淮阴三泵站流道层大体积混凝土施工及质量控制分析

侯 波

（中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 三门峡 472000）

大体积混凝土在现代高层建筑及桥梁工程里大量应用，具有结构体积大、承受荷载大、水泥水化热大、内部受力相对复杂等结构特点，结构整体性要求高，一般要求整体浇筑，不留施工缝。这些特点的存在，导致在工程实践中，大体积混凝土出现其特有的质量通病。本文主要针对淮阴三泵站流道层大体积混凝土施工工艺及质量控制措施进行分析和探究。

1 工程概况

淮阴三站是南水北调东线第一期工程第三梯级泵站的重要组成部分，泵站主要作用是抽引苏北灌溉总渠水，通过二河、中运河向北调水，且适时为洪泽湖补水。工程等别为Ⅰ等,主要建筑物级别为1 级，泵站设计流量230 m3/s。泵站总体分为三联孔和二联孔，其平面尺寸分别为37.5 m×35.30 m 和37.5 m×30.3 m，进水流道层底高程6.5 m，进口上缘高程7.80 m；出水流道底高程3.50 m～4.50 m，施工难度大，泵站流道混凝土结构复杂，浇筑高度达8 m，单次浇筑量大，约2000 m3，连续浇筑时间长，混凝土浇筑一模到顶，对混凝土的模架结构设计、混凝土生产、运输及运输时间间隔、施工人员技能水平、成型后期主体温控及养护技术等都提出更高要求。

2 施工方案

根据设计图纸中结构伸缩缝位置，将施工流道分为4 块，为保证基底受力均衡，采用对角线施工顺序施工。

淮阴三站流道施工流程为：测量放样→搭设脚手架→C20混凝土芯墙施工→安装流道模板→绑扎站身墩墙、流道钢筋→预埋件安装→站身模板架设→绑扎顶板钢筋→清洁→自检→监理工程师验收→浇筑混凝土→养护→模板拆除[1]。

3 主要施工方法和技术措施

3.1 模板及支撑结构设计

流道选用18 mm 厚坚硬的双面酚醛树脂盖面胶合木模板，侧向次楞采用50 mm×50 mm 硬质方木，间距300 mm；平向主楞用双Φ48 mm×3 mm 钢管，间距400 mm；拉墙筋用Φ14 mmHPB300 钢筋,竖向间距400 mm，水平向间距500 mm。支撑杆底部用工型钢固定[3]。

3.1.1 现浇混凝土侧向压力

依照规范，现浇混凝土对侧面模板压力的计算标准按下列计算公式计算，且取二者中的较小值。

式中：F 为最大侧压力（kN/m2）；γc为混凝土的重力密度取24 kN/m2；t0混凝土初凝结时间t0=200/（T+15），其混凝土入模温度T 取22°C；β1为外加剂影响修正系数，取1.20；β2为混凝土坍落度影响修正系数，取1.15；V 为混凝土的浇筑速度（m/h）；取0.60 m/h；H 为混凝土侧压力计算位置处于新浇筑砼顶面的总高度，本工程取8 m。

3.1.2 模板、次楞及方木强度及挠度

依据模板的受力分析，面板可以按简支跨计算，次楞、主楞分别按照二等跨连续梁、三等跨连续梁进行强度和挠度计算，其公式为：

式中：σ 为构件抗弯强度计算值(N/mm2)；M 为最大弯距(N.mm);mm2)；W 为净截面抵抗矩(mm3)；[f] 为构件抗弯强度设计值(N/mm2)；E 为弹性模量(N/mm2)；v 为最大挠度值（mm）；[v]为允许挠度值（mm）；I 为计算跨度（mm）；本工程允许挠度值取15 mm。

3.1.3 钢管立杆验算

长细比：λ=I0/i≤[λ]

稳定性验算：Nut=1.35∑NCK+1.4∑NQK（N）

式中：I0为立杆计算长度（mm）;i 为界面回转半径（mm）；Nut为立杆计算长度（mm）;σ 为轴心受压立杆的稳定系数；φ 为轴心受压立杆的稳定系数；A 为立杆的截面积（mm2)；高度调整系数；[f] 为钢材的抗压强度设计值（N/mm2)；本工程取205N/mm2

