抽水蓄能電站混凝土面板施工質(zhì)量與滑升速度相關(guān)性探討

中國水利水電建設(shè)工程咨詢北京有限公司 袁自純 葉 林

1 工程概況

金寨抽水蓄能電站位于安徽省金寨縣張沖鄉(xiāng)境內(nèi)，距金寨縣城公路里程約53km，距合肥市、六安市的公路里程分別為205km、134km。電站主要由上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、地面開關(guān)站及下水庫等建筑物組成。地下廠房內(nèi)安裝4臺(tái)單機(jī)容量為300MW 的混流可逆式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為1200MW。

上水庫大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，最大壩高76.0m，壩頂長度542m，正常蓄水位593.00m，相應(yīng)庫容1361.00萬m3。

面板混凝土厚度d=0.3+0.0035H（H 為計(jì)算部位距面板頂部的高差，單位為m），斜面坡度為1:1.405，共布置有36條面板垂直縫（張性縫26條、壓性縫10條）。混凝土標(biāo)號為C25W10F100，設(shè)計(jì)總量為15727m3，斜面總長度為2835.10m；面板鋼筋為Φ16，雙層鋼筋布置。

2 施工方法過程簡述

上水庫面板由左岸向右岸延伸共劃分為37塊，依次編號，面板標(biāo)準(zhǔn)寬度14m。1#面板16m，22#面板13m，37#面板15.178m，2#～21#和23#～36#面板14m。混凝土澆筑采用無軌滑模，跳倉澆筑，澆筑間隔時(shí)間以不小于7d，并依據(jù)當(dāng)時(shí)澆筑氣溫和風(fēng)速情況而定，如遇特殊情況根據(jù)施工實(shí)際情況作出調(diào)整。

混凝土由自建拌和站拌制，主拌和站為布置在右壩肩EL.599平臺(tái)移動(dòng)式拌和站（HZS75-JS1500型），備用的2個(gè)拌和站為布置在庫內(nèi)的HZS50-JS1000、HZS35-JS750，共三套拌和站用于面板混凝土施工。混凝土運(yùn)輸采用12m3攪拌車水平運(yùn)輸，溜槽入倉。

3 影響混凝土滑升速度因素

大壩面板作為大壩防滲體系的重要組成部分，對其混凝土澆筑質(zhì)量和外觀質(zhì)量要求較高，應(yīng)選擇氣溫適宜、濕度較大的有利時(shí)段施工。設(shè)計(jì)技術(shù)要求提出面板在月平均氣溫5～20℃的低溫、常溫時(shí)段為宜。工程所在地金寨縣屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，3-7月份的平均氣溫分別為9.7℃、16.0℃、21.0℃、24.9℃、27.8℃，最有利的施工時(shí)段為3、4、5月。然而2020年春季受新型冠狀病毒肺炎疫情影響，復(fù)工推遲，上庫面板施工直到4月22日方才啟動(dòng)，有利施工時(shí)段較短。以上特點(diǎn)要求面板施工時(shí)，要合理提升滑升速度，以便面板混凝土在高溫天氣來臨前澆筑完成，否則錯(cuò)過有利施工時(shí)機(jī)，對面板質(zhì)量控制不利。

綜合各種因素后，上庫面板采用2套無軌滑模同時(shí)施工，計(jì)劃于2020年4月22日開始，于6月30日前完成，日歷天數(shù)70天，施工工期緊張。于是提升滑升速度即提高工效成為一種選擇。主要思路是：找出工序“堵點(diǎn)”（即影響滑升速度的因素），采取措施消除“堵點(diǎn)”，規(guī)范施工作業(yè)秩序，減少每個(gè)工序耗時(shí)，促進(jìn)工序之間的有序銜接，進(jìn)而提高滑升速度。

上庫面板滑模主要“堵點(diǎn)”如下：

3.1 混凝土供料不暢

為控制裂縫，面板混凝土進(jìn)行了專項(xiàng)配合比設(shè)計(jì)，配合比見表1。

表1 上庫面板混凝土配合比

根據(jù)攪拌質(zhì)量、運(yùn)輸距離、天氣等影響因素，金寨電站面板混凝土控制入倉坍落度為30～50mm，每盤混凝土攪拌時(shí)間90s。

混凝土拌制時(shí)間長，主要因?yàn)樵牧虾环€(wěn)定，為確保混凝土坍落度，需調(diào)整拌和摻水量，增加拌制時(shí)間；混凝土拌和質(zhì)量不滿足要求，主要為混凝土出機(jī)口坍落度過大，廢棄量多；混凝土運(yùn)輸過程中，塌損過大不滿足入倉坍落度30～50mm 的要求而廢棄；混凝土運(yùn)輸車輛慢。以上因素均影響混凝土供料。

