筑施工時，可采用分層澆筑方式，混凝土的澆筑高度不能超過2m。澆筑前，可以將適量砂漿鋪墊在澆筑底部，對于提高澆筑質量有一定幫助。澆筑施工中，應盡可能減少混凝土離析。此外，混凝土的振搗和澆筑應同步進行。

2.4 混凝土的保濕與養護

在過高的溫度、干燥的環境下，混凝土出現收縮和變形現象，繼而開裂。混凝土裂縫始終是影響施工質量的重要因素，為了避免這一現象，在完成混凝土澆筑與振搗施工后，還要做好養護工作，養護時間要達到14d，養護期間按時為混凝土灑水保濕[3]。養護方法的選擇同樣十分重要，如果養護方法不得當，很可能會影響混凝土的結構強度。可以為混凝土模板設置保溫層，以避免混凝土表面溫度發生大幅度變化，影響其必備應力。在混凝土初凝后，應及時覆蓋塑料薄膜，降低表面水分的蒸發速度，尤其是冬天施工，更應該第一時間用薄膜養護，避免混凝土被凍害。養護過程中，其他施工作業可以同時進行，但是施工結束后，應立刻為混凝土覆蓋保溫層。還應保持混凝土結構表面熱潮濕，用富水養護混合了膨脹劑的混凝土。尤其需要注意的是，若溫度低于5℃，則不可給混凝土灑水。

3 電力基礎建設工程中混凝土施工技術的應用

與500kV線路相比，1000kV的特高壓線路工程的基礎方量更大，特別是轉角塔基礎，每基甚至達到了300～500m3。在時間上不允許現澆混凝土施工，因此采用商用混凝土。嚴格控制混凝土的原材料、攪拌與運輸、下料與振搗、養護等環節，同時控制商用混凝土的坍落度。

3.1 混凝土的生產

混凝土的生產步驟為：①施工團隊計算出混凝土的使用量，通知攪拌站，準備所需的原材料。②嚴格按照配合比施工，使用大型鏟車裝料、電子磅計量。砂、石使用輸送帶來運輸，水泥與水則用輸送泵運輸。③每盤攪拌時間至少達到30s。

3.2 混凝土的輸送與澆筑

3.2.1 輸送

可以使用汽車泵輸送的情況如下：①施工現場準備一臺汽車混凝土輸送泵車，水平輸送距離37m。合理選擇停放位置，保證臂架可以伸至各坑口的相應位置。基礎坑口7m、根開17.5m、土的堆放寬度8m，三者相加沒有超出37m，所以泵車完全可滿足施工要求。②經管道泵出儲料斗內的清水，充分濕潤并清潔管道。水泥砂漿的配比與混凝土配比相同，將前者加入料斗內，潤滑管道后，可以泵送混凝土。③控制初始泵送速度不宜過快，油壓變化保持在允許范圍內，若泵送一切順利，則可恢復正常的泵送速度。保持連續泵送，如果無法及時供應混凝土，應酌情減慢泵送速度，如果不得已暫時中斷泵送，仍需要繼續攪拌[4]。

無法使用汽車泵輸送時，可采用溜筒、溜管來輸送，下料時需要注意：①頻繁挪動，分層澆筑、逐漸推進。不可將混凝土堆得過高，任由混凝土流淌，以免出現砂窩、石窩。②用直徑150mm的溜筒、溜管澆筑立柱。

3.2.2 澆筑

澆筑是需要注意：①操作泵車的工作人員盡可能一邊移動布料桿一邊澆筑，保證混凝土垂直下落。澆筑立柱時，應垂直落下輸送管，且不能與模板發生碰撞。②嚴格控制布料桿軟管高度，混凝土自由傾落的高度不得超過2m。③如果布料桿無法移動到準確位置，可使用串節溜筒施工，如果仍無法到位，則使用手推車運送。④2人配合控制布料桿軟管，保證泵送混凝土的過程中不會噴向模板與支撐桿。不可在同一位置長時間泵送，泵送堆積的高度控制在0.5m以內。⑤專人振搗、專人監督，遵循“快插慢拔”的振搗原則，保持振搗均勻，當混凝土充分返漿時，則說明振搗時間合適，但又不能出現離析。⑥在自然分層澆筑形成后，即上層澆筑覆蓋的同時，下層混凝土又沒有初凝。此時將振搗棒插入下層混凝土0.5m左右，消除上下層之間的接縫。⑦考慮到混凝土的坍落度較大，因此絲杠與鋼管的組合必須牢固可靠，需要將其支設在土質條件理想的坑壁上，并且墊上木條，以免土質松軟導致模板發生鼓脹。委派專人看管模板，如果發現脹膜等問題，應立刻調整絲杠。⑧為了避免底板表面龜裂，施工過程中應嚴格控制搓抹時間。分3次搓抹基礎頂面，第一次在形成澆筑面時搓抹；第二次在澆筑后1h搓抹，并且要控制基礎頂面的標高和平整度；第三次在混凝土初凝之前搓抹，混凝土已經完成了一定收縮，因此搓抹要格外仔細，之后還要磨平混凝土表面，搓抹過程中不能撒水泥面。⑨盡量避免振搗到模板或者鋼筋，二者之間的混凝土可采用人工振搗。如果混凝土坍落度較大、含水量較多，可進行二次振搗[5]。

3.3 混凝土的養護與拆模

澆筑施工完成后，在混凝土表面灑水，覆蓋一層塑料薄膜，然后再覆蓋一層麻袋。委派專人看管養護，定期掀開塑料薄膜為混凝土灑水，保持混凝土表面的濕潤。養護至少1周的時間。如果在炎熱的夏天施工，則完成養護的36～48h后可拆模。

