鍋爐特大體積混凝土基礎施工技術研究——以靈武電廠二期2×1000MW工程4#鍋爐筏板基礎為例

陶 明

（中電投 寧夏能源鋁業中衛新能源有限公司，寧夏 中衛755000）

0 引言

大體積混凝土工程常常運用在工程的底板基礎混凝土中，底板長期處于地下，因此對混凝土的各種性能，特別是耐久性要求較高。寧夏靈武電廠二期2×1000MW工程4#鍋爐東西向K0～K7軸間距74800mm，南北向1/14～1/21軸間距70000mm。鍋爐基礎由樁承臺、基礎柱段組成。主要基礎及柱段通過抗震板墻連接，其他基礎通過基礎連梁連接，共16個樁承臺，承臺CT-10、CT-11為筏板基礎，為大體積混凝土。其中CT-11為特大型筏板基礎，截面尺寸為46000mm（長）×32800mm（寬）×3200mm（高），體積為 4828m3，混凝土標號為C45。

1 施工特點和難點分析

本工程基礎CT-11的主要特點是面積大、斷面高、鋼筋多而密，總混凝土量達到4830m3，施工難度比較大，主要表現在：

1）基礎面積大、厚度達到3.2m，大體積混凝土施工，由于混凝土內部與表面散熱速率不一樣，在其表面形成較大的溫度梯度，從而引起較大的表面拉應力，必須通過合理的措施來降低水化熱，防止溫度差裂縫的出現。

2）混凝土一次性澆筑量大，必須合理組織澆筑方案，避免混凝土澆筑過程中出現施工冷縫。

3）混凝土成型后，前期升溫速度快，必須做好混凝土表面保溫及保濕工作，避免出現由于溫差引起的表面溫度裂縫。

2 應對措施

本次施工結合業主提出的靈武電廠二期工程確保國優金獎，重點解決施工工藝，確保拆模后混凝土外觀工藝一流，關鍵解決大體積混凝土的溫度裂縫。針對此種情況，項目部召開多次專題會，從技術角度進行各項優化工作，主要從以下方面入手：

1）本次混凝土體積大，強度等級高，況且寧夏本地不生產礦渣硅酸鹽水泥，按常規混凝土配合比，水泥用量大，混凝土的絕熱逢值高，增大了混凝土溫度裂縫的可能性。

2）混凝土澆注施工組織，4800多方混凝土一次澆注成型，無論是拌合站的拌合能力，澆注期間的材料供應，還是水平運輸能力，混凝土布料，都是比較大的難題。為避免混凝土施工期間產生冷鋒，高效減水劑的緩凝時間控制在10-12小時之間。

3）混凝土的保溫養護。

2.1 原材料及技術性能

水泥：采用寧夏青銅峽水泥廠生產的青銅峽牌P.O42.5級散裝水泥。

粉煤灰：采用寧夏大壩電廠生產的Ⅱ級粉煤灰。

礦粉：采用內蒙生產的S75級礦粉。

砂：采用寧夏吳忠關馬湖產細度模數為2.2，含泥量為2.1%的山砂和寧夏靈武產細度模數為3.2，含泥量為2.6%的水洗砂。

碎石：采用寧夏靈武當地產5～25mm破碎石。

外加劑：為保證C45混凝土的強度（需降低混凝土拌和用水量），采用了聚羧酸高效減水劑。凌海華瑞M5-AST聚羧酸高效減水劑，減水率為 22%，推薦摻量為 0.9～1.5%。

2.2 砼熱工及養護計算

1）絕熱溫升計算

式中：Th——混凝土的絕熱溫升（℃）；mc——每m3混凝土的水泥用量，取374kg/m3；Q——每千克水泥28d水化熱，取375kJ/kg；C——混凝土比熱，取0.97[kJ/（kg·k）]；ρ——混凝土密度，取2400（kg/m3）；е——為常數，取2.718；t——混凝土的齡期（d）；m——系數、隨澆筑溫度改變，取0.384；