3.2 溜槽設(shè)計(jì)缺陷

混凝土入倉采用溜槽方式，為保證混凝土輸送能力，減少出口端溜槽擺動(dòng)幅度，每倉面板采用2條溜槽，在自壩頂?shù)阶鳂I(yè)面之間的倉面斜坡上，分別沿著距離兩側(cè)垂直縫1/4處順坡布置，壩頂兩溜槽進(jìn)口端之間距離為5m 左右，相對較遠(yuǎn)，混凝土攪拌車需要來回移動(dòng)，拉長了倉面進(jìn)料時(shí)間。原設(shè)計(jì)溜槽截面積較小，溜槽自重較輕，宜傾覆。初始澆筑倉段，為了減少混凝土坍落度損失和下落過程中骨料飛濺，原設(shè)計(jì)在溜槽上每5m 設(shè)置橡膠擋板，上部利用土工（布）膜進(jìn)行間隔覆蓋，一定程度上起到了防雨、防曬、防風(fēng)、防飛石作用，但因溜槽未覆蓋而外露部位的存在，高溫和風(fēng)相互作用于槽內(nèi)混凝土，坍落度損失明顯，混凝土流動(dòng)性變差，會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，溜槽傾覆，混凝土順著溜槽外露處溢出后撒落于倉內(nèi)，因硬化后故需清理。處理堵塞和清理溢出料的時(shí)間，干擾了滑模正常澆筑滑升作業(yè)。

3.3 倉面布料不合理

混凝土自溜槽出口端入倉后，其布料以平移槽口自然落倉方式為主，人工平倉為輔。槽口平移由若干人工拉動(dòng)，但礙于鋼筋網(wǎng)坡面作業(yè)的條件限制，工人為便宜施工，往往槽口平移時(shí)幅度過大，混凝土布料不連續(xù)不均勻，此時(shí)需要加大人工平倉力度，耗時(shí)耗力，耽誤了及時(shí)振搗。料頭長度控制是影響布料另一關(guān)鍵因素，料頭長度過小需要進(jìn)行二次布料，增加布料工序時(shí)間，過大易導(dǎo)致混凝土較長時(shí)間得不到振搗，凝固后需清除否則振搗不密實(shí)。混凝土布料不均勻和料頭長度控制不當(dāng)，都將增加二次處理次數(shù)和布料工序時(shí)間，影響了與振搗工序的銜接，進(jìn)而影響澆筑連續(xù)性。

3.4 振搗不規(guī)范

混凝土振搗不規(guī)范對澆筑滑升作業(yè)的影響主要體現(xiàn)在漏振、欠振和過振。漏振主要是振搗器插入間距大于其有效半徑時(shí)形成的，漏振和欠振的部位因不密實(shí)，需要將模板反向下滑，以便補(bǔ)振。振搗過振的混凝土?xí)霈F(xiàn)離析，又增大泌水可能性，增加了后續(xù)收面難度和處理時(shí)間。無論是漏振、欠振還是過振，均影響正常澆筑滑升作業(yè)，現(xiàn)場實(shí)際以漏振、欠振居多，是重點(diǎn)控制因素。

3.5 滑升距離過大

滑模一次滑升距離的多少影響著總體滑升速度，一次滑升距離過大，雖提高了滑升速度，但易導(dǎo)致滑升后出露混凝土的坍塌、混凝土面呈波浪狀，增加了收面難度，影響面板混凝土成型質(zhì)量，又增大了平倉振搗難度，不可取。一次滑升距離過小，增加了總體滑升次數(shù)，降低了滑升速度，也不可取。現(xiàn)場實(shí)際實(shí)施過程中因工人放松控制標(biāo)準(zhǔn)等因素往往出現(xiàn)滑升距離過大的問題。

3.6 壓面不平整

面板混凝土對外觀質(zhì)量要求較高，應(yīng)無鼓脹及表面拉裂現(xiàn)象，外觀光滑平整，垂直縫混凝土由于將作為后澆塊的滑軌，對其接縫側(cè)1m 內(nèi)的混凝土平整度要求較高，對脫模后的混凝土表面應(yīng)及時(shí)整平和適時(shí)壓面。壓面往往存在兩個(gè)問題：一是壓面不平整，混凝土面呈波浪狀，成型質(zhì)量不符合要求，需要處理；二是垂直縫側(cè)混凝土平整度超標(biāo)，精度不達(dá)標(biāo)的需要處理，以消除對后澆塊滑升產(chǎn)生不利影響。以上對混凝土外觀不平整的處理均增加了壓面工藝需要的時(shí)間，最終減緩了正常滑升速度。

