南水北調金湖站工程流道混凝土冬季澆筑施工質量控制

趙才全 陳宗橋 郭 軍

(江蘇省南水北調金湖站工程建設處 淮安 211600)

1 工程概況

金湖站為南水北調東線第一期工程第二梯級站，位于江蘇省金湖縣銀集鎮境內，三河攔河壩下的金寶航道輸水線上。泵站設計流量為150m3/s，安裝5臺套燈泡貫流泵，總裝機容量為11000kW。采用平直管進出水流道，泵房內5臺機組呈一列式布置于二塊底板上(3臺一聯，2臺一聯)，底板順水流向長33.5m，總寬度48.02m，機組中心距9.2m(見圖1～圖2)。金湖站流道澆筑時正值嚴冬時節，施工單位通過優化澆筑方案、采取內冷卻外保溫、嚴格質量管理等措施，順利完成了流道澆筑，保證了澆筑質量。

圖1 金湖站主泵房縱剖面

圖2 金湖站流道層平面

2 主要施工方法

2.1 模板工程

進出水流道層直線段、中墩以及導流隔墩采用多層板配置，多層板厚度為14mm，表面光滑無凹坑、皺折和其他表面缺陷。站墩上下游圓頭部位模板采用定制異形木模加保麗板飾面，立模前清理干凈并涂脫模劑。

進出水流道異形部位木模板在加工場按1∶1 放樣，放樣時根據設計圖紙提供的剖面制作相應的龍骨，并預留2.5cm 厚模板尺寸，在搭好的平臺上等距離放線拼裝龍骨，模板覆蓋成型，為保證模板外表面平順和光滑，采用在成型模板表面貼一層優質成品噴塑板，接縫部位、木模板尖角部位板縫等地方批膩子、打磨、再刷清漆的施工方案。該方案可有效避免以往直接在板縫上抹膩子不光滑、有凹凸不平等不足，增加鏡面效應。

2.2 腳手架工程

現澆進出水流道混凝土頂板腳手架為承重腳手架。經受力計算，腳手架采用外徑4.8cm、壁厚3.0mm鋼管，連接件為鑄鐵扣件，立桿縱向、橫向間距均為100cm。實際搭設時，立桿的縱向間距控制在80cm 以內，另將三聯孔承重腳手架相連成整體，使得承重腳手架的穩定性得到進一步加強。

2.3 混凝土工程

混凝土澆筑機具選用35m3/h、50m3/h 拌和樓各1套，分別配備80m3/h 混凝土輸送泵各1臺，通過泵管輸送至47m 汽車泵集料斗內，再由47m 汽車泵輸送至倉面各布料口。澆筑采用由南向北分坯澆筑法，分層厚度按30cm 控制，布料均勻，平行上升。

泵站進出水流道的每個邊墩和縫墩各設置6個布料口，每個中墩各設置7個布料口，每個隔墩各設置1個布料口，三聯孔進出水流道澆筑倉面共設置26個布料口;兩聯孔進出水流道澆筑倉面共設置19個布料口(見圖3)。

圖3 金湖站三聯孔流道澆筑倉面平面布置

3 主要質量控制

3.1 原材料選用

水泥:選用P.O 42.5 散裝水泥，水泥細度、凝結時間、安定性、抗壓及抗折等指標均滿足規范要求;

黃砂:選用駱馬湖砂，細度模數為2.4～3.0，含泥量小于1%;

碎石:選用盱眙產碎石，碎石為5～40mm 連續級配，含泥量及壓碎值指標滿足規范要求;

鋼材:選用螺紋鋼，其屈服強度、抗拉強度、伸長率等檢測指標滿足規范要求;

外加劑:采用HB-1 冬季型高效泵送劑;

粉煤灰:采用優質粉煤灰;

混凝土抗裂纖維:采用復合纖維。

3.2 優化混凝土配合比

流道混凝土設計強度等級C25，抗滲等級W6，抗凍等級F50。

優化混凝土配合比(見下表)，在滿足混凝土強度、耐久性及和易性的前提下，摻入粉煤灰和冬季型高效泵送劑，改善混凝土骨料級配，減少單位水泥用量，降低水化熱，延緩混凝土水化熱峰值時間。

