高温地区超长薄壁墙体混凝土浇筑技术应用

蔺东飞

（中国葛洲坝集团国际工程有限公司，北京 100025）

卡塔尔大型供水项目E标段（Primary Reservoirs and Pumping Station4）位于卡塔尔阿布纳克拉市（Abu Nakhla），距卡塔尔首都多哈约30 km，距离卡塔尔重镇赛义德20 km。该项目地处中东地区，属于沙漠气候，气温干燥，最高气温达到50℃。该项目主要包括2座5.0×105m3的蓄水池、2个回水池、1座加压泵站、1座加氯间、1座主备用发电机房、3座远程发电机房、1座调压系统、1座水质检验中心以及5座水质测站。蓄水池是该项目的主要构筑物，单个水池有9道导流墙，每道导流墙长度为305 m，高度为11.2 m，厚度为0.4 m。

该项目的水池导流墙体具有超高、超薄、超长的特点，施工难度大，主要难点体现在三个方面： （1）导流墙体施工分仓分缝若不合理，墙体就会出现裂缝，甚至失稳垮塌，因此，需要重点研究施工分仓分缝方案，保障墙体的整体稳定和表面光滑； （2）模板选型和脚手架平台搭建方案如果不科学，则会造成模板和脚手架拆卸周转不方便，因此，需要重点做好模板选型和平台搭建方案，保证模板安装作业平台的安全稳定和移动便易； （3）混凝土浇筑振捣方式如果不当，就会影响钢筋笼和模板的稳定性，造成混凝土表面有蜂窝麻面或出现漏筋，因此，需要重点做好振捣设备选型，采用科学的振捣方式，保障混凝土振捣的密实性。

文章介绍项目导流墙体混凝土浇筑采取的施工工艺，从导流墙体分仓分缝、模板和脚手架支撑方案、振捣方式等方面进行施工优化，解决导流墙体施工的分仓分缝合理性、模板钢筋安装的稳定性、操作平台支架搭设的便易性、墙体混凝土振捣的密实性等重点、难点问题。

1 研究思路

项目采取的主要研究思路如下：

（1）在确定热力学参数及相关条件基础上，通过有限元计算，分析在不同分缝长度条件下墙体的温度应力场，根据所得的分析结果选择合适的分仓分缝长度及高度，验证不同环境温度下选定的分仓分缝长度、墙体的混凝土应力是否满足规范要求，进一步优化墙体分仓分缝设计方案。

（2）在保证脚手架和模板整体稳定性的前提下，研究整体移动脚手架方案，实现超长墙体的连续施工，缩减工期。

（3）针对导流墙体超高的分仓特点，研究振捣设备的选择方案，解决超高狭窄空间振捣缺陷问题。

2 导流墙体施工工艺

导流墙体混凝土浇筑采用的施工工艺流程为：水平施工缝处理→墙体钢筋安装→墙体端模安装→墙体侧面模板安装→混凝土浇筑→拆模养护，具体分述如下：

2.1 水平施工缝处理

在前期的水池底板混凝土浇筑时已经一同浇筑了高50 cm的墙体混凝土，在墙体钢筋安装前需将50 cm的墙体混凝表面的施工缝进行凿毛处理，然后再安装膨胀止水条。

2.2 墙体钢筋支撑架安装

导流墙体钢筋安装采用一次绑扎到顶，考虑墙体钢筋安装较高，需设防倾覆措施，在墙体钢筋沿墙体长度方向每2.8 m设置一道三角形脚手架支撑，支撑架材料为φ48 mm钢管，支撑架的斜撑固定于混凝土垫块上，斜撑分别撑在竖杆的4 m和8 m处。

2.3 墙体端模安装

墙体端模安装包括水平施工缝端模安装和伸缩缝端模板安装。

水平施工缝端模安装：墙体端模采用Hy－Rib免拆钢板网模板，在墙体钢筋安装完成后，将Hy－Rib钢板网模板按纵向钢筋间距开孔，然后将Hy－Rib钢板网模板插入纵向钢筋进行安装。Hy－Rib模板安装完成后，再用90 mm×90 mm方木满布在Hy－Rib模板后面作为竖肋，然后再用连接双槽钢的连接器，作为横肋与墙体侧面模板的双槽钢连接，用以加固模板支撑。

