楊房溝水電站地下廠房蝸殼混凝土澆筑質(zhì)量控制措施

汪海雁 張浩

摘要：

為提高楊房溝水電站蝸殼混凝土澆筑施工進(jìn)度和效率，針對(duì)澆筑質(zhì)量控制難點(diǎn)，采用免拆模板分割蝸殼混凝土一次澆筑完成的施工工藝，并詳細(xì)總結(jié)了該工藝的分層分塊、入倉(cāng)方式、監(jiān)測(cè)與溫控等方面的澆筑質(zhì)量控制措施。結(jié)果表明：楊房溝水電站蝸殼混凝土澆筑節(jié)省工期3個(gè)月，為該電站實(shí)現(xiàn)提前發(fā)電節(jié)點(diǎn)目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。該澆筑工藝可為其他水電站廠房蝸殼混凝土施工提供參考。

關(guān)鍵詞：

蝸殼混凝土； 澆筑方案； 澆筑質(zhì)量控制； 楊房溝水電站

中圖法分類號(hào)：TV544

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.S1.010

文章編號(hào)：1006-0081（2023）S1-0033-03

0 引 言

楊房溝水電站是國(guó)內(nèi)首個(gè)采用EPC模式建設(shè)的大型水電站工程，鑒于目前國(guó)內(nèi)蝸殼混凝土施工均采用二次澆筑施工工藝，一期主要澆筑蝸殼周邊混凝土，二期回填混凝土主要為陰角部位混凝土。基于中國(guó)水電站施工經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合該工程特點(diǎn)，通過(guò)不斷論證分析和優(yōu)化調(diào)整楊房溝水電站蝸殼混凝土，采用一次澆筑完成施工工藝，在節(jié)約工期的同時(shí)保證了施工質(zhì)量，為后續(xù)金結(jié)及機(jī)電安裝留足了充裕時(shí)間，也為楊房溝水電站提前1 a發(fā)電奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1 工程概況

楊房溝水電站地下發(fā)電廠房布置在左岸山體內(nèi)，地下廠房共布置4臺(tái)單機(jī)37.5 MW的水輪發(fā)電機(jī)組，單臺(tái)機(jī)組平面尺寸為33.0 m×28.0 m（長(zhǎng)×寬），蝸殼高程為1 969.60～1 979.95 m。機(jī)組蝸殼混凝土共分為4層澆筑，其中第一、二層每層澆筑分為4區(qū)，第三、四層采取單層整體一次澆筑，第一層高度為2.0 m（高程1 969.60～1 971.60 m）、第一層分層高度為3.4 m（高程1 971.60～1 975.00 m）、第三層分層高度為3.45 m（高程1 975.00～1 978.45 m）、第四層分層高度為1.5 m（高程1 978.45～1 979.95 m）。

2 蝸殼混凝土澆筑質(zhì)量控制難點(diǎn)

（1） 蝸殼周圍預(yù)埋件多，施工空間狹小［1］，混凝土入倉(cāng)、振搗難度大；

（2） 在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，蝸殼發(fā)生偏移、上浮，對(duì)混凝土的澆筑工藝要求高；

（3） 蝸殼陰角混凝土澆筑極易形成空腔；

（4） 蝸殼混凝凝土未設(shè)計(jì)二期混凝土，對(duì)混凝土的充盈度和密實(shí)度要求極高；

（5） 蝸殼混凝土屬于大體積混凝土，為避免產(chǎn)生溫度裂縫，對(duì)混凝土入倉(cāng)溫度、澆筑溫度、最高溫度要求較高。

3 蝸殼混凝土澆筑過(guò)程控制

針對(duì)蝸殼混凝土澆筑過(guò)程中存在的質(zhì)量控制難點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，主要從混凝土性能、混凝土分層分塊［2］、混凝土入倉(cāng)方式及入倉(cāng)速度、蝸殼位移監(jiān)測(cè)及溫控措施5個(gè)方面進(jìn)行控制。