計算結果如下表1：

表1 不同齡期的絕熱溫升

2）混凝土內部中心溫度計算

式中：T1（t）——t齡期混凝土中心計算溫度，是混凝土溫度最高值；Tj——混凝土澆筑溫度，為23.4℃；ξ（t）——t齡期降溫系數，取值如表2所示。

表2 不同齡期時的ξ值

計算結果如下表3：

表3 不同齡期混凝土中心計算溫度

由表3可知，砼第9d左右內部溫度最高，則驗算第9d砼溫差。

3）混凝土養護計算

混凝土表面采用保溫材料（棉被）蓄熱保溫養護，并在棉被下鋪一層不透風的塑料薄膜。

（1）保溫材料厚度

式中：δ——保溫材料厚度 （m）；λi——各保溫材料導熱系數[W/（m·K）]，取0.09（棉被）；λ——混凝土的導熱系數，取2.33[W/（m·K）]；T2——混凝土表面溫度：39.2（℃）（Tmax-25）；Tq——施工期大氣平均溫度：19.5（℃）；T2-Tq=19.7（℃）；Tmax-T2=21（℃）；Kb——傳熱系數修正值，取1.3。

故可采用兩層棉被并在其下鋪一層塑料薄膜進行養護。

（2）混凝土保溫層的傳熱系數計算

式中：β——混凝土保溫層的傳熱系數[W/（m2·K）]。

代入數值得：β=1/[Σδi/λi+1/βq]=1.14

（3）混凝土虛厚度計算：

式中：h'——混凝土虛厚度（m）；k——折減系數，取2/3；λ——混凝土的傳熱系數，取2.33[W/（m·K）]；h'=k·λ/β=1.3655。

（4）混凝土計算厚度：

（5）混凝土表面溫度

式中：T2（t）——混凝土表面溫度 （℃）；Tq——施工期大氣平均溫度（℃）；h'——混凝土虛厚度（m）；H——混凝土計算厚度（m）；T1（t）——t齡期混凝土中心計算溫度（℃）。

不同齡期混凝土的中心計算溫度（T1（t））和表面溫度（T2（t））如表4所示。

表4 混凝土溫度計算結果表

由表4可知，混凝土內外溫差＜25℃，符合要求。

2.3 混凝土施工

1）混凝土施工材料用量

根據選定配合比計算出水泥用量為1281t、礦粉用量為535t、粉煤灰用量為 321t、砂用量為 3820t、石用量為 5531t、外加劑用量為33t。

2）混凝土施工組織方案

2009年 4月 17日 15：30分，4#鍋爐 K2～K6軸、1/14～1/16軸第一個大體積筏板基礎開始澆筑，于4月21日6：00澆筑完成，共計澆筑 4866.75m3，用時 87.5 小時。 2009 年 5 月2日 15：00 分，4# 鍋爐 K2～K6 軸、1／19～1／21 軸第二個大體積筏板基礎開始澆筑，于5月5日18：00澆筑完成，共計澆筑4878.5m3，用時75小時。在這兩次澆筑中，無論是單班次還是連續澆筑總量均刷新了公司施工混凝土工程的記錄。

3 結束語

經過認真細致的工作，大體積混凝土澆筑后，在模板拆除后，經質檢部門、監理、業主及寧夏電力工程質量監督站等單位聯合檢查，筏板基礎側面未出現裂縫，大體積混凝土的溫度裂縫得到有效控制，混凝土試塊抗壓抗滲強度達到設計要求，同時所做實體檢測也滿足要求。本工程筏板基礎大體積混凝土施工技術措施證明是有效的，為后續大體積混凝土施工積累了經驗，同時，節約了造價，提高了社會效益和經濟效益。

［1］王輝.論大體積混凝土質量控制之要點[J].建筑知識，2010(S2).

［2］王爽，李霞.大體積混凝土配合比試驗與施工控制分析[J].東北電力大學學報：自然科學版，2008(02).

［3］蔡蘭峰.大體積筏板混凝土施工的質量控制[J].蘭州工業高等專科學校學報，2010(06).

［4］黃智豐，羅華連，張慶紅.大體積混凝土的澆筑施工[J].廣西大學學報：自然科學版，2008(S1).

［5］GB50204-2002混凝土結構工程施工質量驗收規范[S].北京:中國建筑工業出版社，2002.

［6］江正榮.建筑施工計算手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，2001.

［7］建筑施工手冊.4版[M].北京:中國建筑工業出版社，2003.

［8］李朝杰.大體積混凝土施工中的溫度裂縫預防[J].河南水利與南水北調，2009(10).

［9］康德君，李永斌，李勇軍，等.大體積混凝土裂縫控制和施工設計[J].膨脹劑與膨脹混凝土，2007(04).