3.7 養(yǎng)護(hù)不到位

養(yǎng)護(hù)對面板混凝土防裂有重要作用，養(yǎng)護(hù)問題主要是養(yǎng)護(hù)不及時(shí)、養(yǎng)護(hù)方法不當(dāng)、養(yǎng)護(hù)時(shí)間太短，混凝土受溫度濕度變化的影響，產(chǎn)生裂縫。金寨工程面板的養(yǎng)護(hù)期為至蓄水，所以養(yǎng)護(hù)問題主要為前兩種情形。面板混凝土出模后養(yǎng)護(hù)采用塑料薄膜遮蓋，塑料薄膜跟進(jìn)壓面臺(tái)車隨著滑升一起移動(dòng)，混凝土終凝后采用覆蓋土工布+長流水且跟進(jìn)塑料薄膜養(yǎng)護(hù)方式，起到防風(fēng)、防曬、保溫、保濕作用。養(yǎng)護(hù)不到位主要影響面板質(zhì)量，對滑模滑升速度影響不大。

4 質(zhì)量控制措施

施工組織中針對各工序“堵點(diǎn)”，采取以下措施：

4.1 控制原材料質(zhì)量

為確保混凝土出機(jī)口坍落度的穩(wěn)定，需通過控制措施穩(wěn)定原材料中砂石骨料的含水率，進(jìn)而減少拌和摻水量的調(diào)整程序，達(dá)到減少混凝土的拌和時(shí)間、減少廢棄量、保證混凝土有序高效供應(yīng)的目的，提高混凝土滑升速度。

穩(wěn)定砂石骨料含水率的措施主要有以下幾點(diǎn)：對砂石料堆場進(jìn)行硬化，場地周圍設(shè)排水溝，硬化高出地面線10cm，硬化場地由中間向四周輻射設(shè)置2%的坡度以濾水，有效引流雨水或外來水以控制含水率；對砂石料堆場進(jìn)行全覆蓋，防止雨水進(jìn)入砂石料。

4.2 優(yōu)化混凝土水平運(yùn)輸方式

面板混凝土對和易性要求較高，為避免運(yùn)輸過程中混凝土坍落損失等不利影響，混凝土改用攪拌運(yùn)輸車水平運(yùn)輸，對比平板車運(yùn)輸方式，攪拌運(yùn)輸車具備防雨、防曬、防風(fēng)、保溫、運(yùn)輸便捷的優(yōu)勢，并達(dá)到減小運(yùn)輸過程中的塌損、離析作用，供料順暢。

4.3 精確控制入倉坍落度范圍

綜合混凝土運(yùn)輸、澆筑方法、天氣狀況因素經(jīng)過現(xiàn)場試驗(yàn)后，最終確定入倉坍落度控制在30mm～50mm，在此范圍內(nèi)根據(jù)晝夜氣溫差隨機(jī)適當(dāng)調(diào)整±10mm，此時(shí)對控制混凝土澆筑質(zhì)量最為有利，該塌落度控制范圍較《DL/T 5128-2009 混凝土面板堆石壩施工規(guī)范》更加精確。為確保入倉混凝土坍落度100%合格率，現(xiàn)場制定了相應(yīng)的管理措施，一是根據(jù)倉面水平寬度、對應(yīng)高程的面板設(shè)計(jì)厚度、料頭合理控制長度綜合計(jì)算確定罐車一次裝車量，隨著澆筑高程的上升而調(diào)整，減少了混凝土在攪拌運(yùn)輸車內(nèi)的待料時(shí)間；二是在溜槽入口處對每車混凝土坍落度進(jìn)行檢測，合格后方可放料入溜槽；三是在倉面對坍落度進(jìn)行檢測，2小時(shí)/次，確保倉面坍落度合格；四是工人交接班時(shí)銜接及時(shí)性，避免較長待倉時(shí)間造成的塌落度損失。多措并舉，提高了混凝土入倉坍落度保證率至100%。

4.4 優(yōu)化溜槽設(shè)計(jì)

