藏木水電站壩頂房屋及欄桿清水混凝土施工技術(shù)

靳娟娟, 郭志強(qiáng)

(中國葛洲壩集團(tuán)第六工程有限公司，云南昆明 650000)

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藏木水電站壩頂房屋及欄桿清水混凝土施工技術(shù)

靳娟娟, 郭志強(qiáng)

(中國葛洲壩集團(tuán)第六工程有限公司，云南昆明 650000)

【摘要】藏木水電站壩頂房屋及欄桿采用清水混凝土施工，就清水混凝土施工技術(shù)應(yīng)用從混凝土配合比、模板材料選擇、細(xì)節(jié)處理、混凝土振搗以及成品保護(hù)等方面多角度、全方位的對清水混凝土施工技術(shù)進(jìn)行探索和總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】藏木水電站；房屋；欄桿；清水混凝土；施工技術(shù)

1工程概況

藏木水電站樞紐布置格局為重力壩+壩后式廠房，由左右岸擋水壩段、溢流壩段、廠房壩段、沖砂底孔壩段、壩后式地面廠房、消力池和海漫等組成。大壩共分19個(gè)壩段，其中1#～2#為左岸擋水壩段， 3#～8#壩段為溢流壩段，9#、16#為左右沖砂底孔壩段，10#～15#壩段為廠房擋水壩段。17#～19#為右岸擋水壩段，大壩建基面高程3 198.00 m，最大壩高116 m，壩頂總長度387.50 m。

右岸大壩壩頂布置有單層房屋，壩肩布置有右岸閘首監(jiān)測房。19#右岸擋水壩段壩頂布置有值班房、倉庫等。18#右岸擋水壩段壩頂布置有配電房、魚道取水泵房，17#右岸擋水壩段壩頂布置有電梯機(jī)房，9#、16#壩段壩頂布置有左、右沖砂底孔啟閉機(jī)房，10#～15#廠房擋水壩段布置有沖砂廊道啟閉機(jī)房及油泵房等建筑物，同時(shí)在壩頂上、下游側(cè)及臨空側(cè)均布置有混凝土欄桿，總計(jì)右岸大壩壩頂建筑物12個(gè)，混凝土欄桿約550 m。

2清水混凝土施工技術(shù)

清水混凝土又稱裝飾混凝土，作為一種建筑表現(xiàn)形式，在國內(nèi)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建筑行業(yè)，水電工程也已有成功的工程建設(shè)實(shí)例。清水混凝土要求膠凝材料含量高、砂率較高、砂漿豐富，振搗后水泥砂漿與模板充分填充，氣泡被充分排除，澆筑成型后的混凝土表面光潔度與模板表面一致，具有反光的鏡面效果。且混凝土澆筑成型條件好、表面色澤一致。清水混凝土具有“免裝修”效果，可以節(jié)約大量裝修建筑材料，減少裝修工序，節(jié)省建筑工程投資；此外還符合國家有關(guān)環(huán)保、節(jié)能降耗的政策法規(guī)。本文針對藏木水電站所處的高海拔大溫差地區(qū)的特殊環(huán)境就混凝土配合比、模板材料選擇、模板加固、混凝土振搗以及成品保護(hù)等方面對清水混凝土施工技術(shù)進(jìn)行研究。