3.1 混凝土性能

為保證蝸殼混凝土澆筑質(zhì)量，蝸殼外圍大體積混凝土采用C25常態(tài)混凝土，蝸殼陰角采用C25自密實(shí)混凝土進(jìn)行澆筑。

3.2 蝸殼混凝土分層分塊

蝸殼層總高度10.35 m（高程1 969.60～1 979.95 m），共分4層澆筑（圖1），其中第一、二層位于蝸殼腰線以下，為防止蝸殼在澆筑過(guò)程中發(fā)生上浮、弦向轉(zhuǎn)動(dòng)及變形，第一、二層均分為4個(gè)象限對(duì)稱澆筑，按照Ⅱ、Ⅲ→Ⅰ、Ⅳ順序澆筑（圖2）。第三、四層采用通倉(cāng)澆筑，混凝土層間歇按5～7 d控制。分層施工縫按要求鑿毛沖洗，并按施工圖紙要求設(shè)置插筋。

3.3 蝸殼混凝土入倉(cāng)方式及速度

蝸殼混凝土采用HBT60泵機(jī)接，120泵管截至蝸殼頂面，頂面到倉(cāng)面采用溜槽入倉(cāng)的方式［3］。

（1） 第一層混凝土澆筑。為確保蝸殼澆筑過(guò)程中不產(chǎn)生位移抬動(dòng)及變形，蝸殼第一層澆筑時(shí)配置2臺(tái)HBT60混凝土泵機(jī)，其中1臺(tái)泵機(jī)用于澆筑蝸殼部位陰角自密實(shí)混凝土［4］，另1臺(tái)澆筑普通混凝土，普通混凝土和自密實(shí)混凝土采用免拆模板隔開(kāi)。

普通混凝土澆筑時(shí)，從蝸殼外圍接專用泵管入倉(cāng)內(nèi)后，通過(guò)活動(dòng)彎頭再連接溜槽接至澆筑面，每區(qū)布置2根主溜槽，從每根主溜槽底部1/3處分出2根分溜槽，保證每區(qū)有6個(gè)下料口。在澆筑過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整活動(dòng)彎頭角度確保對(duì)稱下料，同時(shí)在蝸殼最低點(diǎn)采用免拆模板隔開(kāi)自密實(shí)混凝土和普通混凝土。

自密實(shí)混凝土從蝸殼外圍接專用泵管入倉(cāng)，再通過(guò)直徑120 mm的橡膠軟管進(jìn)入座環(huán)集料口，二次攪拌后通過(guò)座環(huán)預(yù)留的24個(gè)150 mm直徑的振搗孔進(jìn)入倉(cāng)面，在混凝土下料過(guò)程中，通過(guò)及時(shí)調(diào)整下料口位置進(jìn)行下料。

蝸殼混凝土采用平鋪分層澆筑的方式，每坯層厚度不超過(guò)30 cm，混凝土垂直上升速度控制不超過(guò)0.3 m/4 h，且澆筑時(shí)保持均勻下料，平面高差不超過(guò)20 cm，液態(tài)混凝土高度應(yīng)不超過(guò)0.6 m，單層澆筑時(shí)長(zhǎng)按4.5 h控制。混凝土陰角部位自密實(shí)混凝土利用座環(huán)預(yù)留的振搗排氣孔進(jìn)行混凝土振搗［5］。外圍普通混凝土通過(guò)搭設(shè)的振搗平臺(tái)采用直徑70 mm的插入式振搗器振搗密實(shí)。為確保混凝土密實(shí)度，均采用復(fù)振法進(jìn)行振搗。第一次振搗時(shí)間以混凝土粗骨料不再顯著下沉并開(kāi)始泛漿為準(zhǔn)，復(fù)振在第一次振搗完成后15 min進(jìn)行，單點(diǎn)振搗時(shí)長(zhǎng)為第一次振搗時(shí)長(zhǎng)的1/2，通過(guò)復(fù)振法振搗工藝有效確保混凝土密實(shí)度。同時(shí)為避免第二層蝸殼陰角部位頂部混凝土澆筑時(shí)形成薄層、銳角，第一層混凝土澆筑過(guò)程中采用免拆模板控制混凝土最薄處厚度應(yīng)不少于0.3 m。

