巴基斯坦塔貝拉四期擴建電站主廠房肘管二期混凝土施工質(zhì)量控制

(中國水利水電第七工程局有限公司國際工程公司，成都，610213)

1 工程概況

素有巴基斯坦“三峽”之稱的塔貝拉水電站位于巴基斯坦首都伊斯蘭堡西北方，坐落在開伯爾-普赫圖赫瓦省境內(nèi)，兼顧防洪、發(fā)電、灌溉等功能。四期擴建發(fā)電項目通過將現(xiàn)有的4號灌溉隧洞改為引水發(fā)電洞，擴容1410MW(3×470MW混流式水輪機)，使現(xiàn)有電站裝機由3478MW增大到4888MW。

為減少肘管安裝對主體混凝土施工的影響，在肘管區(qū)域設(shè)置最大深度為14.91m(高程308.59m～323.50m)的二期混凝土回填。肘管底部高程310.32m，出口處肘管最大軸長21.2m，平直段長16.8m，為滿足受力要求，肘管外部環(huán)向設(shè)置h=15cm的加勁環(huán)，加勁環(huán)上沿徑向布置錨鉤、錨環(huán)。肘管底部布置7排間排距為1.0m×1.0m的φ150灌漿孔。

2 施工特點

2.1 混凝土施工空間小

根據(jù)混凝土分倉設(shè)計和肘管鋼襯安裝圖紙，肘管最低位置鋼襯底部到預(yù)留二期混凝土頂面高度為1.73m(高程308.59m～310.32m)，肘管鋼襯設(shè)置加勁環(huán)，表面連接錨鉤密集，加之雙層雙根分布的φ36mm鋼筋等等，留給混凝土施工作業(yè)的空間非常有限，大大加大了混凝土的施工難度。

2.2 肘管平直區(qū)域廣

肘管出口處最大軸長21.2m，平直段長16.8m，寬9.41m，平直區(qū)域達(dá)到158m2。平直區(qū)域混凝土流動性差，廣大的平直區(qū)域給二期混凝土施工提出了難題。

2.3 肘管鋼襯設(shè)計強度和安裝工藝對混凝土澆筑速度影響大

根據(jù)肘管鋼襯設(shè)計要求，考慮肘管鋼襯的抗壓變形、位移限制以及混凝土對肘管的包裹固定效果，肘管二期第一倉混凝土澆筑高度為3.61m(高程308.59m～312.2m)；二期混凝土澆筑速度應(yīng)滿足未初凝混凝土高度不得高于60cm；肘管左右兩側(cè)最大高差不大于40cm～60cm；此外，在滿足上述要求的情況下，混凝土澆筑上升速度應(yīng)小于30cm/h。如此嚴(yán)格的速度要求，給二期混凝土澆筑帶來了更大挑戰(zhàn)。

3 肘管二期混凝土施工質(zhì)量控制

根據(jù)現(xiàn)場工作面狹小，施工空間有限的實際情況，考慮鋼襯設(shè)計強度，為保證肘管二期混凝土按計劃保值完成，塔貝拉項目從混凝土原料，混凝土入倉方式，混凝土澆筑速度、單層澆筑厚度控制和鋼襯位移監(jiān)測，混凝土振搗四個方面進(jìn)行質(zhì)量控制。

3.1 混凝土原料

由于倉內(nèi)錨鉤及其他預(yù)埋件繁多，下料空間狹小，再加上鋼筋密集，孔隙小，鋼襯與鋼筋之間的縫隙極小，為保證混凝土對鋼筋和鋼襯的包裹，考慮平直區(qū)域面廣的情況，在滿足設(shè)計要求的基礎(chǔ)上，混凝土料的級配和塌落度選擇分外重要。

經(jīng)過現(xiàn)場探查，對比不同級配的混凝土骨料最大粒徑和塌落度，在最終實驗之后，選擇Class A一級配、塌落度為180m～240mm類型的混凝土進(jìn)行澆筑，考慮運輸?shù)扔绊懀瑓⒄涨捌诨炷吝\輸塌落度損失情況，混凝土出機口混凝土塌落度必須按220mm～240mm控制，方能保證入倉塌落度在200mm～220mm之間，從而滿足現(xiàn)場施工要求。

此外，由于二期混凝土澆筑處于夏季高溫天氣，根據(jù)混凝土水化熱控制以及合同要求，考慮運輸溫度損失，經(jīng)前期混凝土澆筑試驗，混凝土料的出機口溫度必須控制在4℃～10℃之間。