2.1混凝土配合比選擇

2.1.1粗、細(xì)骨料的篩選

在混凝土的整個(gè)體積中，骨料至少要占3/4，所以骨料的質(zhì)量對混凝土來說是相當(dāng)重要的。骨料不僅能夠限定混凝土的強(qiáng)度，其性質(zhì)也能大大地影響混凝土拌合物性能。砂常稱為細(xì)骨料，潔凈、圓形顆粒的天然河砂以級配良好、細(xì)度模數(shù)控制在2.6～2.8之間的Ⅱ區(qū)中砂為清水鏡面混凝土細(xì)骨料的最佳選擇。在混凝土配合比設(shè)計(jì)中，當(dāng)用水量和水泥用量一定的情況下，應(yīng)選擇能使混凝土拌合物獲得最大流動(dòng)性和良好粘聚性及保水性的最佳砂率。只有級配良好、砂率適中的混凝土拌合物，才能使粗骨料均勻懸浮在水泥砂漿之中，保證混凝土拌合物不分層、不離析，最終形成均勻致密的混凝土表面，達(dá)到鏡面效果。碎石常稱為粗骨料。碎石的級配、粒徑大小和顆粒形狀對混凝土拌合物的性能有較大影響。一般來說，連續(xù)的碎石級配應(yīng)當(dāng)是：空隙率、總表面積最小，以減少潤濕表面所需的水泥砂漿量；有適當(dāng)?shù)募?xì)粒，以滿足工作性的要求。碎石的顆粒形狀若是立方體或是接近圓形的多面體比尖銳扁平的要好，因?yàn)榛炷涟韬衔锏乃菰谏仙^程中，易被后者阻礙形成水泡，增大了混凝土表面發(fā)生各種缺陷的機(jī)會(huì)。壩頂房屋清水鏡面混凝土的碎石粒徑要求為5～25 mm，因?yàn)檩^大的碎石雖然粘結(jié)面積小，卻易造成混凝土拌合物的不連續(xù)性，從而加大了混凝土拌合物離析的風(fēng)險(xiǎn)。

2.1.2水泥

水泥具有粘著和內(nèi)聚性質(zhì)，是能夠使礦質(zhì)碎塊粘結(jié)成密實(shí)整體的一種膠凝材料。為保證清水混凝土達(dá)到鏡面效果，混凝土表面必須致密，這就要求水泥用量必須適中。因?yàn)樗嘤昧科贂r(shí)，混凝土表面粗糙，不夠細(xì)致；水泥用量過多時(shí)，混凝土表面顏色暗淡，鏡面效果不理想，經(jīng)濟(jì)也不合理。壩頂房屋及欄桿清水混凝土施工所需水泥采用業(yè)主統(tǒng)供的同一生產(chǎn)廠家、同一批次的P.O.42.5普通硅酸鹽水泥，為保證鏡面效果水泥含量控制在350～400 kg/m3范圍較為理想，但是不能低于350 kg/m3。

2.1.3外加劑

高效減水劑是混凝土中最常用、也極為重要的化學(xué)外加劑。高效減水劑的主要成分是表面活性劑，其主要作用在于降低水的表面張力以及水和其他液體與固體之間的表面張力，最終使水泥水化產(chǎn)物形成的絮凝結(jié)構(gòu)分散開來，釋放出包裹著的游離水，從而達(dá)到改善混凝土拌合物流動(dòng)性的目的。鏡面混凝土由于水泥用量偏大，必須選用高效減水劑來改善混凝土拌和物的流動(dòng)性能。并且，盡可能選用泌水率低的外加劑，盡量減少因水分上升、氣泡排除不盡造成混凝土表面麻點(diǎn)的缺陷。因此外加劑統(tǒng)一采用業(yè)主提供的同一廠家，同一批次生產(chǎn)的博特牌高效外加劑作為壩頂房屋及欄桿清水鏡面混凝土的外加劑。

2.1.4拌和

壩頂房屋清水鏡面混凝土的拌制統(tǒng)一采用同一拌合系統(tǒng)拌制，且拌制時(shí)拌合用水不得低于飲用水的標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.5粉煤灰摻合料

粉煤灰的活性效應(yīng)、形態(tài)效應(yīng)和微集料效應(yīng)的發(fā)揮，對改善混凝土拌合物的性能是不言而喻的。但是由于燃燒條件不同以及粉煤灰的組成、細(xì)度、含水量等變化，粉煤灰的顏色可以從乳白色變到灰黑色，因此對表觀和色調(diào)要求嚴(yán)格的清水混凝土應(yīng)選擇淺色和勻質(zhì)的Ⅰ級優(yōu)質(zhì)粉煤灰。而且，由于粉煤灰的密度比水泥小，在混凝土振搗時(shí)，易于上浮，因此應(yīng)控制混凝土中粉煤灰的摻量。根據(jù)清水混凝土室內(nèi)試驗(yàn)成果分析可知，清水混凝土中粉煤灰的摻量應(yīng)控制在62 kg/m3左右為宜，以確?；炷恋溺R面效果，防止混凝土表面產(chǎn)生色差。