混凝土下料液面高度控制主要方法：在蝸殼鋼筋四周每3～5 m用紅色噴漆沿高程方向每30 cm高做一道混凝土入倉(cāng)控制線，并安排專人記錄每層澆筑用時(shí)。若發(fā)現(xiàn)入倉(cāng)速度超過(guò)0.3 m/4 h，立即調(diào)整下料速度，澆筑前提前計(jì)算各區(qū)分層入倉(cāng)方量，精確掌握入倉(cāng)強(qiáng)度，確保蝸殼混凝土澆筑滿足廠家及設(shè)計(jì)方提出的入倉(cāng)要求。

液態(tài)混凝土高度控制主要方法：鑒于蝸殼第一層混凝土開(kāi)始澆筑時(shí)，沒(méi)有同條件養(yǎng)護(hù)試塊的相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，因此澆筑時(shí)預(yù)留同條件養(yǎng)護(hù)試塊采集數(shù)據(jù)。第一坯層采用試驗(yàn)室提供的相關(guān)數(shù)據(jù)，待取得同條件養(yǎng)護(hù)試塊的數(shù)據(jù)后，后續(xù)坯層的下料速度結(jié)合上一坯層混凝土的初凝時(shí)間來(lái)控制液態(tài)混凝土的液面高度。

（2） 第二層混凝土澆筑。第二層混凝土的分塊、施工資源配備、澆筑工藝及澆筑方法同第一層。第二層澆筑重點(diǎn)是解決蝸殼陰角部位的施工縫處理問(wèn)題。采用高壓水槍進(jìn)行沖毛處理，縫面處理雜物、乳皮通過(guò)大功率吸塵器吸出后集中外運(yùn)，積水采用抽水泵逐孔吸出后排走。驗(yàn)收合格后進(jìn)行混凝土澆筑。

（3） 第三、四層混凝土澆筑。第三、四層混凝土倉(cāng)面采取薄層平鋪法施工，單層鋪料厚度40 cm，人工平倉(cāng)。蝸殼第三、四層澆筑時(shí)配置2臺(tái)HBT60混凝土泵機(jī)，混凝土澆筑時(shí)，從蝸殼外圍接專用泵管入倉(cāng)后，通過(guò)活動(dòng)彎頭連接溜槽接至澆筑面，每層布置8根主溜槽，從每根主溜槽底部1/3處分出2根分溜槽，保證每層有24個(gè)下料口，在澆筑過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整活動(dòng)彎頭角度確保對(duì)稱下料，同時(shí)在蝸殼最低點(diǎn)采用免拆模板隔開(kāi)自密實(shí)混凝土和普通混凝土。

3.4 蝸殼混凝土澆筑監(jiān)測(cè)措施

蝸殼外圍混凝土澆筑前，在座環(huán)上平面4個(gè)座標(biāo)軸方位架設(shè)4個(gè)垂直百分表和4個(gè)水平百分表，以監(jiān)測(cè)混凝土澆筑過(guò)程中座環(huán)的浮動(dòng)量及位移量，同時(shí)通過(guò)用水準(zhǔn)儀測(cè)量座環(huán)水平變化，并根據(jù)實(shí)際浮動(dòng)量以及位移情況改變混凝土的澆筑順序［4］。

在澆筑蝸殼上部混凝土?xí)r，在蝸殼內(nèi)進(jìn)口、+X軸、-Y軸及-X軸等斷面無(wú)內(nèi)支撐部位設(shè)垂直百分表，監(jiān)測(cè)蝸殼在澆筑過(guò)程中可能產(chǎn)生的變形。蝸殼混凝土澆筑過(guò)程中實(shí)際監(jiān)測(cè)預(yù)警最大值為0.08 mm（小于設(shè)計(jì)預(yù)警值0.15 mm）。

3.5 蝸殼混凝土溫控措施

（1） 減小水泥的水化熱。為減小混凝土水化熱及降低混凝土出機(jī)口溫度［5］，蝸殼層采用中熱水泥，確保混凝土出機(jī)口溫度不高于14 ℃，混凝土澆筑溫度不高于20 ℃。

（2） 骨料預(yù)冷。由于蝸殼層混凝土部分機(jī)組在高溫季節(jié)進(jìn)行澆筑，為有效控制其內(nèi)部最高溫升，對(duì)砂石骨料進(jìn)行預(yù)冷，降低混凝土出機(jī)口溫度。

