毛里求斯巴加泰勒大壩取水塔混凝土施工技術(shù)

何超 趙旭東 中國(guó)水利電力對(duì)外有限公司

1.工程概述

巴加泰勒大壩位于毛里求斯中部，水庫(kù)庫(kù)容約1420×104m3，主要建筑物由大壩、取水塔和溢流豎井、泄水廊道、消力池、溢流堰和引水箱涵等組成。取水塔和溢流豎井總高度46.5m，內(nèi)部設(shè)有五層薄壁墻板結(jié)構(gòu)廊室，上游面設(shè)有三個(gè)取水口和一個(gè)泄水底孔。溢流豎井上部為喇叭型溢流面，下部為豎井式跌水結(jié)構(gòu)與泄水廊道相連。為了保證取水塔和溢流豎井（以下統(tǒng)稱(chēng)“取水塔”）整體穩(wěn)定性，按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用水平分層澆筑，每層高度≤2m，共分22層，混凝土總量約19000m3。

2.施工方案

2.1 場(chǎng)地布置及設(shè)備選型

（1）因塔前施工場(chǎng)地有限，只設(shè)置混凝土澆筑場(chǎng)地和木工加工廠。以堆石壩壩面作為臨時(shí)場(chǎng)地，左側(cè)用于施工模板臨時(shí)堆放，右側(cè)設(shè)置鋼筋加工廠。施工臨時(shí)道路布置在取水塔右側(cè)，與一期導(dǎo)流圍堰相結(jié)合，用于施工材料和混凝土運(yùn)輸。

（2）塔前安裝一臺(tái)TC6517B-10型塔基，作業(yè)范圍可覆蓋整個(gè)取水塔，用于施工材料垂直吊運(yùn)。現(xiàn)場(chǎng)配備一臺(tái)50T汽車(chē)吊輔助作業(yè)。在塔基左、右兩側(cè)各布設(shè)一臺(tái)HBT60型混凝土拖泵，對(duì)取水塔混凝土進(jìn)行垂直泵送作業(yè)?，F(xiàn)場(chǎng)配備4臺(tái)混凝土罐車(chē)進(jìn)行混凝土水平運(yùn)輸，單罐容量6m3。

2.2 原材料選擇

取水塔按設(shè)計(jì)強(qiáng)度和澆筑方式采用等級(jí)為C25/40，坍落度為130～150mm的泵送混凝土，主要原材料如下：

骨料：粗骨料來(lái)自于當(dāng)?shù)豥’Hauvillard山采石場(chǎng)，經(jīng)過(guò)破碎篩分后獲得，含輕微黃鐵礦；細(xì)骨料選擇商用來(lái)源。水泥：取水塔為大體積混凝土結(jié)構(gòu)，為了避免水化熱導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生有害裂縫，選擇散裝CMIII/B 32.5N低熱礦渣水泥。外加劑：選用TMS-F1型高效減水劑，以水溶液方式添加至拌合物中，允許摻量為1%，以提高混凝土性能、節(jié)約水泥、降低工程造價(jià)。水：現(xiàn)場(chǎng)河水經(jīng)沉淀后作為混凝土拌合用水，滿(mǎn)足技術(shù)規(guī)范要求。

2.3 混凝土拌合生產(chǎn)

采用HZ120-2F3000L型自落式混凝土拌合站，理論生產(chǎn)率為120m3/h。拌合站位于大壩下游右側(cè)河岸，與取水塔直線距離約500m。開(kāi)倉(cāng)前對(duì)拌合站內(nèi)骨料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)，并按照試驗(yàn)室提供的配料單進(jìn)行配料，投料順序?yàn)椋捍止橇?、水泥、?xì)骨料、水和外加劑，每盤(pán)攪拌時(shí)間控制在120s以?xún)?nèi)。

3.施工工藝流程

在基準(zhǔn)找平混凝土面開(kāi)始主體結(jié)構(gòu)混凝土施工。

3.1 鋼筋加工和安裝

按已批準(zhǔn)的鋼筋配料單進(jìn)行下料和加工，加工好的鋼筋碼放整齊并做好標(biāo)識(shí)，堆放在塔吊回轉(zhuǎn)半徑范圍內(nèi)。鋼筋綁扎主要順序?yàn)椋合劝搴髩Γ葍?nèi)后外。在鋼筋安裝綁扎前，進(jìn)行測(cè)量放線工作。鋼筋下設(shè)砂漿保護(hù)墊塊，按梅花形布置。

