淺談古城水電站廠房清水混凝土施工

李 俊， 李 明， 曾 建， 仵 凌 豐

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 概 述

古城水電站為涪江上游干流水電梯級開發(fā)的第二級電站，根據(jù)業(yè)主“建一座電站，突出一個(gè)風(fēng)格”的管理思路，古城水電站摒棄了上游支流已建幾座電站在混凝土結(jié)構(gòu)完成后再對電站內(nèi)外墻進(jìn)行裝修的傳統(tǒng)做法，借鑒市政等工程的施工經(jīng)驗(yàn)，采用清水混凝土施工工藝，加強(qiáng)了混凝土結(jié)構(gòu)施工的措施保障，提高了混凝土結(jié)構(gòu)的外觀質(zhì)量，混凝土結(jié)構(gòu)完成后即不再作可視面裝修，省去了裝修環(huán)節(jié)。

2 施工控制要點(diǎn)

由于清水混凝土澆筑完成后不再作表面處理，其結(jié)構(gòu)外觀直接呈現(xiàn)出混凝土特有的樸實(shí)、自然的質(zhì)感，相較于普通混凝土結(jié)構(gòu)需加強(qiáng)施工控制，其控制要點(diǎn)為：

(1)混凝土表觀顏色應(yīng)一致、不能存在色差，而且其表面應(yīng)具有一定的光澤度。

(2)混凝土層間應(yīng)無明顯的接縫，更不能有錯(cuò)臺。

(3)混凝土表面應(yīng)有較好的平整度，無起皺和明顯氣泡。

(4)結(jié)構(gòu)尺寸準(zhǔn)確，邊角線橫平豎直，棱角分明。

3 施工工藝試驗(yàn)與選擇

在廠房混凝土結(jié)構(gòu)施工前，項(xiàng)目部在棄渣場選擇了一處空地進(jìn)行清水混凝土墻面、柱、梁、板等結(jié)構(gòu)的施工工藝試驗(yàn)，以選擇滿足要求的砂石骨料、模板等材料以及最佳施工工藝。

3.1 模板的選擇

在工藝試驗(yàn)過程中，首先選用新購置的鋼模直接作面模使用，拆模后混凝土表面光澤不夠、還斑駁地留下新鋼模的油漆顏色且模板接縫處易漏漿。隨后采取在鋼模內(nèi)貼寶麗板的方式，混凝土表面光澤明顯提高，但又因?qū)汒惏迮c鋼模結(jié)合的不夠緊密，混凝土局部表面呈波浪狀；經(jīng)更換多種膠水和粘合劑仍未能有效解決鋼模與寶麗板的結(jié)合問題?？紤]到既要發(fā)揮寶麗板的光潔度優(yōu)勢，又要保證模板具有一定的強(qiáng)度與剛度，最終選擇了有貼面面材的木工板作為清水混凝土面模。通過試用，其能夠滿足清水混凝土的使用要求。

3.2 砂石骨料的選擇

古城水電站共有兩家砂石骨料供應(yīng)料場，一家是位于廠房施工區(qū)附近的開源料場，一家是位于閘首施工區(qū)附近的渝吉料場。兩家料場提供的砂石骨料各項(xiàng)指標(biāo)均滿足普通混凝土要求。在工藝試驗(yàn)過程中，項(xiàng)目部首先選用距離較近的開源料場骨料，澆筑出的混凝土始終有淡淡的色差。找出其產(chǎn)生的原因是由于料場開采位置的料源由兩種不同類別的巖石構(gòu)成，因無法分類篩選，同批次骨料的兩種巖石含量比例均不穩(wěn)定，因此而造成混凝土色差。當(dāng)選用距離較遠(yuǎn)的渝吉料場的骨料后，因其料源巖石種類單一，混凝土表面色差問題基本得到解決。