2.1.6混凝土配合比

壩頂房屋及欄桿清水混凝土施工統(tǒng)一采用強(qiáng)度等級為C30的一級泵送清水鏡面混凝土澆筑，塌落度控制在14～18 cm之間，配合比選用見表1。

表1　混凝土配合比

2.2模板施工技術(shù)

2.2.1清水混凝土模板技術(shù)要求

根據(jù)清水混凝土施工要求，壩頂房屋及欄桿清水混凝土施工所需模板制作允許偏差應(yīng)符合表2的規(guī)定：

表2　模板制作的允許偏差

2.2.2模板選擇

2.2.2.1壩頂房屋清水混凝土模板選擇

通過試驗(yàn)?zāi)０逡?guī)格尺寸為60 cm×60 cm×60 cm的木盒子，分別在膠合板內(nèi)貼3種不同材料做成木盒子，共計(jì)5組試驗(yàn)。通過5組試驗(yàn)出模后混凝土的密實(shí)度、光澤度等特性的對比，選擇清水混凝土施工適合的模板。通過對不同類型模板、不同振搗時(shí)間以及不同拆模時(shí)間的對比，研究清水混凝土的振搗工藝以及清水混凝土施工所需模板類型。試驗(yàn)成果見下表3。

表3　試驗(yàn)成果

通過清水鏡面混凝土室內(nèi)試驗(yàn)，清水鏡面混凝土模板先期選用雙面覆膜膠合板內(nèi)貼亞克力板作為施工模板。但是由于未充分考慮西藏地區(qū)高寒大溫差的氣候特征，在應(yīng)用于壩頂配電房和左、右沖砂底孔啟閉機(jī)房的清水混凝土施工后，發(fā)現(xiàn)亞克力板在高溫和低溫狀態(tài)下其物理性質(zhì)均發(fā)生顯著變化，其中尤其在中午正溫時(shí)段由于西藏太陽直射光強(qiáng)、升溫迅速，雙面覆膜膠合板內(nèi)貼的亞克力板會(huì)出現(xiàn)鼓包、翹曲及膠水流淌等現(xiàn)象，致使拆模后的混凝土平整度達(dá)不到要求；而此時(shí)即將進(jìn)入冬季，晝夜溫差加劇，夜間溫度驟降，雙面覆膜膠合板內(nèi)貼的亞克力板在溫度驟降時(shí)出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象，整個(gè)板面呈“龜裂狀”分布，導(dǎo)致拆模后的混凝土面存在大量的裂狀禪縫。因此按照清水混凝土模板施工要求，重新選取光潔度、光滑度以及平整度符合要求的15 mm厚雙面覆膜的竹膠板作為后續(xù)壩頂房屋的清水混凝土施工模板。

2.2.2.2壩頂欄桿清水混凝土模板選擇

考慮壩頂欄桿體積小，且異型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時(shí)為滿足清水混凝土對表觀平整度的施工要求，因此壩頂欄桿模板采用定型鋼模板，定型鋼模板采用5 mm厚為面板，[8槽鋼為肋板加工而成，每榀定型鋼模板由正反兩面模板拼裝而成，利用對角螺栓加固，單榀定型鋼模板長4.25 m，施工時(shí)可周轉(zhuǎn)使用。定型鋼模的制作加工滿足表2中的要求。

