清原抽水蓄能電站地下廠房清水混凝土施工要點(diǎn)

孫重翱，湯旭東，宋宇龍

（中國水利水電第六工程局有限公司，遼寧沈陽 110000）

清水混凝土也被稱之為裝飾混凝土[1]，憑借良好的裝飾效果而得到了廣泛應(yīng)用，其采取一次澆筑成型的工藝，不需要另外添加裝飾，直接利用現(xiàn)澆混凝土自然風(fēng)干后的表面作為飾面，所以與一般混凝土有著非常大的差異，其表面非常平整，色澤也十分均勻，沒有任何污染，天然性、莊重性表現(xiàn)得非常突出。隨著技術(shù)的進(jìn)步，清水混凝土的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，已經(jīng)廣泛應(yīng)用到水電站、機(jī)場(chǎng)、高速公路的建設(shè)中。

1 概述

遼寧清原抽水蓄能電站為Ⅰ等大（1）型工程，永久性主要水工建筑物等級(jí)為1 級(jí)。地下廠房包括主機(jī)房、安裝場(chǎng)、副廠房，采用“一”字形的布局方式，場(chǎng)地開挖尺寸為222.50 m×26.00 m×55.30 m（長×寬×深，下同）。副廠房與安裝場(chǎng)分置于主機(jī)房的左、右兩側(cè)，主機(jī)間開挖尺寸為158.00 m×26.00 m×55.30 m，主機(jī)間內(nèi)安裝6 臺(tái)300 MW 的豎軸單級(jí)混流可逆式水泵水輪機(jī)組，機(jī)組安裝高程為223.00 m。主廠房頂拱開挖高程為264.80 m，底板開挖高程為209.50 m，主機(jī)房包括發(fā)電機(jī)層、母線層、水輪機(jī)層、蝸殼層、尾水管層。主廠房蝸殼層至發(fā)電機(jī)層所有外露板梁柱、機(jī)墩、風(fēng)罩及邊墻結(jié)構(gòu)柱、巖錨梁、吊頂牛腿均采用清水混凝土施工，澆筑方量為68 100 m3，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30，抗?jié)B等級(jí)為W6。

2 施工前期質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1 混凝土配合比質(zhì)量控制

清水混凝土的外觀、光澤度等主要取決于凝膠材料，通過提高凝膠材料所占的比例，進(jìn)一步提高混凝土的各項(xiàng)功能。試驗(yàn)室按照配合比選擇不同質(zhì)量的膠凝材料，在原配合比的基礎(chǔ)上，利用減水劑的減水率確定減水劑的添加數(shù)量，再利用不同材料檢測(cè)所得到的密度數(shù)據(jù)，計(jì)算不同材料所占的比例，并基于比例數(shù)據(jù)展開試拌，最終確定出最優(yōu)配合比。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果比對(duì)分析，最終選擇PO42.5 強(qiáng)度的硅酸鹽水泥，要求其含堿量小、質(zhì)量可靠、色澤均勻；選擇光澤度均衡的人造骨料；選擇性能突出的減水劑，實(shí)現(xiàn)了較高的減水效果；選擇C30W6 混凝土，在確定混凝土配比的過程中，不僅要關(guān)注強(qiáng)度、抗?jié)B性等指標(biāo)，還要解決施工性能與溫控防裂之間的沖突。

為了降低施工難度，提升混凝土的密實(shí)度，需要采取有效的措施來提升混凝土的流動(dòng)性；為了降低溫控難度，要科學(xué)地控制塌落度?；诖?，在綜合權(quán)衡諸多方面的影響因素之后，該工程選擇了大體積二級(jí)配泵送混凝土，塌落度控制在140～160 mm。混凝土澆筑過程中，若利用起重機(jī)械配合吊罐入倉，則優(yōu)先選用二級(jí)配常態(tài)混凝土，塌落度控制在100～140 mm。

2.2 清水模板質(zhì)量控制

清水混凝土可以實(shí)現(xiàn)一次成型，無需另外裝飾，因此，清水混凝土外觀面的質(zhì)量主要取決于模板材料的類型及組裝方式。模板需要具備較高的強(qiáng)度與硬度，表面應(yīng)當(dāng)平整、韌性較強(qiáng)，并且組裝難度不宜過高，相同結(jié)構(gòu)部位應(yīng)當(dāng)選擇統(tǒng)一的模板類型?；谶@些要求，該工程針對(duì)模板體系制定方案：除機(jī)墩、風(fēng)罩需特制鋼模板外，其余廠房內(nèi)均采用1.22 m ×2.44 m 清水模板（3 次成型，厚15 mm）來搭建能夠滿足清水混凝土要求的目標(biāo)體系；對(duì)于部分相對(duì)較大的模板，對(duì)脫模劑類型及施工方法進(jìn)行了針對(duì)性的試驗(yàn)選擇。對(duì)成品脫模劑、柴油、機(jī)油、模板漆等進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)試驗(yàn)優(yōu)選，發(fā)現(xiàn)模板漆具有較好的穩(wěn)定性、耐水性和耐候性[2]，因此采用模板漆配合脫漆劑進(jìn)行施工。