3.3 施工工藝的選擇

選定模板及砂石料后，初選的施工工藝為：根據(jù)混凝土倉號的分層高度，模板采用在結(jié)構(gòu)倉面逐張拼裝、模板間拼接縫采用內(nèi)貼透明膠帶的方式進(jìn)行封閉、模板面刷脫模劑以便于后期脫模并保證混凝土表面的光潔度，混凝土采用混凝土拖泵泵送入倉。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在倉面逐張拼接模板過程中拼裝時(shí)間過長不利于后續(xù)工作的及時(shí)開展，拼裝期間也容易弄臟倉面；模板之間的拼裝接縫采用內(nèi)貼透明膠帶封閉。由于透明膠帶粘貼時(shí)不易貼平順，容易產(chǎn)生皺褶，拆模后在接縫處混凝土表面也相應(yīng)地留下褶痕，降低了混凝土外觀整體效果；脫模劑涂刷在木質(zhì)材料的混凝土面模上，由于脫模劑被木板吸收及脫模劑對木質(zhì)模板適用性不強(qiáng)，脫模效果一直不理想；木模在強(qiáng)度和剛度上明顯低于鋼模，所以，只有通過加強(qiáng)模板支撐及加固措施來彌補(bǔ)木模板系統(tǒng)的不足。在混凝土澆筑過程中，由于倉內(nèi)混凝土需要均衡下料、使用混凝土拖泵進(jìn)行澆筑就得不斷地接拆泵管，雖然混凝土泵管架設(shè)在獨(dú)立的操作架上，但在接拆過程中也容易擾動(dòng)模板系統(tǒng)，再加上泵送過程中泵管的抖動(dòng)，容易造成模板跑位而影響其外觀效果；由于人工平倉的局限性，加之木質(zhì)模板較軟，在光滑的清水混凝土表面其上下層混凝土接縫很明顯、上層混凝土澆筑時(shí)易出現(xiàn)漏漿和掛簾現(xiàn)象。

經(jīng)過試驗(yàn)，對施工工藝進(jìn)行了多次調(diào)整，最終確定的施工工藝為：根據(jù)倉號大小將所需模板提前在倉號外組合成幾大塊，再移至倉面進(jìn)行大塊拼裝，既加快了進(jìn)度，也不易污染倉面；模板接縫處采用原子灰進(jìn)行填縫處理，填補(bǔ)后的縫面再用細(xì)砂紙打磨平整，基本解決了縫面拼接皺褶的問題；模板脫模劑選擇了多種類型，試用后最終選擇了食用色拉油涂抹模板表面，脫模后混凝土表觀效果最好，滿足清水混凝土外觀要求；混凝土入倉設(shè)備選用混凝土泵車，泵車臂長47 m，在廠房四周也有合適的位置布置，能夠保證在結(jié)構(gòu)外緣有效地覆蓋整個(gè)倉號，避免了泵管對模板結(jié)構(gòu)的擾動(dòng)；在模板結(jié)構(gòu)頂部加裝裝飾用三角條，利用三角條對澆筑倉面進(jìn)行定位，三角條中間的凸起邊緣和澆筑分層線重合，當(dāng)每倉混凝土澆筑到位收倉后即形成一條規(guī)整的水平分縫，混凝土層間縫面問題得到了有效的解決。

4 施工方法

4.1 模板的安裝與加固

4.1.1 模板的拼裝

選擇一塊平整的混凝土地面作為模板拼裝場地，然后根據(jù)倉號的大小確定貼面木工板拼接形成的大塊模板數(shù)量和尺寸。拼接模板尺寸確定后，在地面根據(jù)確定的尺寸均勻擺放模板的豎向木背枋，間距控制在30 cm左右，豎向木枋間再按50 cm左右的間距內(nèi)嵌橫向木枋以形成井字結(jié)構(gòu)用以提高模板的整體性，最后鋪上板面釘裝成大模板。模板拼接縫面位置采用原子灰涂抹，用固化劑固化后再采用細(xì)砂紙打磨平順，在模板面定位出混凝土分倉位置，彈好墨線用射釘槍沿墨線將三角木工條固定在模板上。