3.2 模板安裝

按取水塔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，施工所用模板如下：（1）小型組合鋼模，主要用于底層結(jié)構(gòu)面、室內(nèi)墻壁和底板；（2）多卡平面鋼模，為提升式模板，主要用于垂直外墻和溢流豎井內(nèi)壁，靠爬錐固定和攀升；（3）異型模板，為提升拆移式模板，用于喇叭型溢流結(jié)構(gòu)。

塔基將模板起吊至施工作業(yè)面，由專(zhuān)業(yè)人員立模、安裝、定位、固定，隨后進(jìn)行爬錐定位安裝。

3.3 金屬結(jié)構(gòu)部件和預(yù)埋件安裝

各專(zhuān)業(yè)按既定的施工計(jì)劃，進(jìn)行金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件和預(yù)埋件安裝，開(kāi)倉(cāng)前要確保金屬結(jié)構(gòu)部件和預(yù)埋件類(lèi)型、尺寸、數(shù)量、位置等正確無(wú)誤，避免遺漏。

3.4 混凝土澆筑

在完成倉(cāng)號(hào)驗(yàn)收和各項(xiàng)澆筑準(zhǔn)備后，進(jìn)行混凝土澆筑。澆筑前，預(yù)先泵送1～2m3砂漿對(duì)混凝土泵管進(jìn)行潤(rùn)管?；炷翝仓捎闷戒伔ê团_(tái)階法相結(jié)合，自下（游）而上（游），左右兩側(cè)平行后退的方式進(jìn)行，澆筑程序?yàn)椋轰伭?、平倉(cāng)、振搗。

（1）鋪料。倉(cāng)面較小的部位采用平鋪法，由低到高，水平鋪料。面積較大的倉(cāng)號(hào)澆筑時(shí)，以臺(tái)階法鋪料為主，從一端向另一端邊前進(jìn)、邊加高，逐步向前推進(jìn)并形成層次分明的臺(tái)階，鋪料厚度每層控制在50cm左右，臺(tái)階寬度一般大于1.0m，坡度一般控制在1:2。

（2）平倉(cāng)。采用振搗器平倉(cāng)，在靠近模板和預(yù)埋件部位采用人工振搗平倉(cāng)，使混凝土骨料均勻分布。

（3）振搗。振搗器插入混凝土的間距控制在振搗器有效半徑的1.5倍以?xún)?nèi)，按順序豎直插入混凝土中，振搗時(shí)嚴(yán)禁直接碰撞模板、鋼筋及預(yù)埋件。振搗時(shí)間以混凝土粗骨料不再顯著下沉并開(kāi)始泛漿為止，避免欠振或過(guò)振。

3.5 養(yǎng)護(hù)及拆模

混凝土澆筑完成6～12h后開(kāi)始養(yǎng)護(hù)，用土工布覆蓋并流水養(yǎng)護(hù)至少14d。側(cè)模在混凝土完成終凝1d后即可拆模，拆模時(shí)應(yīng)保證表面及棱角免受損傷。其他受力結(jié)構(gòu)拆模時(shí)間，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)混凝土取樣試塊抗壓強(qiáng)度是否符合規(guī)范要求確定。

4.施工質(zhì)量控制

4.1 選擇合適原材料，優(yōu)化混凝土配合比

本工程，選擇低熱礦渣水泥，通過(guò)添加適量的高效減水劑，來(lái)降低水泥用量。當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)CMIII/B 32.5N水泥供應(yīng)充足，無(wú)需從國(guó)內(nèi)進(jìn)口，降低了施工成本，保證了施工進(jìn)度。

因粗骨料其巖石成因和物化性質(zhì)已定，選擇商業(yè)來(lái)源的細(xì)骨料，能有效降低混凝土中黃鐵礦含量，提高混凝土耐久性能。

通過(guò)試拌和生產(chǎn)試驗(yàn)，不斷優(yōu)化和調(diào)整配合比中水膠比和砂率，使混凝土和易性最佳，以滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)泵送垂直入倉(cāng)方式。

4.2 加強(qiáng)混凝土生產(chǎn)環(huán)節(jié)監(jiān)控

定期對(duì)原材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，測(cè)試性能指標(biāo)?；炷涟韬蜁r(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照試驗(yàn)室提供的配料單進(jìn)行配料和稱(chēng)量，杜絕少配、錯(cuò)配和漏配等情況發(fā)生。定期對(duì)拌合站稱(chēng)量系統(tǒng)進(jìn)行校正，確保其配料稱(chēng)量精確可靠。