（3） 預(yù)埋冷卻水管對(duì)混凝土進(jìn)行通水冷卻［6］。冷卻水管采用HDPE管，內(nèi)徑28 mm，壁厚2 mm，外徑32 mm，冷卻水管間排距總體按照1.0 m×1.0 m布置，層間距1.1 m，冷卻水管距離模板邊1.0 m，底層布置于上一層澆筑混凝土面。頂層冷卻水管距頂部外露面的距離不小于80 cm，水管轉(zhuǎn)彎段圓弧半徑75 cm。通水與澆筑同步開(kāi)始，通水采用常溫系統(tǒng)供水。冷卻水管供水采用系統(tǒng)常溫水，混凝土開(kāi)倉(cāng)后開(kāi)始通水，過(guò)水速率為1.2～8.0 m3/h（通水速率可根據(jù)混凝土溫度變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整）。通水過(guò)程中，需滿足混凝土溫度與水溫之差在混凝土內(nèi)部最高溫升出現(xiàn)前不得超過(guò)25 ℃、后期不得超過(guò)20 ℃，且應(yīng)控制最大單天降溫速度不超過(guò)2 ℃。當(dāng)溫降超過(guò)2 ℃/d時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)低通水流量。自冷卻水管開(kāi)始通水時(shí)，每間隔4 h對(duì)混凝土溫度、冷卻水管進(jìn)水口水溫、冷卻水管出水口水溫進(jìn)行測(cè)量記錄。冷卻水管開(kāi)始通水后，每24 h對(duì)通水方向進(jìn)行調(diào)換。混凝土澆筑完成后7 d停止通水（具體通水時(shí)間根據(jù)混凝土溫度變化進(jìn)行調(diào)整），停止通水需確保混凝土內(nèi)部二次升溫不大于40 ℃［5］。

（4） 溫度檢測(cè)及預(yù)警［7］。溫度觀測(cè)的內(nèi)容包括：混凝土出機(jī)口溫度、入倉(cāng)溫度、澆筑溫度、內(nèi)部溫度、氣溫以及環(huán)境溫度等。在混凝土拌和樓，使用玻璃棒式溫度計(jì)觀測(cè)混凝土出機(jī)口溫度和氣溫，觀測(cè)頻率1次/4 h；在混凝土澆筑現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)混凝土入倉(cāng)溫度、澆筑溫度和洞室溫度，觀測(cè)頻率1次/4 h。在蝸殼混凝土中心位置廠上、廠下各埋設(shè)一支電阻溫度進(jìn)行混凝土內(nèi)部溫度檢測(cè)，混凝表面溫度及外部環(huán)境溫度采用測(cè)溫槍及溫度計(jì)檢測(cè)記錄。混凝土澆筑完6～10 h開(kāi)始測(cè)溫，在混凝土溫度達(dá)到峰值前，檢測(cè)頻率為1次/2 h，以后檢測(cè)頻率逐漸減少直到溫度穩(wěn)定為止。具體如下：在混凝土澆筑后3 d內(nèi)，觀測(cè)頻率1次/4 h，以后2 d內(nèi)1次/6 h；5 d后，1次/12 h。每次測(cè)溫同時(shí)須測(cè)出周圍環(huán)境的溫度。冷卻水進(jìn)出水溫度觀測(cè)與混凝土內(nèi)部溫度觀測(cè)同步進(jìn)行，在混凝土澆筑3～5 d內(nèi)，觀測(cè)頻率1次/4 h，以后觀測(cè)頻率1次/12 h。

4 結(jié) 語(yǔ)

楊房溝水電站已完成4臺(tái)機(jī)組蝸殼混凝土的澆筑施工，采取了混凝土的分層分塊澆筑工藝和監(jiān)測(cè)措施等一系列有效的控制措施。經(jīng)混凝土澆筑質(zhì)量、蝸殼的位移、蝸殼的脫空檢查成果分析，楊房溝水電站蝸殼混凝土質(zhì)量均達(dá)到優(yōu)良級(jí)別，為楊房溝水電站機(jī)組提前發(fā)電奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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