4.1.2 模板的吊裝

模板拼裝完成后，采用塔機(jī)進(jìn)行吊裝就位。模板吊裝前再次檢查模板的固定情況，待其固定牢固后方可吊裝，以免在吊裝過程中產(chǎn)生變形而返工。模體吊裝時(shí)應(yīng)輕提輕放，同時(shí)避開鋼筋、鋼管及其它尖銳物體，以免損傷模面及三角條。

4.1.3 模板的加固

模板采用內(nèi)撐外拉的方式進(jìn)行加固，模板內(nèi)部采用與澆筑部位同標(biāo)號的、截面尺寸為3 cm×3 cm的混凝土預(yù)制條頂住模板并與結(jié)構(gòu)鋼筋綁扎固定；外部在木背枋后再加設(shè)鋼管背枋，并采用φ14高強(qiáng)全絲螺桿進(jìn)行對拉加固。對拉螺桿位置采用在混凝土內(nèi)預(yù)埋PVC套管，對穿螺桿穿套管而過，拆模后螺桿可以再利用。

模板固定到位后，在混凝土開倉澆筑前30 min采用農(nóng)用噴霧器在模板面噴灑色拉油。臨近板面的鋼筋在噴涂色拉油前應(yīng)采用塑料薄膜包裹，以免被油污染，混凝土澆筑前再予以拆除。

4.2 鋼筋制安

鋼筋統(tǒng)一在鋼筋場內(nèi)制作加工成形，并根據(jù)混凝土分倉情況編號掛牌、分開堆存?zhèn)溆茫丛O(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行倉內(nèi)安裝。鋼筋保護(hù)層采用與結(jié)構(gòu)相同標(biāo)號的砂漿墊塊控制。在混凝土澆筑過程中派專人對鋼筋進(jìn)行維護(hù)，發(fā)現(xiàn)移位、變形時(shí)及時(shí)糾正，不允許露筋而影響混凝土外觀質(zhì)量。

4.3 混凝土澆筑

4.3.1 混凝土拌制入倉

清水混凝土結(jié)構(gòu)對混凝土的外觀質(zhì)量要求較高，混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)、不能中斷。清水混凝土表面不能出現(xiàn)明顯色差，拌制用砂石骨料要沖洗干凈，不能含有雜物，含泥量等各項(xiàng)指標(biāo)維持在允許值低限附近，同一倉號使用的砂石骨料和水泥為同批次產(chǎn)品，混凝土嚴(yán)格按照配合比拌制，各種材料計(jì)量準(zhǔn)確。

為便于拼裝好的大模板安裝就位，混凝土澆筑倉號分倉高度一般不超過3 m。上下游邊墻等墻體結(jié)構(gòu)澆筑采用平鋪法澆筑，平鋪分層厚度不大于50 cm；板梁結(jié)構(gòu)采用趕漿法澆筑，由板梁一端開始澆筑，先將梁根據(jù)梁高分層澆筑成階梯形，當(dāng)達(dá)到板底位置時(shí)再與板的混凝土一起澆筑，隨著階梯形不斷延長，梁板混凝土澆筑連續(xù)向前推進(jìn)。

4.3.2 混凝土振搗

混凝土表面容易出現(xiàn)氣泡，而混凝土振搗環(huán)節(jié)是消除清水混凝土表面氣泡的重點(diǎn)控制環(huán)節(jié)。振搗混凝土?xí)r應(yīng)均勻有序，并要求“快插慢拔”，振動(dòng)器插點(diǎn)要均勻排列，振動(dòng)器使用時(shí)，振搗器距離模板不應(yīng)大于振搗器作用半徑的0.5倍，且不得緊靠模板振動(dòng)，應(yīng)盡量避免碰撞鋼筋、混凝土內(nèi)襯條、預(yù)埋件等。每一插點(diǎn)振搗時(shí)間以20～30 s為宜，一般以混凝土表面呈水平并出現(xiàn)均勻的水泥漿和不再冒氣泡為止，不顯著下沉，表示其已振實(shí)，即可停止振搗。

