大型泵站進(jìn)水流道混凝土溫控集成技術(shù)的運(yùn)用

(湖北省水利水電規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖北 武漢 430064)

1 基本情況

腰口泵站位于湖北洪湖市長(zhǎng)江干堤左岸樁號(hào)485+090處，主要由進(jìn)水前池、主泵房、穿堤箱涵、防洪閘及出水渠等主要建筑物組成，泵站裝機(jī)容量3×3600kW，設(shè)計(jì)流量110m3/s，腰口泵站為堤后式新建泵站，屬Ⅱ等工程，腰口泵站進(jìn)水流道結(jié)構(gòu)尺寸變幅范圍0.30～6.50m，厚度不一，且為變曲線倉(cāng)面，混凝土強(qiáng)度等級(jí) C25，澆筑總方量2068m3，總投資為2.11億元。

泵站進(jìn)水流道大體積混凝土溫控引起的裂縫問(wèn)題，一直是國(guó)內(nèi)外泵站的通病。為確保腰口泵站進(jìn)水流道大體積混凝土澆筑質(zhì)量?jī)?yōu)良，總承包單位組織編制了流道澆筑專(zhuān)項(xiàng)施工方案，并邀請(qǐng)專(zhuān)家組成專(zhuān)班進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)溫控，在進(jìn)水流道混凝土澆筑過(guò)程中，采取了嚴(yán)格控制入倉(cāng)溫度、優(yōu)化布設(shè)冷卻水管、加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)等措施，從而有效地控制了裂縫的開(kāi)展，混凝土澆筑質(zhì)量整體良好。

2 主要技術(shù)難題

2.1 進(jìn)水流道混凝土尺寸寬厚不一

腰口泵站進(jìn)水流道混凝土澆筑需要在截面尺寸變差0.30～6.50m、厚度不一、漸變曲線倉(cāng)面上進(jìn)行，且泵站進(jìn)水流道部位鋼筋形狀復(fù)雜、高差不一，難以保證鋼筋綁扎質(zhì)量。因此，進(jìn)行溫度控制從而減少裂縫成為首先需要解決的技術(shù)課題。

2.2 施工場(chǎng)面狹窄且模板為異形

進(jìn)水流道在泵房結(jié)構(gòu)的底層，施工場(chǎng)地較狹小，給現(xiàn)場(chǎng)鋼筋綁扎、立模等工序造成困難，進(jìn)水流道的模板為曲線型異形結(jié)構(gòu)，立模和混凝土澆筑施工不便，混凝土澆筑前容易形成準(zhǔn)備工作不充分現(xiàn)象，給后期連續(xù)澆筑造成隱患。

2.3 精細(xì)化施工和養(yǎng)護(hù)工作不充分

進(jìn)水流道模板安裝完畢后，未及時(shí)進(jìn)行人工灑水潤(rùn)濕模板，流道模板接縫不嚴(yán)密。且未按混凝土入倉(cāng)方式在模板頂部或底部開(kāi)設(shè)混凝土入倉(cāng)或振搗窗口，從而出現(xiàn)混凝土入倉(cāng)不暢、局部出現(xiàn)漏振現(xiàn)象。

3 主要應(yīng)對(duì)措施

3.1 精心進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)和部署

在正式進(jìn)行進(jìn)水流道混凝土施工前，項(xiàng)目部成立以項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)的流道施工專(zhuān)班小組，負(fù)責(zé)流道大體積混凝土的澆筑質(zhì)量，細(xì)化施工隊(duì)人員組織，明確人員分工，各司其責(zé)。重點(diǎn)做好安全員、模板工、鋼筋工、振動(dòng)器操作工等人員的工作流程、工作內(nèi)容交底；項(xiàng)目部根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)物料儲(chǔ)存情況及進(jìn)度計(jì)劃提前安排備料，澆筑混凝土前，系統(tǒng)檢查原材料、腳手架、模板、將被隱蔽覆蓋的鋼筋、管道、止水片和所有預(yù)埋件，確保符合圖紙和規(guī)范要求；為確保安全，振搗器實(shí)行一機(jī)一閘一漏，其漏電電流不大于30mA，動(dòng)作時(shí)間不大于0.10s；為預(yù)防停電，腰口泵站在變壓器旁分別安裝1臺(tái)發(fā)電機(jī)組，以便及時(shí)調(diào)換；流道混凝土澆筑前，提前將所需機(jī)械進(jìn)行維護(hù)及保養(yǎng)；利用現(xiàn)有環(huán)形泥結(jié)石道路修筑兩條臨時(shí)支路至進(jìn)水前池基坑，確保混凝土澆筑施工順暢。

