循環水廊道斜坡段混凝土外觀質量控制技術研究

郝亞輝，王棟，吳澤坤，胡琦，羅旭磊，劉勝利

（中國建筑第二工程局有限公司核電建設分公司，廣東 深圳 518034）

循環水廊道是核電站主廠房輸送冷卻水管溝的重要組成部分，也是核電站工程中工程量最大的地下構建物，截面結構為內圓外方，結構復雜，施工難度大。根據核電站工程施工經驗，循環水廊道斜坡段混凝土易出現外觀質量問題，主要包括幾何尺寸偏差、表面不平整、表面氣泡等問題。并對核電站安全運行產生不利影響，其工程施工質量關系到核電站的安全運行。本文結合三澳核電站工程，深入分析了循環水斜坡段混凝土外觀質量控制措施，以期為核電站工程施工提供有益的參考。

1 工程概況

三澳核電站工程位于浙江省溫州市蒼南縣，規劃建設6臺百萬千瓦壓水堆核電機組，一期建設2臺機組。根據工程規劃設計，一期工程冷卻水經循環水廊道、泵房、汽機大廳后進入排水結構。循環水廊道為4條鋼筋混凝土結構。循環水廊道為現澆鋼筋混凝土結構，結構斷面為正方形雙孔疊置結構，過水斷面3.5m×3.5m，管徑3.6m，最小壁厚0.6m。循環水廊道采用C45纖維混凝土，抗滲等級P10，采用HRB400級和HRB335級鋼筋。循環水廊道斜坡段混凝土工程自2021年1月開始施工，工期210d，工期緊湊，工程質量要求高，給本工程施工造成一定的困難。

2 循環水廊道斜坡段混凝土外觀質量缺陷研究

根據核電站工程施工經驗和相關研究，循環水廊道斜坡段混凝土外觀質量缺陷主要體現為幾何尺寸偏差、表面不平整、表面氣泡等問題，其形成原因如下。

2.1 幾何尺寸偏差

核電站循環水廊道斜坡段結構復雜，一般為密閉性大直徑內圓外方雙孔疊置結構或單孔并列結構，對結構抗震、防滲、防腐等性能要求嚴格。由于其結構較為復雜，且斷面尺寸較大，對圓弧模板設計精度、安裝精度和模板支撐要求較高。根據嶺核、國電南埔電廠、粵電惠州LNG電廠等工程施工經驗，在外觀檢測點中，幾何尺寸偏差點占比35%。結合工程施工經驗分析，外觀幾何偏差的主要原因是模板不平整、支撐受力不均衡、模板接口縫隙漏漿和模板上浮等原因導致，造成混凝土外觀不平整，凹陷、凸起部位較多。

2.2 表面不平整

由于循環水廊道斜坡段為外方內圓結構，圓型模板平整度和模板支撐強度、剛度對混凝土結構外觀影響顯著。如模板加工精度不足，對混凝土構件外形尺寸和外觀質量影響大。同時，模板加固支撐間距關系到模板支撐強度、剛度。如加固支撐設計不合理，易造成循環水廊道斜坡段結構尺寸位移和接縫錯臺，導致循環水廊道斜坡段混凝土表面不平整。

2.3 表面氣泡

循環水廊道斜坡堤為密閉性結構，采用整體現澆施工工藝。混凝土澆筑過程中，由于模板內空氣和混凝土灌注帶入空氣等原因，導致大量空氣未及時排出，形成混凝土表面氣泡，氣泡直徑為3mm～20mm，且分布無顯著規律，部分區域集中出現，形成嚴重的外觀質量缺陷。表面氣泡產生原因主要是模板未設置排氣孔、排氣孔數量較少及混凝土振搗不到位導致，造成混凝土中空氣含量大，影響斜坡段結構密實性。

3 循環水廊道混凝土外觀質量控制措施研究

針對上述問題，該工程重點從模板加工、排氣孔設置、模板安裝、模板支撐和抗上浮結構設置、混凝土澆筑施工等方面加強工程施工質量控制。

3.1 模板加工

該工程中，循環水廊道斜坡模板采用鋼木組合模板形式，以10#工字鋼為圓弧模板定型主龍骨，以5cm×10cm木方為次龍骨，以5cm×2cm木條作為分布肋條，采用9mm厚光面模板作為模板的面板。模板定型加固環形工字鋼加工委托專業生產廠家加工生產，加工完成后運輸至施工現場，加工精度誤差≤2mm，采用彎曲成型設備一次成形，確保廊道斜坡模板支撐穩定、受力均勻。模板安裝時，層板之間接縫部位使用膩子刮平處理，且接縫部位增設5cm×10cm木方加固（如圖1所示），防止模板安裝、澆筑過程中發生翹曲，確保廊道斜坡混凝土澆筑施工平整度。

圖1 循環水廊道斜坡段模板圓弧形模板支撐

3.2 排氣孔設置

針對循環水廊道斜坡混凝土易出現氣泡的問題，為促進混凝土中氣泡排出，防止混凝土澆筑過程中夾雜大量氣體形成表面氣泡，該工程中，在弧形模板下部間隔1m設置15cm×15cm方孔（如圖2所示），兼做振搗口和排水口，并作為混凝土布料觀察口，當混凝土與模板弧底相切后，使用準備好的模板封堵方孔，并使用鐵釘釘牢。