為避免初始階段溜槽設(shè)計(jì)的不足，采用增大溜槽截面積措施，溜槽設(shè)計(jì)成直徑80cm 半圓，進(jìn)而增加溜料截面積和自重，混凝土在下溜過程中依靠其自身較強(qiáng)的慣性減少混凝土堵料風(fēng)險(xiǎn)。兩條溜槽沿著斜坡面布置時(shí)，其壩頂?shù)牧锊圻M(jìn)口端之間距離盡量靠近布置，便于混凝土攪拌車放料時(shí)在不移動(dòng)的情況下能夠照顧到兩條溜槽，做到兩條溜槽進(jìn)料“無縫銜接”。用防雨布對溜槽采取全覆蓋措施，起到防雨、防風(fēng)、防曬、防飛石作用，減少坍落度損失，減慢溜槽內(nèi)遺留混凝土干硬速度，使溜槽能持續(xù)下溜混凝土。每倉澆筑前，先用砂漿潤滑溜槽，減少溜料堵塞風(fēng)險(xiǎn)。以上措施共同作用，避免了溜料堵塞和溜槽傾覆問題，供料有序，減少了對滑模正常澆筑滑升的干擾。

4.5 提高料頭布設(shè)均勻性，控制料頭長度

混凝土入倉應(yīng)均勻布料，每層布料厚度根據(jù)拌和能力、運(yùn)輸能力、澆筑速度、氣溫及振搗能力等因素確定，一般為25cm～30cm。根據(jù)溜槽出口出料輻射范圍，嚴(yán)格控制每次槽口平移幅度在輻射范圍內(nèi)，確保混凝土自然落倉后呈現(xiàn)出均勻連續(xù)狀態(tài)，大大減少了人工平倉概率，縮短布料平倉時(shí)間，為及時(shí)振搗提供充足條件。縮短溜槽出口與倉面距離，《DL/T 5128-2009混凝土面板堆石壩施工規(guī)范》規(guī)定的溜槽出口與倉面距離不應(yīng)大于2m，現(xiàn)場綜合振搗時(shí)間、滑升時(shí)間和工人工作強(qiáng)度因素，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)后得出，當(dāng)溜槽出口與倉面距離確定為1m 時(shí)效果最佳，形成的料頭長度既能滿足正常澆筑滑升需要，也能避免混凝土因得不到及時(shí)振搗后干硬凝固產(chǎn)生的二次處理，既保證了混凝土澆筑質(zhì)量，也促進(jìn)了布料與振搗工序的有效銜接，澆筑有序。

4.6 規(guī)范振搗工藝

振搗應(yīng)由經(jīng)驗(yàn)豐富、認(rèn)真負(fù)責(zé)的工人實(shí)施，對其進(jìn)行詳細(xì)地施工技術(shù)交底。布料完成后，由工人及時(shí)振搗。振搗作業(yè)采用插入式振搗器，主倉面混凝土采用φ70mm 的振搗器。振搗器在滑模范圍內(nèi)振搗，垂直插入下層混凝土深度為50mm，嚴(yán)格控制振搗器插入間距，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)測定以不大于400cm 為控制標(biāo)準(zhǔn)，防止漏振，振搗至骨料不再明顯下沉且泛漿，避免欠振和過振。止水帶附近采用直徑φ30mm 的振搗器，在止水帶附近的混凝土澆筑時(shí)，指定專人平倉振搗，并由止水帶埋設(shè)安裝人員監(jiān)護(hù)，避免止水帶變形、變位，應(yīng)避免骨料集中、氣泡和泌水聚集及漏漿等缺陷產(chǎn)生，保證該區(qū)域混凝土密實(shí)。現(xiàn)場通過加強(qiáng)振搗過程中的管理措施，規(guī)范振搗工藝，在保證混凝土密實(shí)性的同時(shí)，也保證了振搗工序的有序進(jìn)行，進(jìn)而減少了振搗不規(guī)范對澆筑滑升的干擾。

4.7 控制滑升距離和間隔時(shí)間

模板滑升質(zhì)量控制要點(diǎn)為一次滑升距離和滑升間隔時(shí)間。鑒于施工時(shí)滑升作業(yè)往往會(huì)偏向于增加一次滑升距離和縮短滑升間隔時(shí)間，即呈現(xiàn)出“偏快”現(xiàn)象，所以滑模滑升質(zhì)量控制思路是對其作業(yè)行為進(jìn)行限制和規(guī)范，使得滑升速度與滑升質(zhì)量均衡協(xié)調(diào)。一次滑升距離嚴(yán)格控制在不大于300mm，并詳細(xì)記錄對應(yīng)的滑升次序號、滑升起點(diǎn)、滑升終點(diǎn)和滑升距離，資料在現(xiàn)場隨時(shí)備查，作為旁站記錄附表進(jìn)行保存歸檔。每次滑升間隔時(shí)間以不造成滑模抬動(dòng)、混凝土振搗密實(shí)、模體后混凝土面未坍塌、未呈波浪狀為原則，由現(xiàn)場試驗(yàn)確定，夜晚較白天適當(dāng)延長滑升間隔時(shí)間，低溫天氣較高溫天氣時(shí)適當(dāng)延長滑升間隔時(shí)間，總體均不得超過30min。