金湖站流道混凝土配合比表

在混凝土中摻入PP(聚丙烯纖維)-PAN(聚丙烯纖維)-PVA(聚丙烯纖維)復合纖維(摻量為1.2kg/m3)抗裂，摻入比為4∶3∶3，以提高混凝土抗裂性能。

嚴格控制混凝土拌和加水量，在澆筑過程中勤測混凝土坍落度，防止混凝土過稀造成表面干縮裂縫，混凝土的坍落度控制在12～14cm 以內。

3.3 提高混凝土入倉溫度

a.經現場測量地下水溫度約17℃左右，混凝土拌和用水采用地下水，以提高混凝土入倉溫度。混凝土入倉時，入倉溫度達到10℃以上，上一層覆蓋時下一層混凝土溫度不低于3℃。當氣溫過低時且當混凝土入倉溫度達不到要求時，采用熱水拌和。

b.從混凝土輸送泵出口至澆筑現場的輸送管道在澆筑前用土工布和草包包裹和覆蓋，減少混凝土輸送過程中的溫度損失。

c.攪拌機前后臺的入口做好遮擋。在第一盤混凝土料攪拌前，先用井水沖洗攪拌機進行預熱2min，延長攪拌時間為常溫攪拌時間的1.5 倍，即為135s。

3.4 預埋冷卻水管

因冬季外部氣溫較低，為有效降低混凝土內部溫度，減少混凝土內外溫差，澆筑前布設了散熱性能較好的聚乙烯高強鋼絲襯塑料質冷卻水管(見圖4)，水管外徑5cm，壁厚2mm。水管均按水平布設，層距0.5m，管邊距墻面0.5m，在進、出水流道墩頭等異形部位，冷卻水管采用環形布置。進出水口間隔布設。

圖4 三聯孔流道層冷卻水管布置

為了有效監控進出水流道混凝土內外溫差，在進出水流道及邊墩內布設6 組測溫元件(見圖5)。定時定人測量混凝土的內部溫度及表面溫度，澆筑后的前3 天，每間隔2h 測量一次，3 天后每間隔6h 測量一次，并做好記錄。

3.5 落實混凝土外部保溫措施

圖5 測溫元件平面布置

為保證混凝土外部溫度晝夜溫差，提高混凝土外部溫度，減少內外溫差，在澆筑倉面及模板外側搭設保溫棚。利用搭設的腳手架作為保溫棚鋼管骨架，棚面中間高，南北兩側低，坡比為1∶8，保溫棚骨架上面和側面覆蓋包裹聚乙烯薄膜并用木板條固定牢固，在聚乙烯薄膜上面再覆蓋一層土工布或草包。大棚內部用紅外線電加熱器、煤炭爐蒸開水升溫蓄熱養護。流道頂板混凝土澆筑收面完畢后采用“兩層塑料薄膜+土工織物+草簾覆蓋”的保溫措施。

3.6 改善混凝土約束條件

對泵站站身進行合理的分層，減輕新舊混凝土的約束作用，減少約束范圍;合理安排施工工序，縮短施工分層之間的混凝土澆筑時間，以減輕混凝土的約束作用。

4 檢查、觀測

4.1 混凝土內外溫度觀測

通過對預埋測溫元件的連續觀測數據分析，內部通冷卻水、外搭保溫大棚有效起到了內部降溫、外部保溫作用。據統計，內部最高溫度為28.3℃，發生在澆筑3天后的第W5號測溫點，對應W6號點溫度為21.9℃，溫差6.4℃;外部最低溫度4.8℃，發生在澆筑后第7 天的第W1號測溫點，對應W2號點溫度為11.0℃，溫差6.2℃。內外最大溫差20.1℃，最小溫差5℃。

4.2 混凝土強度檢測及外觀檢查

經留樣試壓，混凝土28 天抗壓強度滿足設計要求。流道混凝土拆模后，除局部表面干縮裂縫和氣孔以外，混凝土表面色澤均勻，流道異形段平滑圓順，平直段棱角分明，未出現貫穿裂縫和超過0.2mm的混凝土裂縫。

5 結 語

流道是泵站土建的核心部位。由于澆筑流道大體積混凝土正值冬季，金湖站在制定詳細的混凝土澆筑方案的基礎上，通過在混凝土內部通地下水冷卻、外部搭設保溫大棚及大棚內加熱升溫的方法，嚴格控制混凝土內外溫差，在混凝土裂縫控制方面收到了很好的澆筑效果，應用泵車澆筑提高了澆筑效率，為類似工程的混凝土澆筑提供了良好的借鑒經驗。