董傳強(qiáng) 伊成濤 朱昶廣

摘 要：南水北調(diào)東線工程沿途泵站主體機(jī)構(gòu)中存在大體積混凝土結(jié)構(gòu)和較多的異型混凝土結(jié)構(gòu)，在施工過程中給施工企業(yè)帶來比較大的困難和考驗(yàn)，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(yù)防措施和關(guān)鍵技術(shù)控制做不好，對(duì)施工企業(yè)形象和經(jīng)濟(jì)均帶來較大的損失。

關(guān)鍵詞：南水北調(diào)；大體積混凝土；關(guān)鍵技術(shù)；溫控措施

1 前言

南水北調(diào)東線工程沿途泵站大部分設(shè)計(jì)為立式軸流泵，揚(yáng)程高、流量大，泵房?jī)?nèi)部自下而上為泵站底板、進(jìn)水流道層、水泵層、出水流道層、聯(lián)軸層和電機(jī)層。泵房混凝土設(shè)計(jì)整體高度大，自泵房底板至電機(jī)層混凝土結(jié)構(gòu)高度達(dá)20米多，主體機(jī)構(gòu)中存在大體積混凝土結(jié)構(gòu)和較多的異型混凝土結(jié)構(gòu)，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(guān)預(yù)防技術(shù)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(chǎn)生的機(jī)理

（1）由于泵房底板厚度較厚，若不對(duì)該部位進(jìn)行保溫，混凝土表面早期（前3天）出現(xiàn)的最大拉應(yīng)力將超出混凝土允許抗拉強(qiáng)度，有可能會(huì)導(dǎo)致“由表及里”型裂縫。早期內(nèi)外溫差與表面拉應(yīng)力密切相關(guān)。

（2）當(dāng)混凝土的澆筑溫度為28℃時(shí)，底板內(nèi)部最高溫度將有可能達(dá)到55℃～60℃，甚至超過60℃。若早期溫度過高，基礎(chǔ)溫差過大，勢(shì)必會(huì)增大后期底板內(nèi)部拉應(yīng)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(nèi)埋設(shè)冷卻水管有效降低內(nèi)部溫度；（2）表面覆蓋保溫材料降低內(nèi)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(qiáng)混凝土保濕養(yǎng)護(hù)防止底板表面因水分蒸發(fā)過快導(dǎo)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(dāng)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(yīng)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(nèi)部最高溫升。在泵站底板綁扎鋼筋的同時(shí)布設(shè)2層￠5cm的塑料管，排距70cm，間距285cm，每層為一個(gè)蛇形布置的閉合循環(huán)圈。進(jìn)出水口設(shè)底板兩測(cè)。抽取深層地下水作為冷卻水，循環(huán)水經(jīng)出水口排入附近排水井。為保證降溫效果每個(gè)閉合圈的長(zhǎng)度不超過200m。

澆筑完成及時(shí)通水冷卻。通過調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門開度，控制進(jìn)出水溫度，混凝土降溫期降溫速度不超過1℃/d，水流方向應(yīng)每24小時(shí)調(diào)換1次。通過該措施有效削減水化熱升溫，降低混凝土內(nèi)外溫差，使其滿足設(shè)計(jì)要求即混凝土內(nèi)外最大溫差不超過20℃。通水冷卻時(shí)間為混凝土內(nèi)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(jìn)入攪拌罐時(shí)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(jī)口溫度仍不能滿足要求時(shí)對(duì)碎石噴淋地下水進(jìn)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(yīng)急備用電源和設(shè)備搶修工要處于待命狀態(tài)， 三級(jí)質(zhì)檢和試驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，加強(qiáng)生產(chǎn)統(tǒng)一調(diào)度指揮，確?？焖龠B續(xù)澆筑。層間臺(tái)階覆蓋時(shí)間控制在2小時(shí)以內(nèi)，保證澆筑強(qiáng)度，爭(zhēng)取按計(jì)劃澆筑時(shí)間收面。

（5）確保混凝土層間結(jié)合良好預(yù)防內(nèi)部裂縫。預(yù)先布置好混凝土卸料點(diǎn)和卸料次序，加強(qiáng)卸料指揮，加強(qiáng)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(nèi)部質(zhì)量均一、密實(shí)，層間結(jié)合良好，防止混凝土內(nèi)部產(chǎn)生薄弱面或初始裂縫。

（6）表面保溫保濕，預(yù)防表面裂縫。澆筑到收倉線后及時(shí)進(jìn)行表面抹、壓收面，然后立即用一層復(fù)合土工膜對(duì)外露表面覆蓋嚴(yán)實(shí)，以保溫保濕，快速提高表面溫度，減小內(nèi)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(shí)混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到最高，也是內(nèi)外溫差最大時(shí)間，此時(shí)由于混凝土齡期短，抗裂能力較差，最易產(chǎn)生表面裂縫。因此，務(wù)必落實(shí)責(zé)任，做好混凝土表面保溫保濕工作。

（7）混凝土溫度檢測(cè)。為實(shí)時(shí)監(jiān)控混凝土內(nèi)部溫度，在混凝土中部埋設(shè)混凝土測(cè)溫計(jì)。分多排布置，每個(gè)測(cè)點(diǎn)應(yīng)分層布設(shè)3個(gè)溫度計(jì)，在距頂面和底面10cm處各布置1個(gè)，底板中間布置1支。進(jìn)出水口配備溫度計(jì)測(cè)量水溫。測(cè)溫時(shí)間不少7天。每2小時(shí)監(jiān)測(cè)混凝土及冷卻水溫度。

3 異型混凝土結(jié)構(gòu)模板制作、安裝、加固施工關(guān)鍵技術(shù)