2.3細(xì)節(jié)處理

2.3.1壩頂房屋模板細(xì)節(jié)處理

2.3.1.1壩頂房屋模板支撐形式

梁板采用扣件式φ48×3.5鋼管滿堂腳手架支撐 ，底部平穩(wěn)、墊好方木,頂部采用可調(diào)頂撐，橫豎桿間距≤1.2 m；框架梁采用幫包底式支撐方式，利用搭設(shè)的滿堂腳手架設(shè)置模板頂撐；柱采用雙鋼管瓦斯定型柱箍 (用φ16通絲螺桿拉結(jié) )及φ48×3.5鋼管頂撐；墻體則采用φ48×3.5鋼管作為橫圍檁(用φ16通絲螺桿拉結(jié))及頂撐；同時(shí)在模板底口以上三排對拉螺栓進(jìn)行加密，形式按500 mm×500 mm間排距布置，其余按600 mm×600 mm間排距布置；且模板上的木背楞間距嚴(yán)格按300 mm凈寬控制，對于間距大于300 mm凈寬的木背楞中間應(yīng)再增加1根方木。木方背楞與膠合板及外楞均采用100 mm×50 mm(制作成形后尺寸)木方。其含水率不大于12 %，材料質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的二級木材標(biāo)準(zhǔn)。木方彎曲度不大于l/200。

2.3.1.2木模板拼接及細(xì)部處理

在板、梁、柱及墻體施工時(shí)，由于跨度或高度較大且要求一次澆筑成型，因此對于模板拼接其豎向拼縫應(yīng)設(shè)置在受力背對背楞上，橫向拼縫處用短背楞連接，同時(shí)雙面膠帶紙粘貼在板面下口3 mm處。在模板接觸面粘貼雙面膠帶紙，雙面膠帶紙與模板之間縫隙嚴(yán)密，其中對于局部拼縫不嚴(yán)的部位做刮原子灰處理，處理時(shí)在對模板縫隙不應(yīng)批太厚，填滿縫隙即可，之后將縫隙兩側(cè)竹膠板上的浮灰清理干凈，再粘貼50 cm透明膠帶，對于透明膠帶里的氣泡可用針戳破再壓緊，而對于有褶皺的透明膠帶則需要撕掉重新粘貼。模板拼縫處粘50 mm 寬膠帶紙，使混凝土表面光滑，既防止漏漿，板面又不露痕跡，保證清水鏡面效果。為確保拆模后混凝土面滿足清水混凝土要求以及提高材料的利用率，在對于墻體模板采用對拉螺栓加固時(shí)，要求穿墻部分的對拉螺栓加螺栓保護(hù)套，同時(shí)模板螺栓孔處在螺栓護(hù)套端頭加塑料堵頭，避免螺栓孔周圍漏漿起砂。對于陰陽角模板拼縫處則利用泡沫填縫劑以及木楔子使其縫隙封閉嚴(yán)密；

2.3.1.3板、梁、柱及墻體模板拼接

對于墻體和立柱的模板施工，在加工廠拼接完成后，到現(xiàn)場整體吊裝支模，在拼裝時(shí)要注意在模板同一面內(nèi)的兩種材料的拼接縫不應(yīng)在同一線上，以防止在拼縫處漏漿；對于梁和板的模板拼接則在現(xiàn)場進(jìn)行拼裝，拼裝時(shí)對于拼縫的要求與墻、柱基本相同。但是在模板拼接時(shí)，需在模板上設(shè)置略大于對應(yīng)螺釘直徑的孔洞，在拼接模板時(shí)用螺釘將模板與木背楞牢固連接，連接時(shí)螺釘需擰入竹膠板不小于1 mm，之后在其上刮原子灰使其與模板面平直，并粘貼玻璃膠帶保證板面光滑。

