汽輪發電機廠房運轉層施工質量控制

成同松 / 中核華電河北核電有限公司

汽輪發電機廠房運轉層施工質量控制

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汽輪發電機廠房運轉層作為汽輪機、發電機安裝平臺，施工質量好壞影響后續設備安裝及調試的效果。本文通過對某電廠汽輪發電機廠房1#機組運轉層施工的成功案例，對承重架以及大體積混凝土工程的事前、事中、事后控制的經驗進行了總結分析與探討，供同類工程參考。

運轉層；承重架；大體積混凝土

1.工程概況

某電廠汽輪發電機廠房1#機組運轉層為現澆鋼筋混凝土結構，結構特點為：鋼筋密集、預埋件精度高、混凝土方量大，其平面尺寸為55.94m×17m，主要由縱橫實心鋼筋混凝土梁組成，其中較大梁截面為，縱梁尺寸2470×2970、底標高5.50m、下部支撐面標高-11.0m，橫梁三2357×3970、標高4.50m、下部支撐面標高-11.0m，橫梁四2088×4470、標高4.00m、下部支撐面標高-11.0m、-0.05m。

2.承重架質量控制

根據施工圖紙經計算，本工程承重架搭設高度最高為縱梁處H=11.0+4.00=15.00m>8m，施工荷載最大處為橫梁四 Q=恒荷載+活荷載=1.2×[(24.00+3.50)×4.47+0.5]×0.9+1.4×(3.0+2.00+2.00)× 0.9 =142.1 kN/m2>10kN/m2。按照建設部建質[2004]213號文件《危險性較大工程安全專項施工方案編制及專家論證審查辦法》規定，本工程屬于“水平混凝土構件模板支撐系統高度超過8m，或跨度超過18m，施工總荷載大于10kN/m2，或集中線荷載大于15kN/m的高大模板工程”，因此，必須對其承重架進行嚴格安全質量控制。

根據以往工程案例，高大模板工程中承重架搭設易發生承載力不能滿足實際施工需要，造成承重架坍塌，故在應從前期施工方案、承重架驗收過程進行嚴格控制，防止后期安全質量事故的發生。

2.1 施工方案審核

施工方案使用腳手架鋼管為φ48×3.5，立桿間距300×600,步距900。

2.1.1 存在問題。

根據腳手架鋼管實體因制作壁厚負偏差以及現場輕微腐蝕銹蝕，鋼管實際壁厚僅為3.10mm不滿足規范要求的3.5mm±0.36mm標準。

2.1.2 處理意見。

因上部荷載特別巨大，要求施工單位在計算書中，對鋼管的截面尺寸進行折減，增大安全系數、降低安全隱患。施工單位最終按照φ48×3.0進行計算，復核過程如下：

承載力驗算

單根立桿所受的最大豎向荷載：

N=混凝土自重+鋼筋自重+模板自重+施工活荷載+振搗及傾倒混凝土時產生的荷載+腳手架自重（架高15m）=0.6×0.3×4.47×24×1.2+0.6×0.3×4.47×3.5×1.2+0.6×0.3×0.5×1.2+0.6×0.3×3×1.4+2×2×0.6×0.3×1.4+0.038×(15+1×17) ×1.2=30kN

立桿穩定性驗算：N≤φ·f ·A

其中，N——驗算截面荷載設計值（kN）；

A——桿件截面面積(mm)；

f——材料強度設計值；

φ——軸心受壓桿件穩定系數；

立桿計算長度l0的確定：l0=k1k2(h+2a)，

其中，h——支架立桿步距；

a——立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點的長度（取0.3 米）。

計算長度：l0=1.243×1.047×(0.9+2×0.3)=1.952m

鋼管回轉半徑：i =15.86mm，其長細比λ= l0/i=1952/15.86=123

縱、橫桿步距為0.9m 時,在垂直荷載作用下,立桿按軸心受壓穩定條件來驗算,軸心受壓桿穩定系數由長細比λ= l0/i=123 查表得到φ=0.434

則：φ·f ·A = 0.434×424×205=37.7kN > N=30kN

經驗算,穩定性滿足要求。

2.2 承重架驗收

首先對施工單位自檢記錄進行審核。合格后按照施工方案以及《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》(JGJ l30)對承重架實體進行如下內容的檢查：立桿間距（300×600±30mm）、步距（h=900）、立桿垂直度(±90mm)、扣件螺栓是否松動、掃地桿設置(離地<200mm)、連墻件設置(垂直高度≤4m)、剪刀撐縱橫向及水平加強層設置。