為減少清水混凝土表面氣泡的產(chǎn)生，在完成第一次振搗的基礎(chǔ)上再增加二次振搗工序。待混凝土第一次振搗完后15～30 min再進(jìn)行第二次振搗，第二次振搗主要在模板面附近進(jìn)行，振搗時(shí)各振搗點(diǎn)停留時(shí)間不宜過長，一般控制在10～15 s，時(shí)間過長容易造成過振。通過二次振搗，可以大大減少混凝土表面氣泡量，達(dá)到滿足清水混凝土的表面質(zhì)量要求。

4.4 混凝土的養(yǎng)護(hù)與保護(hù)

4.4.1 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完成后，及時(shí)對混凝土進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，避免養(yǎng)護(hù)不及時(shí)、不到位而造成混凝土與模板之間塑性收縮過大而影響混凝土的外觀效果。拆模前，采用在倉面灑水或布置養(yǎng)護(hù)水管加裝霧化噴頭噴水霧的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，倉面用草袋覆蓋，以保證養(yǎng)護(hù)期草袋呈濕潤狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間至混凝土28 d強(qiáng)度齡期止。拆模后，在混凝土表面包裹一層塑料薄膜，防止混凝土表面的水分蒸發(fā)，再在薄膜內(nèi)持續(xù)滴灌養(yǎng)護(hù)水或噴霧養(yǎng)護(hù)，膜內(nèi)要始終保持濕潤直至齡期。

4.4.2 混凝土保護(hù)

模板拆除后，應(yīng)在墻角、柱角等棱角部位采用角鋼進(jìn)行包邊保護(hù)，墻面及柱面離地2 m高度范圍內(nèi)采用包裹土工布進(jìn)行面體保護(hù)，避免了施工過程中因模板安裝、腳手架拆除、材料運(yùn)輸?shù)冗^程不小心碰撞、擦掛而損壞結(jié)構(gòu)物邊角、污染墻面，影響混凝土外觀質(zhì)量。

5 清水混凝土具有的優(yōu)、缺點(diǎn)

清水混凝土結(jié)構(gòu)相較于普通混凝土結(jié)構(gòu)具有明顯的缺點(diǎn)有兩個(gè)：一是造價(jià)高。以古城水電站廠房為例，清水混凝土結(jié)構(gòu)僅在模板費(fèi)用上就比普通混凝土結(jié)構(gòu)高120元/m2左右；二是工期長，清水混凝土結(jié)構(gòu)屬于慢工出細(xì)活的類型，相應(yīng)消耗的工序時(shí)間比普通混凝土長。

但是，采用普通混凝土結(jié)構(gòu)的水電站廠房為了滿足外觀效果往往需要裝修。由于普通混凝土結(jié)構(gòu)增加了裝修環(huán)節(jié)，前述清水混凝土的造價(jià)和工期缺點(diǎn)反而成為了優(yōu)點(diǎn)：其一，清水混凝土結(jié)構(gòu)完成后不再裝修，節(jié)約了近期成本；清水混凝土結(jié)構(gòu)較好的耐久性又節(jié)約了遠(yuǎn)期的維護(hù)和翻修成本；古城水電站廠房采用清水混凝土結(jié)構(gòu)，節(jié)約的近遠(yuǎn)期綜合成本遠(yuǎn)非前述可視面增加的120元/m2所能彌補(bǔ)；其二，由于清水混凝土結(jié)構(gòu)減少了裝飾裝修工序，工期得以有效縮短。另外，機(jī)電安裝單位也可以提前入場安裝，從而進(jìn)一步縮短工期。古城水電站廠房合同工期為38個(gè)月，實(shí)際工期為35個(gè)月，所提前的3個(gè)月工期中至少有1個(gè)月是因?yàn)椴捎昧饲逅炷两Y(jié)構(gòu)而提前的。

6 結(jié) 語

古城水電站將清水混凝土技術(shù)運(yùn)用于廠房結(jié)構(gòu)混凝土之中，成為中小型水電站建設(shè)中的一次成功嘗試，對類似水電站建設(shè)具有一定的借鑒作用。