3.2 控制原材料的質(zhì)量和入倉(cāng)溫度

進(jìn)入骨料堆放區(qū)的砂石骨料不得含有超量的有機(jī)物質(zhì)，同時(shí)砂子細(xì)度模數(shù)宜為中砂，含泥量控制在2%及規(guī)范范圍之內(nèi)；施工員和質(zhì)檢員及時(shí)組織實(shí)驗(yàn)室及檢測(cè)部門(mén)對(duì)砂石骨料、水泥、粉煤灰各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)(每200m3檢測(cè)一組)，合格后方可使用，特別應(yīng)控制水泥的安定性指標(biāo)，應(yīng)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。砂石骨料進(jìn)入儲(chǔ)料倉(cāng)后，表面必須及時(shí)覆蓋保溫?？刂扑唷⒎勖夯覝囟炔桓哂?0℃。混凝土拌和物出機(jī)口溫度不高于16℃，入倉(cāng)溫度不高于16℃。項(xiàng)目部安排專(zhuān)人監(jiān)測(cè)，每2小時(shí)監(jiān)測(cè)1次，當(dāng)超過(guò)限制值時(shí)，及時(shí)采取相應(yīng)降溫措施，以確保入倉(cāng)溫度符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求。

3.3 控制模板制安與鋼筋焊接質(zhì)量

腰口泵站進(jìn)水流道內(nèi)模板選用木模板，便于加工成型。依據(jù)流道單線圖、流道斷面圖和流道斷面數(shù)據(jù)表在木工廠按1∶1比例放樣，分左右兩塊制作，以方便運(yùn)輸安裝。加工時(shí)先制作單榀樣架，然后按放樣圖上的斷面編號(hào)，對(duì)應(yīng)布置單榀樣架，架立樣架，將單榀樣架按分節(jié)長(zhǎng)度連成整體，并用方木臨時(shí)固定，最后在樣架間裝訂面板，完成單節(jié)流道內(nèi)模制作。流道內(nèi)部頂模面板、側(cè)面模板采用厚14mm的膠合板，50mm×80mm的方木及與之垂直的φ50鋼管為支撐小梁。φ50的鋼管組成組合梁分別作為頂托梁雙鋼管和側(cè)模對(duì)拉螺桿加固，并采用滿堂腳手架支撐在底模上。流道內(nèi)部采用滿堂鋼管支撐架支撐，鋼管架立桿橫向間距60cm。先由人工將制作完畢的逐節(jié)模板從堆放場(chǎng)抬運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)塔吊覆蓋范圍內(nèi)，然后由塔吊按編號(hào)順序吊運(yùn)至安裝作業(yè)面，人工撬移支墊到位。鋼筋現(xiàn)場(chǎng)綁扎，并逐一編號(hào)，鋼筋現(xiàn)場(chǎng)安裝的位置與放樣圖保持一致，弧度根據(jù)流道模板的外形在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行微調(diào)，確保流道部位的鋼筋保護(hù)層符合設(shè)計(jì)要求。

3.4 利用有限元分析進(jìn)行溫控專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)

為確保腰口泵站進(jìn)水流道大體積混凝土澆筑質(zhì)量?jī)?yōu)良，施工單位編制流道澆筑專(zhuān)項(xiàng)施工方案，邀請(qǐng)專(zhuān)家進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)溫控，通過(guò)有限元電腦模擬澆筑塊體模型方法，優(yōu)化埋設(shè)冷卻水管通入冷卻水、加強(qiáng)覆蓋和灑水養(yǎng)護(hù)、實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)等措施，控制內(nèi)外溫差(如下頁(yè)圖所示)。

控制混凝土出機(jī)口和入倉(cāng)溫度不高于16℃，當(dāng)環(huán)境低于5℃時(shí)，倉(cāng)面混凝土澆筑采取保溫加熱措施，由施工員測(cè)量控制溫度并及時(shí)監(jiān)測(cè)，每2h測(cè)量1次混凝土入倉(cāng)溫度及澆筑溫度并做好記錄；埋設(shè)冷卻水管控制混凝土內(nèi)部溫度，確保進(jìn)水流道內(nèi)混凝土溫升控制在38.5℃以?xún)?nèi)，冷卻水管采用PE管，直徑為25mm，壁厚3mm，分段PE管長(zhǎng)度100m，水管密度為水平間距1m，垂直間距1m，水溫5℃，通水流量1.20m3/h，通水時(shí)間5d，冷卻水水流方向每12h變換1次，并及時(shí)記錄進(jìn)口水溫、出口水溫、通水流量。根據(jù)溫控方案計(jì)算分析，進(jìn)水流道層澆筑溫度為18℃，表面及側(cè)面雙層保溫被保溫，放熱系數(shù)為3.60kJ/(m2·h·℃)，滿足混凝土抗裂安全系數(shù)大于1.50的要求。

