南水北調大型泵站大體積及異型混凝土結構施工關鍵技術控制

董傳強 伊成濤 朱昶廣

摘 要：南水北調東線工程沿途泵站主體機構中存在大體積混凝土結構和較多的異型混凝土結構，在施工過程中給施工企業(yè)帶來比較大的困難和考驗，特別是施工中混凝土溫控防裂措施、異型模板制作安裝、混凝土的澆筑工藝等方面。預防措施和關鍵技術控制做不好，對施工企業(yè)形象和經濟均帶來較大的損失。

關鍵詞：南水北調；大體積混凝土；關鍵技術；溫控措施

1 前言

南水北調東線工程沿途泵站大部分設計為立式軸流泵，揚程高、流量大，泵房內部自下而上為泵站底板、進水流道層、水泵層、出水流道層、聯(lián)軸層和電機層。泵房混凝土設計整體高度大，自泵房底板至電機層混凝土結構高度達20米多，主體機構中存在大體積混凝土結構和較多的異型混凝土結構，在施工過程中給施工企業(yè)帶來比較大的困難，在施工中混凝土溫控防裂措施、異型模板制作安裝、混凝土的澆筑工藝等方面均要求施工企業(yè)做好相關預防技術措施。

2 大型泵站底板大體積混凝土施工溫控防裂措施。

2.1 泵房底板裂縫產生的機理

（1）由于泵房底板厚度較厚，若不對該部位進行保溫，混凝土表面早期（前3天）出現(xiàn)的最大拉應力將超出混凝土允許抗拉強度，有可能會導致“由表及里”型裂縫。早期內外溫差與表面拉應力密切相關。

（2）當混凝土的澆筑溫度為28℃時，底板內部最高溫度將有可能達到55℃～60℃，甚至超過60℃。若早期溫度過高，基礎溫差過大，勢必會增大后期底板內部拉應力，有可能出現(xiàn)“由里及外”型貫穿性裂縫。

2.2 泵房底板混凝土溫控方法

（1）底板內埋設冷卻水管有效降低內部溫度；（2）表面覆蓋保溫材料降低內外溫差；（3）通過高堆骨料、深層地下水拌合有效降低混凝土初期溫度；（4）加強混凝土保濕養(yǎng)護防止底板表面因水分蒸發(fā)過快導致干縮開裂；（5）優(yōu)化砼配合比，配置低水化熱高延伸率混凝土，適當摻加粉煤灰，降低水化熱并采用較小的水灰比，以降低溫度應力。

2.3 泵房底板混凝土溫控措施

（1）做好冷卻通水降低混凝土內部最高溫升。在泵站底板綁扎鋼筋的同時布設2層￠5cm的塑料管，排距70cm，間距285cm，每層為一個蛇形布置的閉合循環(huán)圈。進出水口設底板兩測。抽取深層地下水作為冷卻水，循環(huán)水經出水口排入附近排水井。為保證降溫效果每個閉合圈的長度不超過200m。

澆筑完成及時通水冷卻。通過調節(jié)進水閥門開度，控制進出水溫度，混凝土降溫期降溫速度不超過1℃/d，水流方向應每24小時調換1次。通過該措施有效削減水化熱升溫，降低混凝土內外溫差，使其滿足設計要求即混凝土內外最大溫差不超過20℃。通水冷卻時間為混凝土內外溫差不超過20℃為止。

（2）采用深層地下水拌制混凝土。采用深度20m以下的地下水拌制混凝土，盡量做到隨抽隨用，盡可能減少水溫回升。進入攪拌罐時水溫可控制在15～17℃。

（3）降低骨料溫度。砂、碎石采用高堆深取法，堆高6～8m以上。混凝土出機口溫度仍不能滿足要求時對碎石噴淋地下水進一步降溫。

（4）控制澆筑升溫。加快澆筑速度，采用大型混凝土拌合站配混凝土輸送泵連續(xù)入倉，配足施工資源、各崗位工種，尤其是應急備用電源和設備搶修工要處于待命狀態(tài)， 三級質檢和試驗人員現(xiàn)場嚴把質量關，加強生產統(tǒng)一調度指揮，確?？焖龠B續(xù)澆筑。層間臺階覆蓋時間控制在2小時以內，保證澆筑強度，爭取按計劃澆筑時間收面。