泵房進(jìn)出水流道混凝土結(jié)構(gòu)均為異型混凝土結(jié)構(gòu)，形狀不規(guī)則，呈傾斜狀，這對(duì)混凝土模板制作、安裝、加固帶來困難。針對(duì)進(jìn)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(chǎng)放樣制作內(nèi)胎木模，為保證外觀質(zhì)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?qǐng)A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(nèi)模板采用小型組合鋼模板，流道內(nèi)模、進(jìn)人孔及廊道內(nèi)中墩門洞等部位異型模板在工地現(xiàn)場(chǎng)用木模制作，木模成型完畢，表面噴塑。

（2）流道內(nèi)模制作：流道層模板工程的重點(diǎn)及難點(diǎn)就是流道內(nèi)模制作安裝，根據(jù)進(jìn)水流道單線圖及進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)表，流道模板制作如下：

首先在工地木工場(chǎng)搭設(shè)腳手架，用于放大樣及拼裝模板，腳手架底層平木板按進(jìn)水流道下邊線坐標(biāo)布置，鋼管底部按進(jìn)水流道斷面數(shù)據(jù)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(jìn)水流道上邊線坐標(biāo)布置，鋼管頂部按進(jìn)水流道數(shù)據(jù)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(dú)做出，均作成1/4圓，對(duì)應(yīng)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(diǎn)間豎向距離和設(shè)計(jì)尺寸相等后上下加固在一起。將每個(gè)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(dāng)流道漸變至標(biāo)準(zhǔn)圓時(shí)，每一斷面按兩個(gè)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(biāo)準(zhǔn)后，選擇合理長(zhǎng)度分節(jié)，把每一節(jié)按左右兩側(cè)分別連成一個(gè)整體。

（3）流道模板運(yùn)輸與安裝。流道內(nèi)模由10T拖盤車運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，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(jìn)水流道單線圖放大樣，焊接三道鍍鋅角鋼做為支撐點(diǎn)。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(shè)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(zhǎng)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(biāo)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(shí)）、層高垂直度不大于8mm（全高大于5m時(shí)）。模板加工和組裝過程中嚴(yán)格測(cè)控內(nèi)模外形尺寸、表面平整度和安裝精度在允許偏差之內(nèi)。

（5）流道層模板立模。立模時(shí)首先按墩墻立模線立墩墻側(cè)模，嚴(yán)格控制側(cè)模頂高程，注意和頂板模板的銜接，側(cè)模模板采用Φ12對(duì)銷螺栓對(duì)拉對(duì)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(jù)定型鋼模板尺寸鋪設(shè)縱向和橫向10cm×10cm方木，模板鋪設(shè)在10cm×10cm方木上，模板鋪設(shè)完畢，用水準(zhǔn)儀測(cè)量模板面高程，利用碗扣腳手架上微調(diào)絲桿調(diào)整模板面高程，以保證模板面高程為設(shè)計(jì)頂板底面高程。中墩及縫墩處通道門模板采用內(nèi)場(chǎng)制作的定型木模作內(nèi)模，墩墻側(cè)面模板夾定型內(nèi)模，此處要注意側(cè)模和內(nèi)模接縫要嚴(yán)密。流道頂板處進(jìn)人孔采用內(nèi)場(chǎng)制作的定型木模，模板安裝時(shí)由測(cè)量人員在頂板底模上放出人孔位置，進(jìn)人孔模板設(shè)計(jì)位置要求安裝在頂板底模上，進(jìn)人孔模板加固依靠四角鋼筋網(wǎng)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(cè)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(nèi)側(cè)及中墩采用鋼管網(wǎng)絡(luò)支架固定。墩墻模板對(duì)拉桿采用φ16套絲桿，對(duì)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(diào)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(guān)鍵技術(shù)控制

4.1 混凝土澆筑關(guān)鍵施工要點(diǎn)

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(chǎn)生冷縫。整個(gè)倉面從一側(cè)向另一側(cè)推進(jìn)，從中間向前后推進(jìn)。整個(gè)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(shí)間為8h。底板倉面澆筑時(shí)間要求必須小于8h。實(shí)際澆筑過程中底板倉面，計(jì)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(jìn)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(jìn)水流道頂板安裝三道絲網(wǎng)，混凝土澆至攔截處時(shí)拆除鋼絲網(wǎng)保證混凝土的連續(xù)性。

4.3 砼平倉、振搗、抹面

砼澆筑時(shí)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(diǎn)梅花型排列，逐點(diǎn)移動(dòng)，移動(dòng)間距30～40cm，振動(dòng)上層時(shí)應(yīng)插入下層約5cm，每一振點(diǎn)的振動(dòng)持續(xù)時(shí)間以振至砼不再下沉并無氣泡冒出為止，同時(shí)防止砼過振。在前一批砼尚末振搗密實(shí)之前，不得在上部增加新的砼。對(duì)某些特殊部位，如模板、預(yù)埋件等附近砼，特別仔細(xì)地進(jìn)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(fù)其責(zé)。砼澆筑完畢，加強(qiáng)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(shí)、光潔、平整。

5 結(jié)束語

山東南水北調(diào)大型泵站大體積混凝土和異型混凝土結(jié)構(gòu)較多，在建設(shè)管理和施工中總結(jié)了簡(jiǎn)便有效的預(yù)防內(nèi)部裂隙和表層裂縫等方面的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過施工過程的探索和驗(yàn)證，只要在施工過程中做好關(guān)鍵技術(shù)控制、預(yù)防措施，均能達(dá)到混凝土內(nèi)部密實(shí)無裂隙、表面光滑美觀的效果。

參考文獻(xiàn)：

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