有限元分析溫控模型示意圖

3.5 加強(qiáng)流道混凝土澆筑質(zhì)量控制

進(jìn)水流道混凝土澆筑前，搭設(shè)澆筑作業(yè)平臺(tái)，平臺(tái)立柱采用三角鋼筋柱，安置在已澆混凝土墩墻上，間距2.50m×2.50m。立柱縱橫水平方向采用φ48鋼管連接成網(wǎng)格，鋪腳手板且預(yù)留好溜斗位置。在混凝土每次拌和前，校正配料電子稱(chēng)，確保按級(jí)配準(zhǔn)確用料。加強(qiáng)對(duì)砂的含水量檢測(cè)，嚴(yán)格控制水灰比。

腰口泵站進(jìn)水流道200m處安裝兩臺(tái)1m3自動(dòng)化拌和樓，兩套拌和樓每小時(shí)生產(chǎn)混凝土72m3，滿足施工要求?；炷了竭\(yùn)輸采用12m3混凝土罐車(chē)運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，采用BJ600×40布料機(jī)入倉(cāng)；垂直運(yùn)輸采用塔機(jī)吊配吊罐入倉(cāng)，輔助履帶吊配吊罐入倉(cāng)，坍落度8～12cm，隨時(shí)在倉(cāng)面上抽檢混凝土坍落度，嚴(yán)格控制混凝土的拌和質(zhì)量。澆筑混凝土采用斜面式薄層澆搗，利用自然斜淌形成斜坡，“由遠(yuǎn)至近、一個(gè)坡度、薄層澆筑”的方法。使用φ50振搗棒，振搗時(shí)要做到“快插慢拔”，振搗延續(xù)時(shí)間以混凝土表面呈現(xiàn)浮漿和不再沉落、氣泡不再上浮來(lái)控制，避免振搗時(shí)間過(guò)短和過(guò)長(zhǎng)。振搗時(shí)振搗棒要求插入下一層混凝土不少于5cm。避開(kāi)高溫天氣，安排在陰天和夜晚開(kāi)始澆筑，以達(dá)到控制混凝土澆筑溫度的目的?？s短施工分層之間的混凝土澆筑時(shí)間，快速、均勻、薄層上升，以減輕混凝土的約束作用。

3.6 加強(qiáng)進(jìn)水流道混凝土養(yǎng)護(hù)工作

混凝土澆筑完成以后及時(shí)進(jìn)行遮蓋，面層采用一層塑料薄膜、一層土工布覆蓋進(jìn)行保濕、保溫養(yǎng)護(hù)。流道進(jìn)口用土工布封閉，減小混凝土內(nèi)水分損失，養(yǎng)護(hù)大于14d時(shí)拆除流道模板。

根據(jù)布置方案，進(jìn)水口段、泵室鉛直段及其拐彎段、出水口段布置PE管?chē)娏莛B(yǎng)護(hù)系統(tǒng)。進(jìn)水口的喇叭口、拐彎段噴淋水管采用水平直管系統(tǒng)，泵室鉛直下部采取螺旋布置方式，通過(guò)在管壁鉆φ2mm孔向流道內(nèi)壁噴水，整個(gè)流道智能養(yǎng)護(hù)用水約30m3/h。

按照設(shè)計(jì)規(guī)定的部位埋設(shè)溫度計(jì)，誤差控制在5cm以?xún)?nèi)。溫度計(jì)電纜順?shù)摻罱右龌炷翝仓?，電纜接引過(guò)程中需預(yù)留一定的變形長(zhǎng)度，同時(shí)每隔2m用鉛絲固定。溫度計(jì)被混凝土覆蓋后開(kāi)始測(cè)溫，混凝土澆筑完成后5d內(nèi)測(cè)溫頻率1次/4h，5d后測(cè)溫頻率1次/12h，氣溫驟降期間增加溫度觀測(cè)次數(shù)。并及時(shí)對(duì)溫度觀測(cè)結(jié)果應(yīng)做好記錄、匯總、分析，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

4 結(jié) 語(yǔ)

腰口泵站進(jìn)水流道混凝土澆筑，通過(guò)控制原材料質(zhì)量和入倉(cāng)溫度、優(yōu)化埋設(shè)冷卻水管通冷卻循環(huán)水、加強(qiáng)覆蓋和灑水養(yǎng)護(hù)、實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)等措施，控制混凝土內(nèi)外溫差，進(jìn)水溫度控制在6～8℃,混凝土內(nèi)部最高溫度38.5℃，有效地控制了裂縫的發(fā)展。該工程經(jīng)驗(yàn)可供其他類(lèi)似工程參考。

[1] 馮永紅.超長(zhǎng)大面積混凝土裂縫控制技術(shù)[J].施工技術(shù),2002(4):21-22.

[2] 朱子龍.建筑施工中混凝土裂縫控制技術(shù)的探討[J].民營(yíng)科技,2010(10):320.