（5）確?；炷翆娱g結合良好預防內部裂縫。預先布置好混凝土卸料點和卸料次序，加強卸料指揮，加強混凝土平倉振搗，防止骨料分離，防止漏振欠振和薄邊角部位脫空，保證混凝土內部質量均一、密實，層間結合良好，防止混凝土內部產生薄弱面或初始裂縫。

（6）表面保溫保濕，預防表面裂縫。澆筑到收倉線后及時進行表面抹、壓收面，然后立即用一層復合土工膜對外露表面覆蓋嚴實，以保溫保濕，快速提高表面溫度，減小內外溫差，防止出現(xiàn)早期表面干縮裂縫。一般澆筑后1～3天時混凝土內部溫度達到最高，也是內外溫差最大時間，此時由于混凝土齡期短，抗裂能力較差，最易產生表面裂縫。因此，務必落實責任，做好混凝土表面保溫保濕工作。

（7）混凝土溫度檢測。為實時監(jiān)控混凝土內部溫度，在混凝土中部埋設混凝土測溫計。分多排布置，每個測點應分層布設3個溫度計，在距頂面和底面10cm處各布置1個，底板中間布置1支。進出水口配備溫度計測量水溫。測溫時間不少7天。每2小時監(jiān)測混凝土及冷卻水溫度。

3 異型混凝土結構模板制作、安裝、加固施工關鍵技術

泵房進出水流道混凝土結構均為異型混凝土結構，形狀不規(guī)則，呈傾斜狀，這對混凝土模板制作、安裝、加固帶來困難。針對進水流道模板制作、安裝、加固施工提出以下控制措施。

（1）模板選型：流道蝸殼部分現(xiàn)場放樣制作內胎木模，為保證外觀質量表面噴塑。流道墩墻直面模板全部采用竹膠板，中墩、縫墩、隔墩圓頭及胸墻圓弧段采用定型鋼模板，排水廊道、檢修間墩墻及頂板全部選用竹膠板，排水廊道后空箱內模板采用小型組合鋼模板，流道內模、進人孔及廊道內中墩門洞等部位異型模板在工地現(xiàn)場用木模制作，木模成型完畢，表面噴塑。

（2）流道內模制作：流道層模板工程的重點及難點就是流道內模制作安裝，根據進水流道單線圖及進水流道斷面數(shù)據表，流道模板制作如下：

首先在工地木工場搭設腳手架，用于放大樣及拼裝模板，腳手架底層平木板按進水流道下邊線坐標布置，鋼管底部按進水流道斷面數(shù)據表提供斷面固定5cm×10cm方木，方木下底面加2cm后（木板厚度）為流道底板面；流道上層平鋼管按進水流道上邊線坐標布置，鋼管頂部按進水流道數(shù)據表提供斷面固定5cm×10cm方木，方木頂面加2cm后（木板厚度）為流道頂板底面（如圖1）。

過渡圓按斷面單獨做出，均作成1/4圓，對應斷面和直段方木相切，并和直段方木加固在一起，校核上下兩切點間豎向距離和設計尺寸相等后上下加固在一起。將每個斷面拼裝完畢后，按斷面掛線，把方木框多余部分刨除（如圖2）。

當流道漸變至標準圓時，每一斷面按兩個半園制作，斷面間掛線連接，多余部分刨除。每一斷面連成整體做標準后，選擇合理長度分節(jié)，把每一節(jié)按左右兩側分別連成一個整體。

（3）流道模板運輸與安裝。流道內模由10T拖盤車運至施工現(xiàn)場，人工配合50噸吊車安裝就位。模板安裝前在主廠房底板上按進水流道單線圖放大樣，焊接三道鍍鋅角鋼做為支撐點。為保證流道模板澆筑過程中不上浮移位，在流道模板的上部加設鋼絞線作為加固帶，加固帶與底板鋼筋聯(lián)成整體，確保流道模板不移位。

（4）模板尺寸控制。流道模板按照 《泵站施工規(guī)范》（SL234-1999）要求制作加工。模板制作長寬允許偏差不超過±3mm，相鄰兩板高差不超過1mm，平面刨光模板局部平整度不超過1.5mm/米；模板安裝中心軸線偏差不超過5mm，相鄰兩板高差不超過2mm，底模上表面標高允許偏差不超過±5mm，層高垂直度不大于6mm（全高不大于5m時）、層高垂直度不大于8mm（全高大于5m時）。模板加工和組裝過程中嚴格測控內模外形尺寸、表面平整度和安裝精度在允許偏差之內。