圖2 底部弧形模板排氣孔

3.3 模板安裝

該工程中，模板安裝分為4個階段。第1階段包括模板支架安裝、圓弧模板安裝、工字鋼加工。第2階段包括底部環形底座安裝、16#槽鋼和?20圓棒安裝、圓棒上安裝通長16#工字鋼和調節托門式架、門式架頂部安裝調節器并鉸接洞頂環形工字鋼、安裝洞頂模板。第3、4階段重復1、2階段模板安裝內容至設計標高。模板安裝時，面板接縫部位應使用膩子封堵抹平，模板接縫部位在膠條密封處理后墊放木方，防止模板安裝后發生翹曲或漏漿問題。該工程中，模板支撐體系均經嚴密計算，模板支撐穩定性能夠滿足雙層澆筑壓力要求，防止混凝土澆筑造成模板變形。模板安裝完成后，檢查模板表面平整度，經取30點檢查，該工程各點平整度誤差均≤1mm。

3.4 模板支撐和抗上浮結構設置

斜坡段外模采用15mm厚覆膜膠合板，以500mm×100mm木方作為背肋橫向布置，布設間距250mm，并以18#雙拼槽鋼間隔750mm豎向加固，以?48mm×3.5mm腳手管作為外背楞按橫向間距600mm布設，轉彎段使用50mm×100mm木方作為背肋按250mm間距豎向加固，以槽鋼按轉彎半徑預彎后作為內背楞，按600mm間距水平布置，外背楞采用2根腳手管按600mm間距豎向布置，并將腳手管和頂托布置在基槽巖壁上，確保外模穩定性，防止模板澆筑時發生位移。外模拼縫部位黏貼海綿膠條，并穿內膜對拉螺栓焊接100mm×100mm止水片，防上浮斜向拉桿與地錨焊接。外模加固完成后，檢查外模對拉螺栓緊固程度，并校正模板垂直度到位。

針對模板澆筑過程中易出現上浮的問題，該工程安裝過程中設置模板抗浮系統，在模板安裝到位后安裝。安裝抗浮系統時，沿循環水廊道方向安裝兩道工字鋼（如圖3所示），安裝間距1000mm，并在工字鋼上部沿垂直方向按750mm間距安裝工字鋼，并沿廊道方向在垂直工字鋼之間安裝兩道通長工字鋼。通長工字鋼上設置吊環，與循環水廊道預埋地錨使用固定，形成穩定的抗浮結構。抗浮調節結構由?14mm鋼筋加工制作的卡環、花籃螺絲、地錨和連接件組成，連接件與吊環通過卡環連接，連接件與花籃螺絲連接，花籃螺絲掛在地錨上，通過調整花籃螺絲長度，調整抗浮系統高度。為提高抗浮系統保證系數，在廊道兩側工字鋼節點部位使用倒鏈與地錨增強連接，以此加固模板，防止模板因上浮造成廊道斜坡段混凝土結構變形。

圖3 模板抗上浮結構示意圖

3.5 混凝土澆筑

混凝土澆筑是循環水廊道斜坡段混凝土外觀質量控制的關鍵環節。由于斜坡段混凝土結構為雙孔疊置結構，下方結構容易出現蜂窩、漏筋、澆筑不密實等質量缺陷，因此，該工程采用分層澆筑施工技術方法。分層澆筑施工前，沿側模標識500mm線，振搗棒上間隔500mm纏繞紅色膠帶，以此標識混凝土澆筑深度和振搗深度。適當延長混凝土攪拌時間，以便于混凝土中空氣排出及混凝土振搗。內模兩側交替下料，避免一側過量下料導致模板側向位移。分層澆筑時，嚴格控制澆筑速度，防止快速澆筑導致模板上浮或側壓力過大影響模板穩定性。澆筑過程中加強振搗施工，確保混凝土振搗密實，振搗點均勻，每點振搗20s～30s，振搗棒與模板間隙為150mm～200mm，防止振搗棒破壞模板，造成混凝土外觀缺陷。弧形模板下方混凝土結構采用2臺30mm振搗棒同時振搗，將混凝土中氣體充分引出，防止出現混凝土氣泡、不平整問題。混凝土初凝時間為6h，澆筑4h后，沿振搗施工相反方向二次振搗，振搗點按400mm行列逐一振搗，尤其是弧形模板下方二次振搗，確保混凝土結構密實，減少混凝土氣泡、不平整問題發生。

4 結語

該工程通過加強施工技術管理與控制，混凝土澆筑完成后檢查循環水廊道斜坡段混凝土外觀質量，無混凝土幾何尺寸偏差問題，混凝土表面平整度滿足≤3/1000和整段平整度≤10mm要求，混凝土表面氣泡直徑＜3mm，氣泡數量為7個/m，一次合格率為96.7%，符合工程設計目標要求，節省混凝土外觀修補材料費用、人工費用5.7萬元，取得良好的技術效益和經濟效益。