南水北调金湖站工程流道混凝土冬季浇筑施工质量控制

赵才全 陈宗桥 郭 军

(江苏省南水北调金湖站工程建设处 淮安 211600)

1 工程概况

金湖站为南水北调东线第一期工程第二梯级站，位于江苏省金湖县银集镇境内，三河拦河坝下的金宝航道输水线上。泵站设计流量为150m3/s，安装5台套灯泡贯流泵，总装机容量为11000kW。采用平直管进出水流道，泵房内5台机组呈一列式布置于二块底板上(3台一联，2台一联)，底板顺水流向长33.5m，总宽度48.02m，机组中心距9.2m(见图1～图2)。金湖站流道浇筑时正值严冬时节，施工单位通过优化浇筑方案、采取内冷却外保温、严格质量管理等措施，顺利完成了流道浇筑，保证了浇筑质量。

图1 金湖站主泵房纵剖面

图2 金湖站流道层平面

2 主要施工方法

2.1 模板工程

进出水流道层直线段、中墩以及导流隔墩采用多层板配置，多层板厚度为14mm，表面光滑无凹坑、皱折和其他表面缺陷。站墩上下游圆头部位模板采用定制异形木模加保丽板饰面，立模前清理干净并涂脱模剂。

进出水流道异形部位木模板在加工场按1∶1 放样，放样时根据设计图纸提供的剖面制作相应的龙骨，并预留2.5cm 厚模板尺寸，在搭好的平台上等距离放线拼装龙骨，模板覆盖成型，为保证模板外表面平顺和光滑，采用在成型模板表面贴一层优质成品喷塑板，接缝部位、木模板尖角部位板缝等地方批腻子、打磨、再刷清漆的施工方案。该方案可有效避免以往直接在板缝上抹腻子不光滑、有凹凸不平等不足，增加镜面效应。

2.2 脚手架工程

现浇进出水流道混凝土顶板脚手架为承重脚手架。经受力计算，脚手架采用外径4.8cm、壁厚3.0mm钢管，连接件为铸铁扣件，立杆纵向、横向间距均为100cm。实际搭设时，立杆的纵向间距控制在80cm 以内，另将三联孔承重脚手架相连成整体，使得承重脚手架的稳定性得到进一步加强。

2.3 混凝土工程

混凝土浇筑机具选用35m3/h、50m3/h 拌和楼各1套，分别配备80m3/h 混凝土输送泵各1台，通过泵管输送至47m 汽车泵集料斗内，再由47m 汽车泵输送至仓面各布料口。浇筑采用由南向北分坯浇筑法，分层厚度按30cm 控制，布料均匀，平行上升。

泵站进出水流道的每个边墩和缝墩各设置6个布料口，每个中墩各设置7个布料口，每个隔墩各设置1个布料口，三联孔进出水流道浇筑仓面共设置26个布料口;两联孔进出水流道浇筑仓面共设置19个布料口(见图3)。

图3 金湖站三联孔流道浇筑仓面平面布置

3 主要质量控制

3.1 原材料选用

水泥:选用P.O 42.5 散装水泥，水泥细度、凝结时间、安定性、抗压及抗折等指标均满足规范要求;

黄砂:选用骆马湖砂，细度模数为2.4～3.0，含泥量小于1%;

碎石:选用盱眙产碎石，碎石为5～40mm 连续级配，含泥量及压碎值指标满足规范要求;

钢材:选用螺纹钢，其屈服强度、抗拉强度、伸长率等检测指标满足规范要求;

外加剂:采用HB-1 冬季型高效泵送剂;

粉煤灰:采用优质粉煤灰;

混凝土抗裂纤维:采用复合纤维。

3.2 优化混凝土配合比

流道混凝土设计强度等级C25，抗渗等级W6，抗冻等级F50。

优化混凝土配合比(见下表)，在满足混凝土强度、耐久性及和易性的前提下，掺入粉煤灰和冬季型高效泵送剂，改善混凝土骨料级配，减少单位水泥用量，降低水化热，延缓混凝土水化热峰值时间。