2.3.1.4壩頂房屋工業(yè)電視預(yù)埋處理

電線安裝盒 、預(yù)留洞等部位防漏漿措施的關(guān)鍵是使其形成密實(shí)且不吸水的實(shí)體。使砂漿無處可漏。在頂板電線安裝盒內(nèi)襯超薄塑料袋。袋內(nèi)用鋸末塞實(shí)，袋口擰緊，蓋板封嚴(yán)。立面結(jié)構(gòu)電盒則通過在模板上穿細(xì)小孔洞由鐵絲固定在模板上同時(shí)可通過設(shè)置部分輔助鋼筋通過墻體內(nèi)的拉結(jié)鋼筋進(jìn)一步加固電盒，待電盒固定配管后，用黑膠帶將盒內(nèi)管口包好。用塑料布包油灰將盒內(nèi)空間填充密實(shí)，不留縫隙，用1.2 mm厚鍍鋅鐵皮蓋板將盒口蓋嚴(yán)。固定鐵蓋的螺帽端面凹進(jìn)盒口1 mm。對于蓋板與盒口四周的縫隙，用δ=3 mm雙面膠擠嚴(yán)密封。保證盒內(nèi)既密實(shí)，又能與模板面軟接觸，收到良好的防漏漿效果。

2.3.2壩頂欄桿定型鋼模板細(xì)節(jié)處理

對將欄桿部位的鋪裝層混凝土澆筑至EL.3 314.00 m高程，并對欄桿底部的鋪裝層混凝土進(jìn)行找平處理，在欄桿定型鋼模板的底部和采用螺栓連接的模板拼縫處粘貼δ=3 mm雙面膠，使其與混凝土面及模板之間擠嚴(yán)密封；同時(shí)對于欄桿內(nèi)預(yù)留的方形排水孔，亦選用5 mm厚的鋼板加工成型件，在成型件與面板連接處粘貼δ=3 mm雙面膠，在擰緊對拉螺栓時(shí)，使其與面板擠嚴(yán)密封，保證預(yù)留孔內(nèi)既密實(shí)，又能與模板面軟接觸，收到良好的防漏漿效果。為避免在整體模板上預(yù)留過多的孔洞，對于對拉螺栓的設(shè)置則是采用在模板外布置對拉螺栓的方式進(jìn)行，有效的保證清水混凝土面的完整性以及避免拆模過程中對孔洞周邊薄弱混凝土的破壞，增強(qiáng)清水混凝土的整體效果，減少缺陷處理。

2.4清水混凝土施工

2.4.1清水混凝土澆筑

在澆筑過程中，先在底面鋪設(shè)一層5 cm厚的同水灰比水泥砂漿或富漿混凝土；混凝土要分層下料，層厚控制在100～150 cm。每層振搗時(shí)，振搗棒要遵循“快插慢拔”的原則，振搗順序應(yīng)“先中間后兩邊”，振搗時(shí)振搗棒須垂直插入至下層混凝土5 cm。對混凝土的振搗時(shí)間適當(dāng)延長保證混凝土表面光滑、無麻面、無氣泡。因模板的密封很好，側(cè)面幾乎不透氣，因此振搗不怕跑漿，氣泡必須從混凝土頂溢出。一般每點(diǎn)振搗30～35 s，但根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際，每一振點(diǎn)延續(xù)時(shí)間以表面出現(xiàn)浮漿和不再沉落為度。

對于墻體和欄桿混凝土的澆筑，采用自然流淌，按“一個(gè)坡度、薄層澆筑，順序推進(jìn)、一次到頂”的原則進(jìn)行?；炷琳駬v時(shí)仍然遵循“快插慢拔”的原則，使用3～5臺振動(dòng)棒按對稱或梅花狀布置, 垂直插入混凝土中振搗時(shí)間5～10 s使混凝土中的氣泡,特別是附在竹膠板上的小氣泡充分排盡,確?；炷琳駬v密實(shí)。同時(shí)振搗時(shí)每處每次復(fù)振時(shí)間控制在10～20 s之間，避免出現(xiàn)過振現(xiàn)象；需要注意的是在振搗時(shí)要“活振”即隨振隨提，避免出現(xiàn)“死振”，從而導(dǎo)致過振的發(fā)生。

2.4.2清水混凝土拆模時(shí)間及成品保護(hù)

2.4.2.1清水混凝土拆模時(shí)間

室內(nèi)試驗(yàn)采用同一攪拌機(jī)拌制，每次拌和體積為50 L，混凝土級配為一級配。本次試驗(yàn)分2次澆筑，試驗(yàn)于2014年6月30日至2014年7月4日拆模為止，首先澆筑1#～3#試模；2014年7月16日至2014年7月19日拆模為止,再次澆筑4#～5#試模。2次澆筑的振搗工藝對比見表4。