伸缩缝端模板安装：伸缩缝端模采用普通胶合板，止水与端部模板同步安装。以内部止水带为分割线，将填料板与普通胶合板分两段安装，先安装填料板，然后在填料板外部安装普通胶合板。一端的填料板和普通胶合板安装完成后，再安装中间止水带并做好防水处理，然后安装另一半填料板和普通胶合板。Hy－Rib模板安装完成后，再用90 mm×90 mm方木满布在普通胶合板后面作为竖肋，然后再用连接双槽钢的连接器，作为横肋与墙体侧面模板的双槽钢连接，用以加固模板支撑。

2.4 墙体侧面模板安装

墙体侧面模板采用装配式模板。在拼装场地先拼装好，然后再采用扁担吊具和塔吊吊装，并设置溜绳以调整模板位置。业主要求水池底板不能打锚栓，模板斜支撑用膨胀螺栓固定在混凝土预制块上，现场在模板安装前应根据需要提前预制混凝土垫块。

侧面模板拼装完成后，由塔吊协助安装。由于导流墙厚度太窄，钢筋较密，墙体钢筋安装完成后无法设置孔安装拉杆，所以在导流墙模板安装前，先将相对的两块模板提前根据设计钻好拉杆孔，安装时先安装一侧的模板，并且固定好，将两侧的锥帽、PVC管（聚氯乙烯，polyvinyl chloride）以及拉杆穿好，然后安装另一侧的模板至相对位置，调整好拉杆系统，并将斜撑固定在预制块上，导流墙模板安装示意见图1。

图1 导流墙模板安装示意图

2.5 墙体混凝土浇筑

墙体混凝土浇筑采用混凝土罐车从拌合站运输至现场，然后用两台地泵配合两台天泵输送至模板内，在天泵工作半径范围内的仓位用天泵浇筑，范围之外的仓位用地泵配合布料杆浇筑。导流墙一仓浇筑到倒角以下5 cm，混凝土采用天泵分层浇筑，每层厚度不超过30 cm，层与层之间的浇筑时间间隔不得超过混凝土初凝时间。为缩短层与层之间的间歇时间，采用阶梯式进行推进，并保证次层在前层混凝土初凝前浇筑。

2.6 拆模养护

墙体混凝土要在次日拆模，并立即喷洒养护剂进行养护。夏季采用覆盖草帘浇水养护，或采用塑料薄膜覆盖，保证其内部湿度，混凝土养护时间28 d。

3 导流墙体施工优化

3.1 导流墙体分仓分缝优化

在导流墙浇筑施工过程中，由于导流墙体具有超高、超薄、超长的特点，在混凝土固化过程中释放的大量水化热会容易产生较大的温度变化和收缩变形，使混凝土内部产生巨大的拉应力，从而导致混凝土表面及深部开裂，发生渗漏。合理的分仓分缝不但能够加速混凝土热量的散发，使温度分布较均匀，从而降低混凝土的自身应力，而且能够改变钢筋混凝土结构的边界，从而改善其约束条件，减少混凝土结构不能自由变形而引起的应力。

3.2 不同环境温度对混凝土应力的影响

卡塔尔地区月平均气温在30℃以上，在大体积混凝土分层浇筑过程中，需要研究不同环境温度下高10.6 m、长14.4 m的混凝土结构的最大温度和温度应力变化情况。选取15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃等7种环境温度，计算混凝土结构中心点峰值温度及相应峰值温度出现时间，结果见表1。

表1 不同环境温度下导流墙体中心点峰值温度

由表1可以看出，当环境温度每增加5℃，混凝土结构中心点峰值温度增加4℃左右，且随着环境温度升高，混凝土结构中心点温度峰值出现的时间由7 d逐渐缩短为5 d。较高的环境温度使混凝土内部水化热反应速度加快，从而导致温度峰值出现的时间提前。

