鍋爐特大體積混凝土基礎(chǔ)施工技術(shù)研究——以靈武電廠二期2×1000MW工程4#鍋爐筏板基礎(chǔ)為例

陶 明

（中電投 寧夏能源鋁業(yè)中衛(wèi)新能源有限公司，寧夏 中衛(wèi)755000）

0 引言

大體積混凝土工程常常運(yùn)用在工程的底板基礎(chǔ)混凝土中，底板長(zhǎng)期處于地下，因此對(duì)混凝土的各種性能，特別是耐久性要求較高。寧夏靈武電廠二期2×1000MW工程4#鍋爐東西向K0～K7軸間距74800mm，南北向1/14～1/21軸間距70000mm。鍋爐基礎(chǔ)由樁承臺(tái)、基礎(chǔ)柱段組成。主要基礎(chǔ)及柱段通過(guò)抗震板墻連接，其他基礎(chǔ)通過(guò)基礎(chǔ)連梁連接，共16個(gè)樁承臺(tái)，承臺(tái)CT-10、CT-11為筏板基礎(chǔ)，為大體積混凝土。其中CT-11為特大型筏板基礎(chǔ)，截面尺寸為46000mm（長(zhǎng)）×32800mm（寬）×3200mm（高），體積為 4828m3，混凝土標(biāo)號(hào)為C45。

1 施工特點(diǎn)和難點(diǎn)分析

本工程基礎(chǔ)CT-11的主要特點(diǎn)是面積大、斷面高、鋼筋多而密，總混凝土量達(dá)到4830m3，施工難度比較大，主要表現(xiàn)在：

1）基礎(chǔ)面積大、厚度達(dá)到3.2m，大體積混凝土施工，由于混凝土內(nèi)部與表面散熱速率不一樣，在其表面形成較大的溫度梯度，從而引起較大的表面拉應(yīng)力，必須通過(guò)合理的措施來(lái)降低水化熱，防止溫度差裂縫的出現(xiàn)。

2）混凝土一次性澆筑量大，必須合理組織澆筑方案，避免混凝土澆筑過(guò)程中出現(xiàn)施工冷縫。

3）混凝土成型后，前期升溫速度快，必須做好混凝土表面保溫及保濕工作，避免出現(xiàn)由于溫差引起的表面溫度裂縫。

2 應(yīng)對(duì)措施

本次施工結(jié)合業(yè)主提出的靈武電廠二期工程確保國(guó)優(yōu)金獎(jiǎng)，重點(diǎn)解決施工工藝，確保拆模后混凝土外觀工藝一流，關(guān)鍵解決大體積混凝土的溫度裂縫。針對(duì)此種情況，項(xiàng)目部召開(kāi)多次專(zhuān)題會(huì)，從技術(shù)角度進(jìn)行各項(xiàng)優(yōu)化工作，主要從以下方面入手：

1）本次混凝土體積大，強(qiáng)度等級(jí)高，況且寧夏本地不生產(chǎn)礦渣硅酸鹽水泥，按常規(guī)混凝土配合比，水泥用量大，混凝土的絕熱逢值高，增大了混凝土溫度裂縫的可能性。

2）混凝土澆注施工組織，4800多方混凝土一次澆注成型，無(wú)論是拌合站的拌合能力，澆注期間的材料供應(yīng)，還是水平運(yùn)輸能力，混凝土布料，都是比較大的難題。為避免混凝土施工期間產(chǎn)生冷鋒，高效減水劑的緩凝時(shí)間控制在10-12小時(shí)之間。

3）混凝土的保溫養(yǎng)護(hù)。

2.1 原材料及技術(shù)性能

水泥：采用寧夏青銅峽水泥廠生產(chǎn)的青銅峽牌P.O42.5級(jí)散裝水泥。

粉煤灰：采用寧夏大壩電廠生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)粉煤灰。

礦粉：采用內(nèi)蒙生產(chǎn)的S75級(jí)礦粉。

砂：采用寧夏吳忠關(guān)馬湖產(chǎn)細(xì)度模數(shù)為2.2，含泥量為2.1%的山砂和寧夏靈武產(chǎn)細(xì)度模數(shù)為3.2，含泥量為2.6%的水洗砂。

碎石：采用寧夏靈武當(dāng)?shù)禺a(chǎn)5～25mm破碎石。

外加劑：為保證C45混凝土的強(qiáng)度（需降低混凝土拌和用水量），采用了聚羧酸高效減水劑。凌海華瑞M5-AST聚羧酸高效減水劑，減水率為 22%，推薦摻量為 0.9～1.5%。