4.8 壓面平整度控制

壓面平整度的控制措施需要從振搗、滑升、壓面三個(gè)工序進(jìn)行整體控制。規(guī)范振搗以避免欠振、漏振和過振，保證混凝土密實(shí)性，減少了表面氣泡、缺陷，有效減少了壓面工作量，提高了壓面質(zhì)量和施工效率。通過對滑升距離、滑升時(shí)間間隔的有效控制，減少了滑升后出露混凝土的波浪狀、拉裂、坍塌現(xiàn)象。壓面分兩次進(jìn)行，原設(shè)計(jì)時(shí)為掛接于滑模臺(tái)車后的兩個(gè)壓面作業(yè)平臺(tái)，為提高效率及收面時(shí)間，優(yōu)化為一個(gè)壓面臺(tái)車，增加混凝土磨光機(jī)進(jìn)行初次收面找平，在混凝土初凝前由工人用鐵抹子最終抹面收光，壓面作業(yè)平臺(tái)與滑模臺(tái)車的距離可根據(jù)混凝土凝固時(shí)間控制的需要而調(diào)整。壓面完成后及時(shí)用2m 直尺檢查平整度，接縫側(cè)1m 內(nèi)的混凝土平整度嚴(yán)格控制在不大于5mm范圍內(nèi)。

5 滑升速度分析

截止2020年6月11日，上庫面板共澆筑了19倉，完成1836.89m（斜面長度），完成率64.8%。分為三個(gè)階段，第一階段為早期4倉，平均滑升速度為1.4m/h；第二階段為調(diào)整期，分析查找各工序“堵點(diǎn)”，優(yōu)化質(zhì)量控制措施，平均滑升速度逐步提升至1.8m/h，效率較第一階段提升28.6%；第三階段自第9澆筑倉即22#倉開始，進(jìn)一步優(yōu)化質(zhì)量控制措施，平均滑升速度為2.4m/h，效率較第二階段提升33.3%，面板滑模滑升速度處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)。對比分析得出，采取的質(zhì)量控制措施是有效的。

6 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

面板混凝土澆筑過程中，建立運(yùn)行有效的指揮體系至關(guān)重要，配備各崗位人員，定崗定責(zé)，其中部分關(guān)鍵管理崗位不可或缺且不可兼職。總協(xié)調(diào)人，要由懂現(xiàn)場管理、善于施工協(xié)調(diào)和具有較強(qiáng)組織能力的人擔(dān)任，不得兼職并認(rèn)真負(fù)責(zé)。倉面專職指揮員，在倉面上負(fù)責(zé)要料指令下達(dá)、平倉指揮、模板滑升指令下達(dá)，統(tǒng)一發(fā)出倉面各類信息與指令，不得兼職并認(rèn)真負(fù)責(zé)。

金寨上庫面板澆筑期間，監(jiān)理單位制定了值班制度，值班人員由總監(jiān)、副總監(jiān)帶班，質(zhì)量、安全、試驗(yàn)、測量各專業(yè)監(jiān)理參加，實(shí)施有效的全過程監(jiān)督管理，并帶動(dòng)、促進(jìn)施工單位各崗位人員盡職盡責(zé)。事實(shí)證明，監(jiān)理單位的管理方式是有效的，監(jiān)理監(jiān)督體系與施工保證體系的有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮了“1+1＞2”的作用。

7 結(jié)語

在查找出各工序“堵點(diǎn)”后，采取了對應(yīng)的措施，可以概括為設(shè)計(jì)的合理性、行為的規(guī)范性、程序的有效性，屬于管理質(zhì)量的提升，有利于促進(jìn)工程實(shí)體質(zhì)量。管理質(zhì)量與實(shí)體質(zhì)量共同構(gòu)成了本文所說的質(zhì)量控制內(nèi)涵。

工程質(zhì)量控制與工程進(jìn)度管理并非矛盾關(guān)系，本工程通過質(zhì)量控制行為，提升了滑升速度，工程進(jìn)度得到如期實(shí)現(xiàn)，說明工程質(zhì)量控制是工程進(jìn)度的保證。