金湖站流道混凝土配合比表

在混凝土中掺入PP(聚丙烯纤维)-PAN(聚丙烯纤维)-PVA(聚丙烯纤维)复合纤维(掺量为1.2kg/m3)抗裂，掺入比为4∶3∶3，以提高混凝土抗裂性能。

严格控制混凝土拌和加水量，在浇筑过程中勤测混凝土坍落度，防止混凝土过稀造成表面干缩裂缝，混凝土的坍落度控制在12～14cm 以内。

3.3 提高混凝土入仓温度

a.经现场测量地下水温度约17℃左右，混凝土拌和用水采用地下水，以提高混凝土入仓温度。混凝土入仓时，入仓温度达到10℃以上，上一层覆盖时下一层混凝土温度不低于3℃。当气温过低时且当混凝土入仓温度达不到要求时，采用热水拌和。

b.从混凝土输送泵出口至浇筑现场的输送管道在浇筑前用土工布和草包包裹和覆盖，减少混凝土输送过程中的温度损失。

c.搅拌机前后台的入口做好遮挡。在第一盘混凝土料搅拌前，先用井水冲洗搅拌机进行预热2min，延长搅拌时间为常温搅拌时间的1.5 倍，即为135s。

3.4 预埋冷却水管

因冬季外部气温较低，为有效降低混凝土内部温度，减少混凝土内外温差，浇筑前布设了散热性能较好的聚乙烯高强钢丝衬塑料质冷却水管(见图4)，水管外径5cm，壁厚2mm。水管均按水平布设，层距0.5m，管边距墙面0.5m，在进、出水流道墩头等异形部位，冷却水管采用环形布置。进出水口间隔布设。

图4 三联孔流道层冷却水管布置

为了有效监控进出水流道混凝土内外温差，在进出水流道及边墩内布设6 组测温元件(见图5)。定时定人测量混凝土的内部温度及表面温度，浇筑后的前3 天，每间隔2h 测量一次，3 天后每间隔6h 测量一次，并做好记录。

3.5 落实混凝土外部保温措施

图5 测温元件平面布置

为保证混凝土外部温度昼夜温差，提高混凝土外部温度，减少内外温差，在浇筑仓面及模板外侧搭设保温棚。利用搭设的脚手架作为保温棚钢管骨架，棚面中间高，南北两侧低，坡比为1∶8，保温棚骨架上面和侧面覆盖包裹聚乙烯薄膜并用木板条固定牢固，在聚乙烯薄膜上面再覆盖一层土工布或草包。大棚内部用红外线电加热器、煤炭炉蒸开水升温蓄热养护。流道顶板混凝土浇筑收面完毕后采用“两层塑料薄膜+土工织物+草帘覆盖”的保温措施。

3.6 改善混凝土约束条件

对泵站站身进行合理的分层，减轻新旧混凝土的约束作用，减少约束范围;合理安排施工工序，缩短施工分层之间的混凝土浇筑时间，以减轻混凝土的约束作用。

4 检查、观测

4.1 混凝土内外温度观测

通过对预埋测温元件的连续观测数据分析，内部通冷却水、外搭保温大棚有效起到了内部降温、外部保温作用。据统计，内部最高温度为28.3℃，发生在浇筑3天后的第W5号测温点，对应W6号点温度为21.9℃，温差6.4℃;外部最低温度4.8℃，发生在浇筑后第7 天的第W1号测温点，对应W2号点温度为11.0℃，温差6.2℃。内外最大温差20.1℃，最小温差5℃。

4.2 混凝土强度检测及外观检查

经留样试压，混凝土28 天抗压强度满足设计要求。流道混凝土拆模后，除局部表面干缩裂缝和气孔以外，混凝土表面色泽均匀，流道异形段平滑圆顺，平直段棱角分明，未出现贯穿裂缝和超过0.2mm的混凝土裂缝。

5 结 语

流道是泵站土建的核心部位。由于浇筑流道大体积混凝土正值冬季，金湖站在制定详细的混凝土浇筑方案的基础上，通过在混凝土内部通地下水冷却、外部搭设保温大棚及大棚内加热升温的方法，严格控制混凝土内外温差，在混凝土裂缝控制方面收到了很好的浇筑效果，应用泵车浇筑提高了浇筑效率，为类似工程的混凝土浇筑提供了良好的借鉴经验。