淮陰三泵站流道層大體積混凝土施工及質量控制分析

侯 波

（中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 三門峽 472000）

大體積混凝土在現代高層建筑及橋梁工程里大量應用，具有結構體積大、承受荷載大、水泥水化熱大、內部受力相對復雜等結構特點，結構整體性要求高，一般要求整體澆筑，不留施工縫。這些特點的存在，導致在工程實踐中，大體積混凝土出現其特有的質量通病。本文主要針對淮陰三泵站流道層大體積混凝土施工工藝及質量控制措施進行分析和探究。

1 工程概況

淮陰三站是南水北調東線第一期工程第三梯級泵站的重要組成部分，泵站主要作用是抽引蘇北灌溉總渠水，通過二河、中運河向北調水，且適時為洪澤湖補水。工程等別為Ⅰ等,主要建筑物級別為1 級，泵站設計流量230 m3/s。泵站總體分為三聯孔和二聯孔，其平面尺寸分別為37.5 m×35.30 m 和37.5 m×30.3 m，進水流道層底高程6.5 m，進口上緣高程7.80 m；出水流道底高程3.50 m～4.50 m，施工難度大，泵站流道混凝土結構復雜，澆筑高度達8 m，單次澆筑量大，約2000 m3，連續澆筑時間長，混凝土澆筑一模到頂，對混凝土的模架結構設計、混凝土生產、運輸及運輸時間間隔、施工人員技能水平、成型后期主體溫控及養護技術等都提出更高要求。

2 施工方案

根據設計圖紙中結構伸縮縫位置，將施工流道分為4 塊，為保證基底受力均衡，采用對角線施工順序施工。

淮陰三站流道施工流程為：測量放樣→搭設腳手架→C20混凝土芯墻施工→安裝流道模板→綁扎站身墩墻、流道鋼筋→預埋件安裝→站身模板架設→綁扎頂板鋼筋→清潔→自檢→監理工程師驗收→澆筑混凝土→養護→模板拆除[1]。

3 主要施工方法和技術措施

3.1 模板及支撐結構設計

流道選用18 mm 厚堅硬的雙面酚醛樹脂蓋面膠合木模板，側向次楞采用50 mm×50 mm 硬質方木，間距300 mm；平向主楞用雙Φ48 mm×3 mm 鋼管，間距400 mm；拉墻筋用Φ14 mmHPB300 鋼筋,豎向間距400 mm，水平向間距500 mm。支撐桿底部用工型鋼固定[3]。

3.1.1 現澆混凝土側向壓力

依照規范，現澆混凝土對側面模板壓力的計算標準按下列計算公式計算，且取二者中的較小值。

式中：F 為最大側壓力（kN/m2）；γc為混凝土的重力密度取24 kN/m2；t0混凝土初凝結時間t0=200/（T+15），其混凝土入模溫度T 取22°C；β1為外加劑影響修正系數，取1.20；β2為混凝土坍落度影響修正系數，取1.15；V 為混凝土的澆筑速度（m/h）；取0.60 m/h；H 為混凝土側壓力計算位置處于新澆筑砼頂面的總高度，本工程取8 m。

3.1.2 模板、次楞及方木強度及撓度

依據模板的受力分析，面板可以按簡支跨計算，次楞、主楞分別按照二等跨連續梁、三等跨連續梁進行強度和撓度計算，其公式為：

式中：σ 為構件抗彎強度計算值(N/mm2)；M 為最大彎距(N.mm);mm2)；W 為凈截面抵抗矩(mm3)；[f] 為構件抗彎強度設計值(N/mm2)；E 為彈性模量(N/mm2)；v 為最大撓度值（mm）；[v]為允許撓度值（mm）；I 為計算跨度（mm）；本工程允許撓度值取15 mm。

3.1.3 鋼管立桿驗算

長細比：λ=I0/i≤[λ]

穩定性驗算：Nut=1.35∑NCK+1.4∑NQK（N）

式中：I0為立桿計算長度（mm）;i 為界面回轉半徑（mm）；Nut為立桿計算長度（mm）;σ 為軸心受壓立桿的穩定系數；φ 為軸心受壓立桿的穩定系數；A 為立桿的截面積（mm2)；高度調整系數；[f] 為鋼材的抗壓強度設計值（N/mm2)；本工程取205N/mm2