3.2 混凝土入倉方式

通常來說，小肘管二期混凝土澆筑采用單側(cè)下料的入倉方式，從而解決肘管底部排氣問題，避免空腔。但是對于直徑大，垂直區(qū)域廣的肘管二期混凝土，必須采用多側(cè)同時對稱下料，方能保證肘管穩(wěn)定，同時將空腔降至最低，減少后期的灌漿量。

通過仔細(xì)分析，確定本次澆筑采用左右兩側(cè)同時下料為主的入倉方式，與此同時，充分利用鋼襯底部預(yù)留的灌漿孔，將其作為輔助下料孔，根據(jù)兩側(cè)混凝土料的流動情況，及時通過灌漿孔，以從低到高，從兩側(cè)到中間的原則進(jìn)行補料，從而保證混凝土對肘管底端，特別是平直區(qū)域的填充。

3.3 混凝土澆筑速度、單層澆筑厚度控制和鋼襯位移監(jiān)測

為避免鋼襯受壓過大發(fā)生變形和受力不對稱發(fā)生位移，混凝土的澆筑速度必須嚴(yán)格控制，在滿足鋼襯設(shè)計要求的情況下，混凝土澆筑速度和單層澆筑厚度必須根據(jù)實際的混凝土初凝時間和混凝土入倉輸送能力進(jìn)行調(diào)整(假定混凝土生產(chǎn)能力和運輸能力滿足要求)，同時，澆筑過程必須對鋼襯進(jìn)行實時監(jiān)測。

同一倉號內(nèi)，不同高程區(qū)間混凝土對鋼襯的影響大不相同，為在滿足對鋼襯保護(hù)要求的情況下將施工效率提到最高，需根據(jù)混凝土對鋼襯的影響情況，按不同高程區(qū)間對倉號進(jìn)行分區(qū)，制定不同的澆筑速度和單層澆筑厚度。

3.3.1 倉號分區(qū)

根據(jù)混凝土對鋼襯的影響情況將倉號劃分為三個區(qū)域。

區(qū)域一：距鋼襯底部40cm～50cm以下的部分，即308.59m～309.82m高程區(qū)，該區(qū)域混凝土不會對肘管鋼襯造成影響。

區(qū)域二：肘管鋼襯以下40cm～50cm，以上50cm～60cm區(qū)域，即309.82m～310.92m高程區(qū)域，此區(qū)域混凝土開始接觸鋼襯，對鋼襯產(chǎn)生影響。

區(qū)域三：高程在310.92m區(qū)域，此區(qū)域混凝土包裹鋼襯，對鋼襯產(chǎn)生很大影響。

三個區(qū)域參數(shù)如表1。

表1三個區(qū)域倉號劃分參數(shù)

3.3.2 混凝土澆筑速度、單層澆筑厚度的確定

澆筑速度必須考慮鋼襯的設(shè)計要求、混凝土的初凝時間和現(xiàn)場混凝土泵的輸送能力。

根據(jù)鋼襯設(shè)計要求，二期混凝土澆筑速度應(yīng)滿足未初凝混凝土高度不得高于60cm，肘管左右兩側(cè)最大高差不大于40cm～60cm，此外在滿足上述要求的情況下，混凝土澆筑上升速度應(yīng)小于30cm/h。

根據(jù)實驗，Class A一級配混凝土初凝時間約為4h～5h，現(xiàn)場采用3臺設(shè)計輸送能力為60m3/h的拖泵進(jìn)行送料，由于現(xiàn)場條件限制：管路長，落差大，同時考慮末端泵管安拆，混凝土罐車調(diào)換等因素的耗時，每臺拖泵的實際輸送能力為25m3/h～30m3/h。

(1)區(qū)域一：混凝土對鋼襯基本無影響，因此，澆筑速度僅考慮初凝時間和拖泵輸送能力的限制。區(qū)域一平均澆筑面積188.29m2，高度1.23m，總量約231.6m3，三臺拖泵每小時的總澆筑能力為75m3～90m3，澆筑時間最長需要2.6h，小于初凝時間4h～5h，滿足施工要求。單層澆筑厚度主要考慮振搗棒的有效振動范圍，按50cm一層控制。

(2)區(qū)域二：混凝土澆筑對鋼襯產(chǎn)生影響，因此，必須優(yōu)先考慮鋼襯的設(shè)計對混凝土澆筑的要求，同時兼顧混凝土初凝時間和拖泵的輸送能力。區(qū)域二的平均澆筑面積為188.29m2，以每小時30cm/h的上升速度計算，平均澆筑速度約為56.49m3/h。三臺拖泵在初凝時間內(nèi)完成56.49m3的混凝土澆筑量是完全可以保證的。