2.2.1 驗收時發現以下問題：

①立桿頂部伸出長度a值為0.6m（方案中取值為0.3m）；

②立桿間距和橫桿步距過大(偏差為50~100mm>±20mm)；

③個別節點處無扣件連接；

④立桿垂直度偏差過大（300mm>±90mm）；

⑤未設置水平剪刀撐(方案設置上、中、下三道)；

⑥扣件個別存在裂縫；

⑦扣件螺栓松動、滑絲，緊固力矩僅為20N·m（標準值：不小于40N·m，且不大于65 N·m）。

2.2.2 處理意見：

①對承重架進行全面檢查；②增加橫桿和立桿，使其間距符合施工方案要求；③對未安裝扣件的節點進行補充增加扣件；④立桿垂直度偏差過大處，返工處理；⑤按照施工方案設置剪刀撐；⑥對存在外觀缺陷的扣件進行更換；⑦對扣件進行全面緊固。

2.2.3 整改方案：

以上問題①②③⑤⑥⑦施工單位按照處理意見整改完畢；問題④整改方案為，垂直度偏差較大處因工期原因不能返工處理，垂直度偏差過大處報整改措施為：1、加密立桿，2、增加整改完畢，經符合滿足承載力及穩定性要求，全部整改完畢復驗合格后進行上部結構施工。

3.混凝土工程控制

根據本工程設計數據某電廠運轉層混凝土工程，符合規范GB50496-2009《大體積混凝土施工規范》中定義的“混凝土結構物實體最小尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導致有害裂縫產生的大體積混凝土”。故應在施工方案審查及后期養護過程進行嚴格控制，防止混凝土有害裂縫的產生。

3.1 施工方案審查

3.1.1 混凝土配合比的選擇。

施工單位上報混凝土配合比，混凝土強度等級C35，水泥P·Ⅱ42.5用量313kg/m3，Ⅱ級粉煤灰，用量110 kg/m3。

根據GB50666-2011《混凝土結構工程施工規范》規定，大體積混凝土在保證混凝土強度的前提下，宜選用中、低水化熱水泥，并宜摻加粉煤灰、礦渣粉。結論：配合比選用符合設計要求，同意使用。

3.1.2 大體積混凝土裂縫控制驗算。

施工單位汽輪機運轉層平臺混凝土澆筑計劃，6月份（大氣平均溫度為30℃），配合比（水泥用量為313kg/m3，粉煤灰用量為110kg/m3），養護材料（1層保溫棉+1層薄膜+1層保溫棉），計劃混凝土入模溫度28℃。對施工單位所報混凝土施工計劃進行復核，過程如下：

混凝土最大絕熱溫升：

Th=(mc+K·F)Q/（c·ρ）=(313+0.28×110)×375/ (0.97×2400)=55.4℃

式中： Th——混凝土最大絕熱溫升(℃)；

mc——混凝土中水泥用量；取313kg/m3

F——混凝土活性摻合料用量；110kg/m3

K——摻合料折減系數，粉煤灰取0.28；

Q——水泥28d 水化熱，取375kJ/kg；

c——混凝土比熱，取0.97kJ/kg·K；

ρ——混凝土密度，取2400Kg/ m3；

混凝土中心溫度計算：

T1=Tj+Th·ξ

式中： T1——t齡期混凝土中心溫度；

Tj——澆筑砼入模溫度取28℃；

ξ——t 齡期降溫系數；

查建筑施工計算手冊第614 頁表11-13 可得ξ(t)的值，由此計算的T1(t) 值見表1：

混凝土表面模板及保溫層等的傳熱系數計算：

β1=1/[Σδi/λi+1/βq]=1/[0.005×2/0.065+0.001/0.04+1/23]=2.1 9W/m2·K

式中：β1——模板及保溫層的傳熱系數(W/m2·K)；

δi——保溫材料的厚度,梁頂面為1 層保溫棉+1 層薄膜+1層保溫棉；薄膜厚度為0.001m；保溫棉厚度0.005m；

λi——各種保溫材料的導熱系數，薄膜為0.04，保溫棉0.065；

βq——空氣層傳熱系數，可取23W/(m2·K)；

混凝土虛厚度計算：

h′ = k·λ/β=0.7m

式中：h′——混凝土虛厚度；

k——計算折減系數，取2/3；

λ——混凝土的導熱系數，取2.33W/(m·K)；

β——模板、保溫層的傳熱系數。

混凝土計算厚度：

H=h1+2h′=4.47+2×0.7=5.87m

式中：H——混凝土計算厚度；

h′——混凝土虛厚度；

混凝土表層溫度計算

T2=Ta+[4×h′×(H- h′)(T1-Ta)]/H2

式中：T2——混凝土表面溫度；

Ta——施工期大氣平均溫度,預計施工時為30℃；

根據《混凝土結構工程施工規范》GB50666-2011規定混凝土澆筑體表面溫度與混凝土澆筑體中心溫度差值不應大于25℃，混凝土澆筑體表面溫度與大氣溫度差值不應大于25℃。結論：按照施工單位所報混凝土澆筑計劃中，關于混凝土入模溫度和養護方法不能滿足規范要求，需進行調整。施工單位最終修改方案，將入模溫度調整為26℃，經復核△T1、△T2均能滿足設計要求，同意按照執行。