（5）流道層模板立模。立模時首先按墩墻立模線立墩墻側模，嚴格控制側模頂高程，注意和頂板模板的銜接，側模模板采用Φ12對銷螺栓對拉對撐加固，頂板模板支撐采用萬能碗扣腳手架支撐，腳手架頂部根據定型鋼模板尺寸鋪設縱向和橫向10cm×10cm方木，模板鋪設在10cm×10cm方木上，模板鋪設完畢，用水準儀測量模板面高程，利用碗扣腳手架上微調絲桿調整模板面高程，以保證模板面高程為設計頂板底面高程。中墩及縫墩處通道門模板采用內場制作的定型木模作內模，墩墻側面模板夾定型內模，此處要注意側模和內模接縫要嚴密。流道頂板處進人孔采用內場制作的定型木模，模板安裝時由測量人員在頂板底模上放出人孔位置，進人孔模板設計位置要求安裝在頂板底模上，進人孔模板加固依靠四角鋼筋網支撐塞牢。

（6）墩墻模板加固。墩墻模板以鋼管為縱橫圍檁，兩邊墩外側采用雙排腳手，以鋼管斜撐打入土中保證腳手架的穩(wěn)定，用鋼管將模板的圍檁與腳手相連，加固模板。邊墩內側及中墩采用鋼管網絡支架固定。墩墻模板對拉桿采用φ16套絲桿，對拉桿縱向間距為80cm，橫向間距為60cm。在流道頂板和空箱頂板下搭鋼管滿堂腳手，支架間距為90×90cm，支架頂部安裝可調的頂托，下部安裝底托，在垂直鋼管方向鋪尺寸為10×10cm的木方，作為頂板底部支撐。

4 大體積混凝土澆筑關鍵技術控制

4.1 混凝土澆筑關鍵施工要點

泵站主泵房底板澆筑方量和面積大，底板高度高，要避免砼初凝產生冷縫。整個倉面從一側向另一側推進，從中間向前后推進。整個倉面分層澆筑，施工中混凝土斜面的坡度不大于1/3，從澆筑層下端開始，逐漸上移。澆筑加入HPC-GYJ緩凝劑，初凝時間為8h。底板倉面澆筑時間要求必須小于8h。實際澆筑過程中底板倉面，計劃從右到左、從下至上，分區(qū)分層澆筑。

4.2 出水流道及頂板的澆筑工藝

進水流道及豎井底部澆筑從右到左均衡上升，防止因受力不均造成模板位移。頂板從右到左斜坡式澆筑，進水流道頂板安裝三道絲網，混凝土澆至攔截處時拆除鋼絲網保證混凝土的連續(xù)性。

4.3 砼平倉、振搗、抹面

砼澆筑時從右至左從低處向高處澆筑，下料高度超過2m的部位安裝溜筒。砼澆筑采取人工平倉，插入式振搗器振搗，振搗器快插慢拔，插點梅花型排列，逐點移動，移動間距30～40cm，振動上層時應插入下層約5cm，每一振點的振動持續(xù)時間以振至砼不再下沉并無氣泡冒出為止，同時防止砼過振。在前一批砼尚末振搗密實之前，不得在上部增加新的砼。對某些特殊部位，如模板、預埋件等附近砼，特別仔細地進行操作，振搗捧不觸及鋼筋、埋件且與模板留有一定間隙。砼澆筑過程中安排鋼筋工、模板工值班，各負其責。砼澆筑完畢，加強砼面的收面工作，收面工作要求用木搓板至少搓平兩遍，鋼壓板至少壓光3遍，以保證成型砼表面密實、光潔、平整。

5 結束語

山東南水北調大型泵站大體積混凝土和異型混凝土結構較多，在建設管理和施工中總結了簡便有效的預防內部裂隙和表層裂縫等方面的經驗，經過施工過程的探索和驗證，只要在施工過程中做好關鍵技術控制、預防措施，均能達到混凝土內部密實無裂隙、表面光滑美觀的效果。

參考文獻：

[1] GB50204-2002.混凝土結構設計規(guī)范[S].

[2] 混凝土結構工程施工質量驗收規(guī)范[S].

[3] SL234-1999.泵站施工規(guī)范[S].