不同环境温度条件下混凝土结构峰值温度应力及相应峰值温度应力出现的时间见表2，不同环境温度条件下混凝土结构峰值温度应力变化规律见图2。

表2 不同环境温度下混凝土结构峰值温度应力

图2 不同环境温度下混凝土峰值温度应力

从表2和图2可以看出随着环境温度的增加，导流墙温度应力不断减小，前期减小速率明显较大，后期降速逐渐变缓。当环境温度从15℃增加到45℃时，混凝土结构峰值应力由1.561 MPa逐渐降低到0.847 MPa，而峰值温度应力出现的时间也由7d逐渐缩短为5 d。

混凝土导流墙体浇筑高度为10.6 m、长为14.4m、环境温度为15℃时，结构温度应力峰值为1.56 MPa，小于C40混凝土结构的设计抗拉强度值1.71 MPa，随着环境温度的升高，温度应力逐渐降低，符合混凝土结构的安全可靠性要求。

3.3 施工脚手架设计优化

通过对施工脚手架的主要持力部位和模板进行承载力及变形验算，脚手架搭设高度按14.9 m设计，采用Φ48 mm×3 mm钢管，按照步距2 m、纵距2.1 m、横距1.5 m、斜距2.1 m进行布置。通过使用施工排架移动小车，实现了施工排架整体移动，减少了施工排架拆除、搭设工序，优化了脚手架的搭设频次，实现了导流墙体的连续施工。

3.4 混凝土振捣工艺优化

在超高狭窄空间进行混凝土浇筑时，针对水池边墙、导流墙、中隔墙的不同部位、不同规模墙体，采用加长型Φ50 mm振捣器进行振捣，获得墙体混凝土振捣密实的效果。

振捣棒至少远离模板150 mm，振点间距为振捣棒作用半径的1.5倍，每点振捣时间为20～30 s为宜，但还应视混凝土表面不再显著下沉、表面无气泡产生且混凝土表面有均匀的水泥浆泛出为准。

混凝土振捣时要做到“快插慢拔”，将振捣棒上下略有抽动，以使上下震动均匀，振捣棒应插入下层10 cm左右，以消除两层间的接缝。振捣方向为：下层垂直于浇筑方向自下而上，上层振捣自上而下，采用二次振捣工艺，二次振捣时间控制在浇筑后的1～2 h。

4 应用效果

通过导流墙体混凝土施工分仓分缝、脚手架安装以及导流墙体混凝土浇筑振捣方式的研究，优化了传统施工工艺，提高了施工效率，主要应用效果包括以下6个方面：

（1）通过有限元模拟导流墙体混凝土浇筑，施工分缝长度调整为14.4 m，分仓高度调整为10.6 m，减少了墙体的分仓分缝数量，减少了施工工序。

（2）借助一种施工排架移动小车，实现导流墙体钢筋平台支架整体移动，每段墙体可节省脚手架拆除及搭设循环时间5d，加快了项目施工进度。

（3）水池导流墙体高度为11.2 m，普通振捣棒无法满足该超高墙体的振捣作业，为确保混凝土振捣工作顺利进行，使用18 m长轴振捣器，采用附着式振捣系统，满足了混凝土的振捣需求，保证了混凝土浇筑密实。

（4）导流墙体混凝土表面光滑，无肉眼可见的塑性裂缝，沉降裂缝和温度裂缝，经试验室检测，混凝土施工质量良好。

5 结语

文章介绍的混凝土浇筑技术实现了高温地区超长薄壁墙体施工的流水作业，加快了施工进度，节约了施工成本，该技术安全可靠，可在类似大型水池工程项目中推广应用。

此外，重点研究项目所在地的混凝土原材料和外加剂的参数，通过试验检测分析，选择合适的原材料和外加剂，确定适应高温气候条件下的最优混凝土配合比，才能更好地保证混凝土浇筑的质量。