(3)區(qū)域三：同區(qū)域二一樣，必須考慮鋼襯的設(shè)計對混凝土澆筑的要求，同時兼顧混凝土初凝時間和拖泵的輸送能力。區(qū)域三平均澆筑面積約123.4m2，以30cm/h上升速度計，平均澆筑速度約為30.02m3/h。三臺拖泵能滿足在初凝時間內(nèi)完成30.02m3混凝土澆筑量的要求。

綜上所述，三個區(qū)域的澆筑速度和單層澆筑厚度參數(shù)如表2

表2三個區(qū)域的澆筑速度和單層澆筑厚度參數(shù)

區(qū)域高 程(m)平均面積(m2)澆筑速度(m3/h)單層澆筑厚度(cm)區(qū)域一308.59～309.82188.2975～9050區(qū)域二309.82～310.92188.2956.4930區(qū)域三310.92～312.20123.430.0230

3.3.3 速度和單層澆筑厚度的控制

為盡可能保證混凝土料高質(zhì)量入倉，現(xiàn)場需遵照“即來即泵送入倉”的原則，嚴(yán)格控制混凝土生產(chǎn)和運輸?shù)乃俣?，從而在源頭實現(xiàn)混凝土澆筑速度的控制。

由于現(xiàn)場施工環(huán)境復(fù)雜，澆筑速度的控制僅靠控制混凝土生產(chǎn)和運輸?shù)乃俣葻o法滿足要求，必須制定可視、可控的澆筑控制系統(tǒng)。經(jīng)對現(xiàn)場實際情況的分析，選取不同區(qū)域單位小時內(nèi)混凝土的澆筑上升高度為參照，在一期混凝土壁和預(yù)埋件上標(biāo)注等高線，等高線的標(biāo)注必須多位置、清晰易識別，以滿足現(xiàn)場的施工控制要求。

因此，區(qū)域一的控制等高線間距為50cm，區(qū)域二和區(qū)域三的控制等高線間距為30cm，根據(jù)此等高線控制，混凝土的澆筑上升速度分別為50cm/h、30cm/h、30cm/h，澆筑速度分別為75m3/h～90m3/h、56.49m3/h、30.02m3/h。

3.3.4 鋼襯位移監(jiān)測

整個澆筑過程必須對肘管鋼襯進(jìn)行實時監(jiān)測。為便于監(jiān)測，必須提前在鋼襯內(nèi)側(cè)布置4～5個控制點，同時設(shè)定好全站儀觀測站點，混凝土施工期間，用全站儀進(jìn)行測量監(jiān)測，并做好記錄。

3.4 混凝土振搗

肘管混凝土澆筑振搗除了遵照混凝土振搗規(guī)范的一般規(guī)定外，振搗棒的型號選擇和振搗順序也非常關(guān)鍵。

3.4.1 振搗棒型號選擇

根據(jù)肘管結(jié)構(gòu)特點，鋼襯底部預(yù)留孔洞必須作為振搗窗口，特別是區(qū)域二的澆筑，振搗棒應(yīng)根據(jù)鋼襯底部預(yù)留孔洞的直徑和間排距選擇類型：需滿足灌漿孔的直徑必須小于振搗棒的直徑，即φ孔距<φ振，同時，灌漿孔的間距必須小于等于振搗棒的有效振搗半徑，即0.5D孔距≤R振。

肘管灌漿孔間排距為1m×1m，最大孔距為1.11m。綜上考慮，選擇φ70(有效振動半徑約為65cm)的振搗棒。施工振搗范圍效果示意如圖1所示。

圖1 施工振搗范圍效果示意

3.4.2 振搗順序

肘管混凝土施工過程中振搗順序和協(xié)作也相當(dāng)重要，特別是區(qū)域二混凝土澆筑時，三到四臺振搗棒必須放在同一區(qū)域的孔洞內(nèi)同時振搗，并從兩側(cè)向中間依次移動，這樣一方面可以保證不漏振，另一方面利于兩側(cè)混凝土順利流向鋼襯中間平坦區(qū)域，避免出現(xiàn)空腔。

4 結(jié)語

肘管混凝土施工中四個質(zhì)量控制環(huán)節(jié)相互聯(lián)系，需要聯(lián)合把控，從而保證混凝土的澆筑質(zhì)量。

本工程項目在三臺機組的肘管混凝土施工中，現(xiàn)場所采用的質(zhì)量控制措施得當(dāng)，保證了混凝土施工按計劃完成，滿足合同質(zhì)量要求。