九鄉(xiāng)河口泵站混凝土施工技術(shù)

尤東京 南京市水利建筑工程有限公司高級(jí)工程師，項(xiàng)目經(jīng)理

李 超 （通信作者） 揚(yáng)州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生在讀

姚沖亞 南京市第二基礎(chǔ)工程有限責(zé)任公司，總經(jīng)理

錢(qián)飛飛 南京市水利建筑工程有限公司中級(jí)工程師，項(xiàng)目經(jīng)理

孫 剛 南京市水利建筑工程有限公司中級(jí)工程師，項(xiàng)目經(jīng)理

九鄉(xiāng)河口泵站工程位于江蘇省南京市棲霞區(qū)棲霞街道，距九鄉(xiāng)河入江口約170 m，距上游石埠橋約224 m，距下游中二路橋約95 m。泵室設(shè)置在節(jié)制閘西側(cè)，進(jìn)水側(cè)設(shè)置清污機(jī)橋，上、下游側(cè)為直立式翼墻與兩側(cè)堤防連接，引水泵站設(shè)計(jì)流量為15.0 m3/s，泵站根據(jù)設(shè)計(jì)流量和揚(yáng)程特點(diǎn)選用2 臺(tái)1600QGL-100 型潛水貫流泵，葉片安放角為-2°，配套560 kW 電機(jī)，總裝機(jī)容量1 120 kW。就泵站進(jìn)水池（長(zhǎng)江測(cè)）水位而言，最低運(yùn)行水位取95%保證率的最低日平均潮位2.32 m，設(shè)計(jì)水位取長(zhǎng)江測(cè)11 月至次年4 月月平均低潮位3.49 m，最高運(yùn)行水位取長(zhǎng)江測(cè)4 月平均水位4.57 m；就出水池水位（九鄉(xiāng)河側(cè)）而言，最低運(yùn)行水位取河道放空水位3.5 m，設(shè)計(jì)運(yùn)行水位取長(zhǎng)江非汛期正常蓄水位7.5 m，最高運(yùn)行水位取泵站最高蓄水位8.5 m。

1 泵站站身混凝土分層澆筑方法

九鄉(xiāng)河口泵站屬于塊基型泵房，混凝土澆筑量大，故而采用分層澆筑的施工方法，泵站上部結(jié)構(gòu)的分層施工方法為泵站站身混凝土的施工分5 次到頂。第一次澆筑站身底板至底板面（-3.2 ～-1.0 m），第二次澆筑水泵層（-1.0～1.8 m），第三次7.5 m 層（1.8 ～7.5 m），第四次澆筑頂層平面層（7.5 ～12.3 m），第五次廠房澆筑（見(jiàn)圖1）。

圖1 泵站分層澆筑示意圖

2 泵站底板的澆筑方法

九鄉(xiāng)河口泵站工程混凝土方量較大，由于混凝土量多且澆筑體積較大，混凝土具有水化熱高、受力結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)[1]。據(jù)此按照從重到輕、從低到高的原則進(jìn)行混凝土工程施工。底板混凝土澆筑采用斜面分層的施工方法，以水平層次不間斷的逐層澆筑直到達(dá)到規(guī)定的澆筑板塊高度為止，振搗采用插入式振動(dòng)器和平板式振動(dòng)器相結(jié)合的方式[2-3]。

泵站底板長(zhǎng)35.4 m、寬20.0 m，板厚1.2 m，計(jì)算得總挖方量為849.6 m3。本工程的混凝土生產(chǎn)能力為54 m3/h，冬季施工時(shí)日平均氣溫為8 ℃，故混凝土的初凝時(shí)間為4 ～6 h，即上層混凝土復(fù)蓋下層混凝土的時(shí)間間隔不得超過(guò)6 h，以此分配澆筑順序和分層，分層澆筑的示意圖見(jiàn)圖2。泵送混凝土的壩落度較大、流動(dòng)性好，分層和澆筑長(zhǎng)度實(shí)際施工時(shí)很難確定明顯的界線[4]。混凝土成型后，在混凝土表面每隔1.5 m 布置表面整平控制點(diǎn)，用水準(zhǔn)儀控制表面高程。用2.0 m鋁合金刮尺找平混凝土面，混凝土終凝前先用抹光機(jī)抹光，再人工壓實(shí)、抹面、收光，確保成型混凝土尺寸與設(shè)計(jì)相符，表面平整度偏差控制在±2 mm之內(nèi)[5]。九鄉(xiāng)河口泵站底板澆筑現(xiàn)場(chǎng)如圖3所示。

圖2 九鄉(xiāng)河口泵站底板分層澆筑

表1 不同品種混凝土養(yǎng)護(hù)期時(shí)長(zhǎng)