拌和時(shí)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行原材料投放順序，原材料投放順序直接影響拌合物性能。攪拌時(shí)間過(guò)短，混凝土和易性差，攪拌時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，易泌水，降低混凝土的可泵性能，影響澆筑質(zhì)量。

4.3 加強(qiáng)混凝土現(xiàn)場(chǎng)澆筑管理

混凝土澆筑作業(yè)是施工重點(diǎn)環(huán)節(jié)。在澆筑前應(yīng)對(duì)倉(cāng)號(hào)進(jìn)行驗(yàn)收和檢查，做好相關(guān)施工記錄并拍照存檔。倉(cāng)內(nèi)保持干凈整潔并灑水潤(rùn)面。

開(kāi)倉(cāng)前應(yīng)充分了解澆筑層結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、面積和方量，選擇合適的澆筑和開(kāi)倉(cāng)時(shí)間，宜在夜間進(jìn)行。根據(jù)混凝土拌和、運(yùn)輸和泵送時(shí)間，合理控制澆筑速度，保證澆筑的連續(xù)性。入倉(cāng)速度太快，模板壓力瞬間增大，加大模板變形風(fēng)險(xiǎn)；入倉(cāng)速度太慢，先澆混凝土不能及時(shí)被覆蓋，易產(chǎn)生施工冷縫。尤其是喇叭口異形結(jié)構(gòu)，嚴(yán)格采用平鋪法和臺(tái)階法相結(jié)合的方式來(lái)均勻分散混凝土對(duì)內(nèi)外模板的側(cè)壓力，安排專(zhuān)人觀測(cè)模板位移和變形，及時(shí)采取有效措施進(jìn)行糾正或補(bǔ)救。

5.施工重點(diǎn)和難度

5.1 各專(zhuān)業(yè)工程相互配合作業(yè)

施工期間應(yīng)根據(jù)施工進(jìn)度計(jì)劃，合理規(guī)劃和安排金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)電設(shè)備和觀測(cè)儀器，訂貨、發(fā)運(yùn)和到場(chǎng)時(shí)間。根據(jù)施工方案做好預(yù)埋件安裝作業(yè)，室內(nèi)大型金屬構(gòu)件和設(shè)備，在各取水室封頂前吊運(yùn)至就近安裝位置，確保無(wú)遺留，以避免后期安裝產(chǎn)生額外費(fèi)用。

5.2 異形結(jié)構(gòu)施工

喇叭口型溢流面是施工重點(diǎn)部位，其模板選擇是關(guān)鍵。為了保證混凝土施工質(zhì)量，經(jīng)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)多方案對(duì)比，最終采用特制的拆移提升式模板系統(tǒng)進(jìn)行施工。該模板系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)分層相一致，分別對(duì)每層模板進(jìn)行拼裝，工藝流程簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟可靠、主要材料重復(fù)利用，保證了施工進(jìn)度和質(zhì)量，安全可靠。

5.3 混凝土防滲要求

一般在水工建筑物中，各水平施工縫之間要設(shè)計(jì)垂直止水來(lái)延長(zhǎng)滲徑，以增加混凝土防滲功能。取水塔各水平施工縫之間未設(shè)置任何形式止水，取水室左、右側(cè)外墻壁厚僅1.0m，淹沒(méi)水深多達(dá)25.0m，這對(duì)混凝土施工質(zhì)量提出更高的要求。嚴(yán)格控制鋼筋加工尺寸和安裝精度，確保鋼筋保護(hù)層厚度；倉(cāng)面鑿毛混凝土骨料要裸露清晰，澆筑時(shí)在薄壁位置預(yù)鋪一層2～3cm砂漿，以增強(qiáng)新老混凝土之間的結(jié)合。

6.結(jié)束語(yǔ)

項(xiàng)目自2017年6月30日完工后，運(yùn)行安全、一切正常。取水塔混凝土結(jié)構(gòu)外觀質(zhì)感好，表面無(wú)錯(cuò)臺(tái)、無(wú)色差、無(wú)蜂窩麻面，接縫平順光滑。各取水室內(nèi)干燥異常，混凝土墻面無(wú)任何浸水和滲漏發(fā)生，防滲效果優(yōu)異。