3.2 模板制作及支模架搭设工艺

流道顶板的模板支撑取用承重式脚手架，侧向墩墙模板支撑取用钢管水平对撑外加抛杆斜撑。

搭设的基本流程为：准备→按设计尺寸排放扫地杆→竖立钢管同时安装纵横向扫地杆→搭设剪刀撑→水平向、竖向顶托。脚手架立杆纵向和横向间距要符合模板支撑设计间距。立杆要根据流道断面形状取用相应长度的钢管。相邻两根立杆的接头应交错布置，不可设置在同步内，水平杆在搭接时其搭接长度若大于1 m，则需用2 个以上旋转扣件固定。承重架周围应布置竖向剪刀撑，内部每隔四排立杆设置连续的竖向剪刀撑，从顶层向下每隔2 步设置水平剪刀撑,剪刀撑宽度4 跨大于6 m。钢管脚手架搭设完工后，检验人员应用扭力扳手对扣件作检查[2]。

3.3 混凝土浇筑及振捣工艺

3.3.1 混凝土拌合

混凝土采用搅拌站集中拌合，其配料计量采用自动电脑控制系统控制，下料精度达到规范要求，浇筑前进行试料调整，施工过程中定期检验校验，保证计量无误。

3.3.2 混凝土浇筑

混凝土浇筑前，在墩底铺浇5 cm 厚同混凝土相同配合比的水泥砂浆，再进行后续浇筑，流道混凝土用平铺对称的方式，从泵机的中心线位置向上下游铺料，每层浇筑厚度30 cm，相临近两组墩墙混凝土面高差小于50 cm；流道顶面混凝土用斜面分层浇筑方法浇筑。混凝土由缝墩向边墩方向推进浇筑，浇筑过程中，流道各墩墙混凝土面高程从缝墩朝向边墩依次递降约50 cm，待混凝土浇筑至流道顶板位置后，每隔3 小时进行墩墙混凝土薄层掩盖浇筑，直到顶板高程，浇筑过程见图1。

图1 流道墩墙混凝土浇筑面高程台阶状布置图

3.3.3 浇筑速率及分层浇筑

混凝土浇筑时应分层对称均匀上升，有利于流道两侧混凝土压力相对平衡，上升速度控制在30 cm/h～40 cm/h 以内，最大程度上避免混凝土对渐变圆弧段模板发生过大的上浮力，影响模板支撑系统的稳定性。因流道墙的高度较高，混凝土入仓时会受到钢筋影响，应在钢筋顶层合适位置布留洞口，便于导管插入，防止混凝土离析。在异型曲面模板下方各侧留出一个三角区域，便于混凝土不容易到达此区域时，选用颗粒稍小且流动性高的混凝土和小型振动棒充分浇筑、捣实，确保工该区施工质量[4]。

4 质量控制措施

4.1 优化混凝土组成材料

为降低混凝土发热量，在流道混凝土水泥品种选择上，采用低水化热水泥，如硅酸盐水泥、矿渣水泥，在满足混凝土强度、耐久性、耐腐蚀性的前提下，采用级配优等的骨料，控制含沙量小于3%，石子含量低于1%。配合比设计中将混凝土抗渗、抗冻、耐久性作为重要指标要求[2]。

4.2 加强大体积混凝土防裂技术

根据流道的结构特点，控制混凝土的铺料、平仓、振捣等作业工艺，混凝土入仓时防止离析，下料垂直落矩不超过2 m，否则应增设缓降设备，禁止混凝土在运输中加水，流道混凝土浇筑时每一位置振捣至混凝土无明显下沉，不出现气泡为止。以灌浆时为准，捣实时间为5 s～15 s 为宜，振捣做到“快插慢拔”，无法用振捣器捣实的部位，应人工捣固密实。在新旧浇筑部位先铺以同标号的水泥砂浆2 cm～3 cm，该砂浆的水灰混合比比混凝土的水灰混合比减少0.3～0.5。砂浆面积与混凝土强度相适应，保证新浇筑混凝土料与旧面结合良好[4]。

5 结语

泵站流道工程施工过程中关键部位具有异形部位多、部位结构狭窄、连续浇筑量大等特点，在南水北调东线第一期淮阴三站实际施工过程中，重点对支架、模板设计、制作、混凝土配合比设计及入仓方式、防治裂缝等方面进行严格控制和优化，确保了流道混凝土总体质量，符合设计规范要求。