2.2 砼熱工及養(yǎng)護(hù)計(jì)算

1）絕熱溫升計(jì)算

式中：Th——混凝土的絕熱溫升（℃）；mc——每m3混凝土的水泥用量，取374kg/m3；Q——每千克水泥28d水化熱，取375kJ/kg；C——混凝土比熱，取0.97[kJ/（kg·k）]；ρ——混凝土密度，取2400（kg/m3）；е——為常數(shù)，取2.718；t——混凝土的齡期（d）；m——系數(shù)、隨澆筑溫度改變，取0.384；

計(jì)算結(jié)果如下表1：

表1 不同齡期的絕熱溫升

2）混凝土內(nèi)部中心溫度計(jì)算

式中：T1（t）——t齡期混凝土中心計(jì)算溫度，是混凝土溫度最高值；Tj——混凝土澆筑溫度，為23.4℃；ξ（t）——t齡期降溫系數(shù)，取值如表2所示。

表2 不同齡期時(shí)的ξ值

計(jì)算結(jié)果如下表3：

表3 不同齡期混凝土中心計(jì)算溫度

由表3可知，砼第9d左右內(nèi)部溫度最高，則驗(yàn)算第9d砼溫差。

3）混凝土養(yǎng)護(hù)計(jì)算

混凝土表面采用保溫材料（棉被）蓄熱保溫養(yǎng)護(hù)，并在棉被下鋪一層不透風(fēng)的塑料薄膜。

（1）保溫材料厚度

式中：δ——保溫材料厚度 （m）；λi——各保溫材料導(dǎo)熱系數(shù)[W/（m·K）]，取0.09（棉被）；λ——混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)，取2.33[W/（m·K）]；T2——混凝土表面溫度：39.2（℃）（Tmax-25）；Tq——施工期大氣平均溫度：19.5（℃）；T2-Tq=19.7（℃）；Tmax-T2=21（℃）；Kb——傳熱系數(shù)修正值，取1.3。

故可采用兩層棉被并在其下鋪一層塑料薄膜進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

（2）混凝土保溫層的傳熱系數(shù)計(jì)算

式中：β——混凝土保溫層的傳熱系數(shù)[W/（m2·K）]。

代入數(shù)值得：β=1/[Σδi/λi+1/βq]=1.14

（3）混凝土虛厚度計(jì)算：

式中：h'——混凝土虛厚度（m）；k——折減系數(shù)，取2/3；λ——混凝土的傳熱系數(shù)，取2.33[W/（m·K）]；h'=k·λ/β=1.3655。

（4）混凝土計(jì)算厚度：

（5）混凝土表面溫度

式中：T2（t）——混凝土表面溫度 （℃）；Tq——施工期大氣平均溫度（℃）；h'——混凝土虛厚度（m）；H——混凝土計(jì)算厚度（m）；T1（t）——t齡期混凝土中心計(jì)算溫度（℃）。

不同齡期混凝土的中心計(jì)算溫度（T1（t））和表面溫度（T2（t））如表4所示。

表4 混凝土溫度計(jì)算結(jié)果表

由表4可知，混凝土內(nèi)外溫差＜25℃，符合要求。

2.3 混凝土施工

1）混凝土施工材料用量

根據(jù)選定配合比計(jì)算出水泥用量為1281t、礦粉用量為535t、粉煤灰用量為 321t、砂用量為 3820t、石用量為 5531t、外加劑用量為33t。

2）混凝土施工組織方案

2009年 4月 17日 15：30分，4#鍋爐 K2～K6軸、1/14～1/16軸第一個(gè)大體積筏板基礎(chǔ)開(kāi)始澆筑，于4月21日6：00澆筑完成，共計(jì)澆筑 4866.75m3，用時(shí) 87.5 小時(shí)。 2009 年 5 月2日 15：00 分，4# 鍋爐 K2～K6 軸、1／19～1／21 軸第二個(gè)大體積筏板基礎(chǔ)開(kāi)始澆筑，于5月5日18：00澆筑完成，共計(jì)澆筑4878.5m3，用時(shí)75小時(shí)。在這兩次澆筑中，無(wú)論是單班次還是連續(xù)澆筑總量均刷新了公司施工混凝土工程的記錄。

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)認(rèn)真細(xì)致的工作，大體積混凝土澆筑后，在模板拆除后，經(jīng)質(zhì)檢部門(mén)、監(jiān)理、業(yè)主及寧夏電力工程質(zhì)量監(jiān)督站等單位聯(lián)合檢查，筏板基礎(chǔ)側(cè)面未出現(xiàn)裂縫，大體積混凝土的溫度裂縫得到有效控制，混凝土試塊抗壓抗?jié)B強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，同時(shí)所做實(shí)體檢測(cè)也滿(mǎn)足要求。本工程筏板基礎(chǔ)大體積混凝土施工技術(shù)措施證明是有效的，為后續(xù)大體積混凝土施工積累了經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，節(jié)約了造價(jià)，提高了社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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