3.2 模板制作及支模架搭設工藝

流道頂板的模板支撐取用承重式腳手架，側向墩墻模板支撐取用鋼管水平對撐外加拋桿斜撐。

搭設的基本流程為：準備→按設計尺寸排放掃地桿→豎立鋼管同時安裝縱橫向掃地桿→搭設剪刀撐→水平向、豎向頂托。腳手架立桿縱向和橫向間距要符合模板支撐設計間距。立桿要根據流道斷面形狀取用相應長度的鋼管。相鄰兩根立桿的接頭應交錯布置，不可設置在同步內，水平桿在搭接時其搭接長度若大于1 m，則需用2 個以上旋轉扣件固定。承重架周圍應布置豎向剪刀撐，內部每隔四排立桿設置連續的豎向剪刀撐，從頂層向下每隔2 步設置水平剪刀撐,剪刀撐寬度4 跨大于6 m。鋼管腳手架搭設完工后，檢驗人員應用扭力扳手對扣件作檢查[2]。

3.3 混凝土澆筑及振搗工藝

3.3.1 混凝土拌合

混凝土采用攪拌站集中拌合，其配料計量采用自動電腦控制系統控制，下料精度達到規范要求，澆筑前進行試料調整，施工過程中定期檢驗校驗，保證計量無誤。

3.3.2 混凝土澆筑

混凝土澆筑前，在墩底鋪澆5 cm 厚同混凝土相同配合比的水泥砂漿，再進行后續澆筑，流道混凝土用平鋪對稱的方式，從泵機的中心線位置向上下游鋪料，每層澆筑厚度30 cm，相臨近兩組墩墻混凝土面高差小于50 cm；流道頂面混凝土用斜面分層澆筑方法澆筑。混凝土由縫墩向邊墩方向推進澆筑，澆筑過程中，流道各墩墻混凝土面高程從縫墩朝向邊墩依次遞降約50 cm，待混凝土澆筑至流道頂板位置后，每隔3 小時進行墩墻混凝土薄層掩蓋澆筑，直到頂板高程，澆筑過程見圖1。

圖1 流道墩墻混凝土澆筑面高程臺階狀布置圖

3.3.3 澆筑速率及分層澆筑

混凝土澆筑時應分層對稱均勻上升，有利于流道兩側混凝土壓力相對平衡，上升速度控制在30 cm/h～40 cm/h 以內，最大程度上避免混凝土對漸變圓弧段模板發生過大的上浮力，影響模板支撐系統的穩定性。因流道墻的高度較高，混凝土入倉時會受到鋼筋影響，應在鋼筋頂層合適位置布留洞口，便于導管插入，防止混凝土離析。在異型曲面模板下方各側留出一個三角區域，便于混凝土不容易到達此區域時，選用顆粒稍小且流動性高的混凝土和小型振動棒充分澆筑、搗實，確保工該區施工質量[4]。

4 質量控制措施

4.1 優化混凝土組成材料

為降低混凝土發熱量，在流道混凝土水泥品種選擇上，采用低水化熱水泥，如硅酸鹽水泥、礦渣水泥，在滿足混凝土強度、耐久性、耐腐蝕性的前提下，采用級配優等的骨料，控制含沙量小于3%，石子含量低于1%。配合比設計中將混凝土抗滲、抗凍、耐久性作為重要指標要求[2]。

4.2 加強大體積混凝土防裂技術

根據流道的結構特點，控制混凝土的鋪料、平倉、振搗等作業工藝，混凝土入倉時防止離析，下料垂直落矩不超過2 m，否則應增設緩降設備，禁止混凝土在運輸中加水，流道混凝土澆筑時每一位置振搗至混凝土無明顯下沉，不出現氣泡為止。以灌漿時為準，搗實時間為5 s～15 s 為宜，振搗做到“快插慢拔”，無法用振搗器搗實的部位，應人工搗固密實。在新舊澆筑部位先鋪以同標號的水泥砂漿2 cm～3 cm，該砂漿的水灰混合比比混凝土的水灰混合比減少0.3～0.5。砂漿面積與混凝土強度相適應，保證新澆筑混凝土料與舊面結合良好[4]。

5 結語

泵站流道工程施工過程中關鍵部位具有異形部位多、部位結構狹窄、連續澆筑量大等特點，在南水北調東線第一期淮陰三站實際施工過程中，重點對支架、模板設計、制作、混凝土配合比設計及入倉方式、防治裂縫等方面進行嚴格控制和優化，確保了流道混凝土總體質量，符合設計規范要求。