2.3 鋼筋工程質(zhì)量控制

嚴(yán)格執(zhí)行鋼筋質(zhì)量控制程序，不合格的鋼筋嚴(yán)禁進(jìn)入下一道工序。鋼筋的最小混凝土保護(hù)層（鋼筋外圈與混凝土表面之間的間隙）基于國家發(fā)布的相關(guān)規(guī)范來澆筑?；诎惭b需求，先搭建架立筋，其直徑、間距能夠達(dá)到鋼筋網(wǎng)的受力要求。在架立筋上準(zhǔn)確標(biāo)識(shí)鋼筋所處的位置，并根據(jù)標(biāo)識(shí)開展安裝工作，不同鋼筋相連接的部位綁扎不少于兩圈的鋼絲，扎扣及尾端朝向構(gòu)件內(nèi)側(cè)，保護(hù)層墊塊呈梅花形布置，綁扎鋼絲不彎向模板側(cè)?；炷撂鴤}澆筑時(shí)（如巖壁吊車梁、吊頂牛腿梁），施工縫部位的鋼筋應(yīng)跨縫布置，避免相應(yīng)鋼筋接頭布置在施工縫位置。

3 施工工藝質(zhì)量控制要點(diǎn)

3.1 模板施工工藝

由模板對(duì)角邊線為基準(zhǔn)，找到合適的模板開孔位置，這種方式不僅能夠提升開孔精度，也可以提升工作效率。在完成開孔后，借助手挫打磨的方式將分布在開孔周邊的毛刺去除，大幅提升模板孔的加工質(zhì)量。墻體等大面積模板采用1 220 mm×2 440 mm×15 mm 標(biāo)準(zhǔn)清水板為面板，豎肋均采用90 mm×50 mm方鋼，壁厚3 mm，間距200 mm，一些部位選擇方木，橫肋選擇12號(hào)槽鋼，間距為61 mm，通過爬錐連接螺栓固定。模板背楞采用橫豎肋組合成整體進(jìn)行拼裝，提前將背楞組合焊接好并和模板固定，在安裝模板的過程中，要保證面板之間不存在縫隙、錯(cuò)臺(tái)的現(xiàn)象。模板拼縫的嚴(yán)實(shí)程度直接影響到混凝土的外觀質(zhì)量[3]。由于模板拼接面會(huì)存在縫隙，明縫、蟬縫及陰陽角模等位置都不會(huì)嚴(yán)絲合縫，為防止在澆筑混凝土?xí)r出現(xiàn)漏漿的現(xiàn)象，最終采取模板間拼縫采用雙面膠、模板與結(jié)構(gòu)物之間拼縫采用聚氨酯泡沫劑的方式，減少模板結(jié)合處拼縫的影響[4]。在進(jìn)行墻體飾面清水混凝土施工時(shí)，要在相應(yīng)位置按照一定的規(guī)律預(yù)留明縫條。明縫條和底部模板相連，首先把明縫條嵌入到底部模板中，借助汽釘槍將二者鏈接在一起，在澆筑混凝土的過程中，借助清水板壓板壓在明縫條上方，不僅能控制收面高程，還能夠?yàn)槊骺p條提供有效的保護(hù)；澆筑完成后，在上層模板支立前，在明縫條處涂玻璃膠進(jìn)行密封，防止混凝土漏漿。在安裝好一側(cè)的模板之后，將直徑為14 mm 的高強(qiáng)螺栓從模板的孔中穿過并扣上螺母鎖死，在確認(rèn)其達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后，再安裝另一側(cè)的模板。模板安裝完畢后，先封堵交接面縫隙，然后刷脫模劑，以確保拆模后混凝土表面光滑。模板選擇鋼制材料，止水、折角位置需要另外添加木模，其他位置利用鋼模進(jìn)行拼裝。

3.2 混凝土運(yùn)輸

嚴(yán)格按照混凝土配合比進(jìn)行拌制，根據(jù)含水率調(diào)節(jié)拌和用水量，在出機(jī)口處檢測(cè)混凝土塌落度?；炷辽a(chǎn)過程中，由試驗(yàn)人員每4.0 h檢測(cè)1次含水率、混凝土出機(jī)口溫度、拌和用水溫度，檢測(cè)粗、細(xì)骨料直徑、細(xì)度模數(shù)及含泥量，確?；炷涟韬腺|(zhì)量符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場(chǎng)選擇容積為10 m3的攪拌車運(yùn)輸，在此過程中，需要綜合分析混凝土澆筑能力及倉面的實(shí)際情況，保證達(dá)到混凝土澆筑間隙的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)?；炷烈鶆?、連續(xù)地運(yùn)送到澆筑面，防止出現(xiàn)骨料分離、泌水、過于干燥等現(xiàn)象，影響工程質(zhì)量。