3.2 測溫點設置

方案按照梁截面尺寸不同設置測溫點，每個測溫點設置上、中、下三處，經審核符合方案要求，同意其按照方案進行設置。

3.3 澆搗砼過程控制

認真嚴格進行混凝土旁站，監督施工單位是否嚴格執行施工方案。在旁站過程中對以下幾個方面進行嚴格控制：

①混凝土塌落度140±20mm，入模溫度小于26℃；②混凝土布料順序同時由從兩側向中間對稱施工，嚴禁由一側向另一側推進，防止模板支架偏心受力影響穩定性；③混凝土下落高度不超過3m，以減小沖擊荷載和防止混凝土離析；④混凝土振搗距離和振搗深度是否到位；⑤督促施工單位安排專職人員觀察模板支撐有無異常變化，如發現異常應及時匯報并督促施工單位采取相應的措施。

3.4 混凝土養護及溫度控制

混凝土澆筑完成后，需及時檢查混凝土澆筑體是按照施工方案進行覆蓋養護（1層保溫棉+1層薄膜+1層保溫棉）。

在養護過程中嚴格進行溫度監測工作并注意其數據的變化。

某電廠運轉層混凝土溫度檢測關鍵數據如下表所示：①數據顯示第3天混凝土表面以內40~100mm位置的溫度與混凝土中心位置的差值為25.8℃>25℃，經現場分析原因為灑水養護時水量過大，熱量隨水蒸發散失，要求施工單位減少灑水量，直至溫差之不大于25℃止。②數據顯示內部混凝土溫度最大值出現在第4天，最大溫升值為72.9-26=46.9℃<50℃。

溫控結論：全過程可控，不會產生有危害性的混凝土裂縫。

第3天溫度值 最大溫差上中下 空 中上溫度值 最大溫差上空 上中 下 空 中上第4天上空5:00 探傷 -- -- -- -- -- 5:00 探傷 -- -- -- -- --7:00 45.4 71 54.8 29.6 25.6 15.8 7:00 47.9 72.2 71.8 31.2 24.3 16.7 9:00 44.8 70.6 54.6 29.8 25.8 15 9:00 47.9 72.3 71.9 32.8 24.4 15.1 11:00 45.1 70.5 54.5 31.9 25.4 13.2 11:00 47.8 72.4 71.8 35.5 24.6 12.3 13:00 45.5 70.5 54.4 33.7 25 11.8 13:00 48 72.5 71.7 36.3 24.5 11.7 15:00 45.8 70.4 54.3 35.3 24.6 10.5 15:00 48.3 72.4 71.6 36.9 24.1 11.4 17:00 46.3 70.4 54.3 31.9 24.1 14.4 17:00 48.2 72.5 71.6 31.5 24.3 16.7 19:00 46.9 70.4 54.3 31.4 23.5 15.5 19:00 48.5 72.8 71.8 30 24.3 18.5 21:00 46.5 70.4 54.3 30.8 23.9 15.7 21:00 48.5 72.9 71.7 29.7 24.4 18.8 23:00 探傷 -- -- -- -- -- 23:00 48.4 72.8 71.6 28.5 24.4 19.9

3.5 模板支撐拆除控制

為了防止因混凝土強度達不到設計強度產生有害裂縫，承重架拆除前混凝土的強度必須達到設計強度，以現場留置的同條件試塊強度報告為準，未接到書面文件或未經審核確認的不得擅自拆除。

4.成果展示

通過上述質控手段，汽輪發電機廠房1#機組運轉層施工取得了非常好的效果，混凝土沒有出現露筋、蜂窩、孔洞、夾渣、裂縫等現象，結構尺寸沒有超出設計和規范要求。

5.結論

在汽輪發電機廠房運轉層施工過程中，容易引起重大安全事故和質量事故的承重架和大體積混凝土工程是我們質控工作的重中之重，根據監理工作事前、事中、事后控制的步驟，我們在高大模板的方案審批、驗收及大體積混凝土的澆筑及溫控等方面做了大量的有效的工作，確保了施工全過程未發生一起安全事故及質量事故，取得了良好成果。不僅為其它類似工程總結了監理質控經驗 ，而且鍛煉了我們的工作能力，使我們的監理質控工作水平得到了提高。

[1]龔劍.《大體積混凝土施工中的裂縫控制》.施工技術，2012年3月第41卷第361期.

[2]JGJ 130-2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規范》

[3]GB50666-2011《混凝土結構工程施工規范》