4 大體積混凝土施工裂縫的原因及控制措施

大體積混凝土具有水泥用量多、結構厚實、施工要求高等特點。大量的水泥釋放的水化熱量也更多，從而導致混凝土內部與外部溫差過大，最終出現裂縫，影響混凝土強度與施工質量。

4.1 大體積混凝土施工裂縫的原因分析

4.1.1 約束條件

根據所受約束的位置，可以將大體積混凝土的約束條件分為2種類型：①內約束。形成原因是混凝土內部出現不均勻的變形，引起混凝土內部質點之間的相互約束。②外約束。指的是構造物邊界產生的約束作用。隨著溫度的變化，大體積混凝土不可避免地會發生形變，在外界因素約束了混凝土形變的情況下，混凝土內部便會形成應力，并影響混凝土結構的穩定性。如果混凝土結構物的形變被完全約束，根據溫度變形計算公式（溫度×膨脹系數）可知，當溫度變形超過了極限拉伸值后，就會導致混凝土出現裂縫。

4.1.2 外界氣溫

澆筑大體積混凝土的過程中，混凝土的入模溫度隨著外界溫度的升高而升高，繼而使混凝土內部的熱量大量增加，內部溫度更高。在外界溫度迅速下降的情況下，混凝土內部與外部就會形成較大的溫差，從而增加混凝土開裂的風險。如果外界溫度較高，則會降低混凝土向外散熱的傳熱系數，混凝土內部熱量無法充分散發，導致內部高溫。隨著水泥的水化反應，混凝土內部聚集的熱量越來越多，內部溫度不斷上升，最終開裂。

4.1.3 收縮變形

混凝土凝結過程中，損失的水分在80%左右，僅有約20%的水分被利用。混凝土的體積會隨著凝結而發生改變，而混凝土中膠凝材料的性質又會影響混凝土體積的變化程度，一般情況下，普通水泥的體積會收縮、變小。一些特殊的水泥則會膨脹，體積變大。混凝土收縮的主要原因是其內部存在含水空隙，空隙中的水分蒸發后，會引起空隙內毛管力的改變。混凝土的收縮變形通常具有可逆性，當混凝土因水分蒸發而收縮后，再往混凝土中注水，則混凝土就會膨脹，并恢復到收縮前的體積。

4.1.4 水泥的水化熱

水泥在凝結過程中會釋放許多熱量，這種現象稱之為水泥水化熱。而混凝土的導熱性能較差，尤其是大體積混凝土，散發的熱量極小，因此混凝土內部便聚集了大量熱量，內部溫度過高。但混凝土外部的散熱速度卻很快，在內外溫差的作用下，最終形成裂縫。

4.2 大體積混凝土裂縫的控制措施

4.2.1 設計

科學分析和選擇大體積混凝土的結構形式，采用合理的分塊施工措施。

在大體積混凝土的強度等級滿足施工要求后，盡量選擇強度等級C20～C35的中低強度水泥。

合理設置大體積混凝土內的鋼筋分布，推薦小直徑、小間距的鋼筋分布方式，鋼筋直徑以8～14mm為宜，間距控制在10～15cm，截面配筋率大于等于0.3%。如果混凝土內部鋼筋的抗約束作用無法滿足施工標準，則可以通過增加溫度鋼筋的方式來提高構造鋼筋的抗約束性能。

優化結構物的約束條件，且保證不影響承壓式基礎的情況下，可以將滑動層設置在混凝土的墊層。

4.2.2 原材料

粗骨料與細骨料。粗骨料宜采用連續級配，細骨料則推薦中粗砂，這種類型的粗細骨料配合具有良好的和易性，能夠大幅度減少水泥的使用量，避免嚴重的水化熱。除此之外，還要嚴格檢查粗細骨料，避免含泥量過多影響水泥的收縮與抗拉強度。

水泥。混凝土的溫度與水泥的水化熱程度密切相關，尤其是大體積混凝土，宜采用水化熱低的水泥，以減少水化熱過程中產生的熱量。

粉煤灰。這是混凝土的常用摻加物，能夠提高混凝土的和易性，降低水化熱，還能節約水泥，降低混凝土的制備成本[6]。

4.2.3 施工

大體積混凝土施工通常采用分層澆筑的方式，又可以細分為分段法、全面法、斜面法3種澆筑方法。澆筑過程中應均勻布料、分層振搗，上下層的澆筑時間間隔控制在1h內。盡量減慢澆筑速度，促進熱量的散發，振搗棒的排距控制在500mm以內，插入下層混凝土50～100mm，保證混凝土振搗密實，增強混凝土的抗拉強度，避免縮小和變形。

注意出機溫度與澆注溫度，盡量降低混凝土的入模溫度，夏天澆筑時可以將冰塊加入混凝土的拌合料，避免混凝土入模溫度過高。此外，還要優化混凝土運輸路線，減少混凝土在途中的時間。

控制裂縫的出現應做到以下幾點：①將溫度配筋設置在工程基礎內，并增加斜向構造的配筋，改善應力集中問題，預防裂縫；②摻加適量細度模數滿足施工要求的粉煤灰，減少水泥的使用量，改善混凝土的和易性與泵送性；③做好插筋與地腳螺栓部位的振搗、抹壓與養護措施，避免因鋼筋導熱迅速而造成局部的溫度梯度增加；④將S形的薄壁設置在基礎內部，并焊接鋼管用來降低溫度，養護過程中，用冷水降低混凝土的內部溫度，縮小內外之間的溫差。

5 結束語

綜上所述，電力基礎建設工程中通常使用商用混凝土施工，為了保證工程施工質量與輸電安全，應嚴格控制商品混凝土的原材料、配合比、運輸與泵送過程、澆筑和養護等各個環節，以充分發揮出商品混凝土的價值。