3.3 混凝土澆筑

清水混凝土澆筑作業(yè)主要包括攤平、搗實(shí)、抹面、修整多個(gè)環(huán)節(jié)[5]，在貼近混凝土的表面下料，每層的澆筑高度為30 cm，混凝土入倉骨料從正中朝著左右兩側(cè)分料，一旦倉內(nèi)出現(xiàn)了粗骨料堆積的現(xiàn)象，要及時(shí)將其運(yùn)送到砂漿相對(duì)較多或尚未進(jìn)行振搗的混凝土上。在混凝土達(dá)到模板最上方時(shí)，要及時(shí)將分布在模板邊側(cè)的粗骨料及膠凝材料翻送到中間位置加強(qiáng)振搗。同時(shí)，要將分布在中間位置的細(xì)骨料翻送到模板邊側(cè)再次進(jìn)行振搗，這種處理能夠有效減少頂口混凝土的掉皮現(xiàn)象，上一坯層混凝土覆蓋間隔時(shí)長不超過0.5 h。

采用?50 小型插入式振搗器及時(shí)振搗混凝土，振動(dòng)棒移動(dòng)間距宜為40～50 cm，振搗時(shí)間控制在20～30 s 比較合適，振搗強(qiáng)度不宜過大，防止混凝土出現(xiàn)離析的現(xiàn)象。在使用振動(dòng)棒的過程中，要始終秉持“快插慢拔”的原則，以90°插進(jìn)混凝土中，并且插入前一層混凝土中實(shí)施二次復(fù)振，確保剛澆筑的混凝土與之前澆筑的混凝土能夠有效地融為一體，同時(shí)避免出現(xiàn)氣泡。頂層混凝土在30 min 之后要再次振搗，時(shí)間控制在10～15 s。振搗工人應(yīng)進(jìn)入倉面底部進(jìn)行振搗，防止窗口、孔洞盒子底部被漏掉。在澆筑混凝土?xí)r，要及時(shí)將木模板上濺射到的灰漿清除掉，并安排專門的人員站在木板外側(cè)用手錘進(jìn)行輔助振搗，防止出現(xiàn)間隙。

3.4 混凝土收面

完成混凝土澆筑以后，趁混凝土尚未完全干燥之際，要第一時(shí)間安排人員進(jìn)行收倉抹面，在此過程中，要借助全站儀對(duì)頂面高程進(jìn)行測(cè)量，發(fā)現(xiàn)問題時(shí)及時(shí)采取措施，同時(shí)，還要避免預(yù)埋件被混凝土覆蓋。收面流程：首先沿著倉面的一端朝著另一端粗抹，過1.0～2.0 h 后再進(jìn)行細(xì)抹。在進(jìn)行收面工作時(shí)，要將倉面上的積水、浮灰清理掉，對(duì)于面積相對(duì)較大的部位，可以借助抹面機(jī)來處理，提升收面效果。在拆去模板之后，如果發(fā)現(xiàn)影響美觀的缺陷，要第一時(shí)間采取補(bǔ)救措施，制定科學(xué)的補(bǔ)救方案，安排專門的人員進(jìn)行修補(bǔ)。

4 清水混凝土養(yǎng)護(hù)

4.1 混凝土溫控措施

混凝土澆筑體里表溫差應(yīng)不大于25 ℃（里表溫差為澆筑體中心與表層溫度之差，表層為混凝土表面以里50 mm 處）；混凝土澆筑溫度不大于28 ℃；混凝土入倉溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在5～18 ℃；混凝土澆筑體內(nèi)最高溫度不得超過45 ℃；混凝土澆筑體的降溫速率不大于2 ℃/d。

4.2 混凝土養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑過程中，采取分層鋪料的模式進(jìn)行平倉振搗。在混凝土體內(nèi)埋設(shè)溫度傳感器，控制好每一層鋪料的間歇時(shí)間，避免混凝土水化熱集中釋放。在溫度較高的夏天，在墻體頂口位置安裝花灑管，定期噴灑水，讓墻體的濕度維持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，并在混凝土表面覆蓋一層塑料薄膜，避免水分流失；在溫度較低的冬天，可以在混凝土表面蓋上3 層橡塑海綿，保持墻體溫度，防止凍壞?；炷翝仓戤叄瑧?yīng)進(jìn)行澆筑效果檢查，并組織質(zhì)量評(píng)定；并開展QC 活動(dòng)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行總結(jié)、改進(jìn)。

5 結(jié)語

本文通過對(duì)遼寧清原抽水蓄能電站地下廠房清水混凝土施工技術(shù)的深入分析，總結(jié)了該工程的成功經(jīng)驗(yàn)與不足之處，為清水混凝土更好地應(yīng)用到水利水電工程領(lǐng)域提供了借鑒。采用清水混凝土技術(shù)可以一次性達(dá)到混凝土外觀質(zhì)量要求，減少缺陷處理工程量，降低施工成本，節(jié)省勞動(dòng)力投入，在水利水電建設(shè)行業(yè)中，清水混凝土技術(shù)的應(yīng)用潛力巨大。