表4　兩次澆筑工藝對比

通過室外試驗(yàn)，在不同時(shí)間間隔內(nèi)試模拆模后混凝土表面效果的對比，可以看出對于1#～3#試模拆模時(shí)間約96 h，拆模后局部混凝土表面粘結(jié)了模板面上的薄膜，對混凝土表面有一定污染；而4#～5#試模拆模時(shí)間約48～72 h之間，拆模后混凝土表面光潔干凈，沒有污染；同時(shí)通過在壩頂配電房和左、右沖啟閉機(jī)房的施工對比，可知拆模時(shí)間控制在72 h左右較為合適。

2.4.2.2拆模后清水混凝土的成品保護(hù)

模板拆除后，全高范圍包裹塑料薄膜進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)，塑料薄膜必需嚴(yán)密，包裹牢靠, 再用保溫被包裹，塑料薄膜覆蓋既可起到自然蒸汽養(yǎng)護(hù)的作用, 也可避免水泥漿及灰塵污染混凝土外觀。施工時(shí)搭設(shè)的腳手架及其他材料均不得靠在混凝土結(jié)構(gòu)表面，未經(jīng)允許，混凝土表面的覆蓋材料不得拆除。嚴(yán)禁在混凝土結(jié)構(gòu)表面亂寫、亂畫及刮、碰、擦、劃混凝土表面。施工用的鐵件、腳手架扣件等不得放在澆筑成型的窗臺或欄桿上，防止雨后生銹污染墻面，造成不必要的污染，破壞清水混凝土的表觀效果。

2.5清水混凝土保護(hù)劑施工

施工中不可避免地存在局部缺陷，為了更好的保持清水混凝土的自然紋理以及感觀效果，同時(shí)又能消除瑕疵，體現(xiàn)混凝土本身的質(zhì)地，需在清水混凝土上進(jìn)行保護(hù)修補(bǔ)。清水混凝土保護(hù)劑用于混凝土表面集混凝土表面保護(hù)與修補(bǔ)裝飾為一身，即能對混凝土表面的各種瑕疵進(jìn)行修補(bǔ)，又能保留混凝土的本色與質(zhì)地。清水混凝土保護(hù)劑施工工藝見表5。

表5　清水混凝土保護(hù)劑施工工藝

施工中需注意：5℃以下的低溫或80 %以上的高濕度將使材料的性能長時(shí)間無法發(fā)揮，涂膜、主材性能低下，應(yīng)避免施工。同時(shí)在下雨、下雪及其前后施工，將發(fā)生涂膜流失，造膜不良；若施工中遇下雨、下雪時(shí)應(yīng)立即停止施工，用保護(hù)膜保護(hù)涂裝面；遇強(qiáng)風(fēng)時(shí)會(huì)發(fā)生涂裝不均，涂料飛散，應(yīng)避免施工。由于氣象條件的變化而引起底材、涂裝面結(jié)露時(shí)，會(huì)引發(fā)涂膜粘結(jié)不良，應(yīng)立即終止施工。

3結(jié)束語

通過藏木水電站壩頂房屋及欄桿清水混凝土的施工，不僅從清水混凝土配合比選擇、高寒大溫差氣候下的模板擇取、施工過程中為滿足清水混凝土表觀效果所需的細(xì)節(jié)處理、混凝土振搗工藝以及保護(hù)劑施工等方面對清水混凝土施工技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，同時(shí)也為高原高寒大溫差地區(qū)清水混凝土施工積累了經(jīng)驗(yàn)。

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[作者簡介]靳娟娟(1988～)，女，學(xué)士，助理工程師，主要從事水利水電施工技術(shù)管理；郭志強(qiáng)(1987～)，男，學(xué)士，助理工程師，主要從事水利水電施工技術(shù)管理。

【中圖分類號】TU755.2+2

【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

[定稿日期]2015-11-17