3 大體積混凝土質(zhì)量控制措施

3.1 本泵站混凝土溫度控制措施

本工程泵站底板厚1.2 m，澆筑于12月中旬，為避免產(chǎn)生裂縫，應(yīng)控制內(nèi)外溫差低于25 ℃，當(dāng)時(shí)平均氣溫為8 ℃，而混凝土在澆筑3 天內(nèi)溫度達(dá)到最高，溫度升高值的計(jì)算公式為：

取1 m3混凝土水泥用量W為350 kg，水化熱Q為377 kJ/kg，混凝土比熱C為0.97 kJ/kg，混凝土密度R為2400 kg/m3，m為0.34，故而得出：

而混凝土內(nèi)部的實(shí)際最高溫度應(yīng)將最大溫升乘以降溫系數(shù)并加上澆筑溫度，即：

由此得出九鄉(xiāng)河口泵站混凝土內(nèi)外最大實(shí)際溫差為35.9 ℃-8 ℃=27.9 ℃，為控制溫差穩(wěn)定在25 ℃以?xún)?nèi)，采用覆膜和土工布控制混凝土表面溫度，并覆蓋兩層草袋隔絕室外溫度，此時(shí)表面實(shí)際溫度計(jì)算公式為：

式（3）中，Tq表示齡期3 天時(shí)大氣平均溫度，取8 ℃；H表示混凝土計(jì)算厚度（m），H=h+h'；h 表示混凝土實(shí)際厚度，此處為1.2 m；h'表示混凝土的虛厚度（m），計(jì)算式為h'=K×（λ/β），λ為混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)，取2.33 W/（m?K）；K為計(jì)算系數(shù)，取0.666，β為保溫層的傳熱系數(shù)；ΔT表示齡期三天時(shí)混凝土內(nèi)部與室外最大溫差，此處為27.9 ℃。

經(jīng)過(guò)驗(yàn)算，采取溫控措施后，混凝土內(nèi)部最高溫度與表面溫差均低于允許溫度，故而滿(mǎn)足溫控要求。

3.2 混凝土的養(yǎng)護(hù)和表面保護(hù)

本工程大體積混凝土在冬季施工，為防止由于混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大產(chǎn)生溫度裂縫，必須采取必要的保溫養(yǎng)護(hù)措施，以確?；炷量沽研訹6-7]，采用方法可根據(jù)混凝土的齡期和環(huán)境特點(diǎn)靈活選擇，主要的溫控養(yǎng)護(hù)方法主要如下：

3.2.1 灑水養(yǎng)護(hù)

灑水養(yǎng)護(hù)是最為常見(jiàn)的養(yǎng)護(hù)方法，混凝土澆筑后需保持一定的濕度和溫度，確?；炷劣不缶哂袘?yīng)有的強(qiáng)度。灑水養(yǎng)護(hù)一般在混凝土澆筑后12 h 內(nèi)開(kāi)始進(jìn)行，混凝土濕潤(rùn)養(yǎng)護(hù)的時(shí)間由混凝土的種類(lèi)及自然環(huán)境確定，不同品種的養(yǎng)護(hù)時(shí)長(zhǎng)見(jiàn)表1[8]。

3.2.2 薄膜養(yǎng)護(hù)

這種方法的原理為通過(guò)薄膜大幅減小混凝土表面的水分流失，適合在建筑環(huán)境干燥、水分易蒸發(fā)的情況下使用，與灑水養(yǎng)護(hù)原理基本相同，通過(guò)保持混凝土的濕度來(lái)進(jìn)行混凝土養(yǎng)護(hù)，使用薄膜養(yǎng)護(hù)液時(shí)應(yīng)注意通風(fēng)防止工人中毒[9]。

3.2.3 帆布暖棚養(yǎng)護(hù)

遇有寒流到來(lái)或出現(xiàn)極端氣溫時(shí)，對(duì)于閘墩、岸墻等，采用帆布搭暖棚、里邊放取暖爐的方式進(jìn)行養(yǎng)護(hù)[10]。

4 結(jié)語(yǔ)

九鄉(xiāng)河口泵站工程的超大體積混凝土施工在冬季進(jìn)行，施工過(guò)程中的澆筑和養(yǎng)護(hù)方法嚴(yán)格按照施工方案的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范執(zhí)行，混凝土的質(zhì)量較高，并且施工效果良好。九鄉(xiāng)河口泵站站身和底板所采用的分層澆筑方法、混凝土底板的溫控措施及養(yǎng)護(hù)方法，均為泵站施工提供了保障，本工程的實(shí)踐可為其他工程提供參考。