锅炉特大体积混凝土基础施工技术研究——以灵武电厂二期2×1000MW工程4#锅炉筏板基础为例

陶 明

（中电投 宁夏能源铝业中卫新能源有限公司，宁夏 中卫755000）

0 引言

大体积混凝土工程常常运用在工程的底板基础混凝土中，底板长期处于地下，因此对混凝土的各种性能，特别是耐久性要求较高。宁夏灵武电厂二期2×1000MW工程4#锅炉东西向K0～K7轴间距74800mm，南北向1/14～1/21轴间距70000mm。锅炉基础由桩承台、基础柱段组成。主要基础及柱段通过抗震板墙连接，其他基础通过基础连梁连接，共16个桩承台，承台CT-10、CT-11为筏板基础，为大体积混凝土。其中CT-11为特大型筏板基础，截面尺寸为46000mm（长）×32800mm（宽）×3200mm（高），体积为 4828m3，混凝土标号为C45。

1 施工特点和难点分析

本工程基础CT-11的主要特点是面积大、断面高、钢筋多而密，总混凝土量达到4830m3，施工难度比较大，主要表现在：

1）基础面积大、厚度达到3.2m，大体积混凝土施工，由于混凝土内部与表面散热速率不一样，在其表面形成较大的温度梯度，从而引起较大的表面拉应力，必须通过合理的措施来降低水化热，防止温度差裂缝的出现。

2）混凝土一次性浇筑量大，必须合理组织浇筑方案，避免混凝土浇筑过程中出现施工冷缝。

3）混凝土成型后，前期升温速度快，必须做好混凝土表面保温及保湿工作，避免出现由于温差引起的表面温度裂缝。

2 应对措施

本次施工结合业主提出的灵武电厂二期工程确保国优金奖，重点解决施工工艺，确保拆模后混凝土外观工艺一流，关键解决大体积混凝土的温度裂缝。针对此种情况，项目部召开多次专题会，从技术角度进行各项优化工作，主要从以下方面入手：

1）本次混凝土体积大，强度等级高，况且宁夏本地不生产矿渣硅酸盐水泥，按常规混凝土配合比，水泥用量大，混凝土的绝热逢值高，增大了混凝土温度裂缝的可能性。

2）混凝土浇注施工组织，4800多方混凝土一次浇注成型，无论是拌合站的拌合能力，浇注期间的材料供应，还是水平运输能力，混凝土布料，都是比较大的难题。为避免混凝土施工期间产生冷锋，高效减水剂的缓凝时间控制在10-12小时之间。

3）混凝土的保温养护。

2.1 原材料及技术性能

水泥：采用宁夏青铜峡水泥厂生产的青铜峡牌P.O42.5级散装水泥。

粉煤灰：采用宁夏大坝电厂生产的Ⅱ级粉煤灰。

矿粉：采用内蒙生产的S75级矿粉。

砂：采用宁夏吴忠关马湖产细度模数为2.2，含泥量为2.1%的山砂和宁夏灵武产细度模数为3.2，含泥量为2.6%的水洗砂。

碎石：采用宁夏灵武当地产5～25mm破碎石。

外加剂：为保证C45混凝土的强度（需降低混凝土拌和用水量），采用了聚羧酸高效减水剂。凌海华瑞M5-AST聚羧酸高效减水剂，减水率为 22%，推荐掺量为 0.9～1.5%。

2.2 砼热工及养护计算

1）绝热温升计算

式中：Th——混凝土的绝热温升（℃）；mc——每m3混凝土的水泥用量，取374kg/m3；Q——每千克水泥28d水化热，取375kJ/kg；C——混凝土比热，取0.97[kJ/（kg·k）]；ρ——混凝土密度，取2400（kg/m3）；е——为常数，取2.718；t——混凝土的龄期（d）；m——系数、随浇筑温度改变，取0.384；

计算结果如下表1：

表1 不同龄期的绝热温升

2）混凝土内部中心温度计算

式中：T1（t）——t龄期混凝土中心计算温度，是混凝土温度最高值；Tj——混凝土浇筑温度，为23.4℃；ξ（t）——t龄期降温系数，取值如表2所示。

表2 不同龄期时的ξ值

计算结果如下表3：

表3 不同龄期混凝土中心计算温度

由表3可知，砼第9d左右内部温度最高，则验算第9d砼温差。

3）混凝土养护计算

混凝土表面采用保温材料（棉被）蓄热保温养护，并在棉被下铺一层不透风的塑料薄膜。

（1）保温材料厚度

式中：δ——保温材料厚度 （m）；λi——各保温材料导热系数[W/（m·K）]，取0.09（棉被）；λ——混凝土的导热系数，取2.33[W/（m·K）]；T2——混凝土表面温度：39.2（℃）（Tmax-25）；Tq——施工期大气平均温度：19.5（℃）；T2-Tq=19.7（℃）；Tmax-T2=21（℃）；Kb——传热系数修正值，取1.3。

故可采用两层棉被并在其下铺一层塑料薄膜进行养护。

（2）混凝土保温层的传热系数计算

式中：β——混凝土保温层的传热系数[W/（m2·K）]。

代入数值得：β=1/[Σδi/λi+1/βq]=1.14

（3）混凝土虚厚度计算：

式中：h'——混凝土虚厚度（m）；k——折减系数，取2/3；λ——混凝土的传热系数，取2.33[W/（m·K）]；h'=k·λ/β=1.3655。

（4）混凝土计算厚度：

（5）混凝土表面温度

式中：T2（t）——混凝土表面温度 （℃）；Tq——施工期大气平均温度（℃）；h'——混凝土虚厚度（m）；H——混凝土计算厚度（m）；T1（t）——t龄期混凝土中心计算温度（℃）。

不同龄期混凝土的中心计算温度（T1（t））和表面温度（T2（t））如表4所示。

表4 混凝土温度计算结果表

由表4可知，混凝土内外温差＜25℃，符合要求。

2.3 混凝土施工

1）混凝土施工材料用量

根据选定配合比计算出水泥用量为1281t、矿粉用量为535t、粉煤灰用量为 321t、砂用量为 3820t、石用量为 5531t、外加剂用量为33t。

2）混凝土施工组织方案

2009年 4月 17日 15：30分，4#锅炉 K2～K6轴、1/14～1/16轴第一个大体积筏板基础开始浇筑，于4月21日6：00浇筑完成，共计浇筑 4866.75m3，用时 87.5 小时。 2009 年 5 月2日 15：00 分，4# 锅炉 K2～K6 轴、1／19～1／21 轴第二个大体积筏板基础开始浇筑，于5月5日18：00浇筑完成，共计浇筑4878.5m3，用时75小时。在这两次浇筑中，无论是单班次还是连续浇筑总量均刷新了公司施工混凝土工程的记录。

3 结束语

经过认真细致的工作，大体积混凝土浇筑后，在模板拆除后，经质检部门、监理、业主及宁夏电力工程质量监督站等单位联合检查，筏板基础侧面未出现裂缝，大体积混凝土的温度裂缝得到有效控制，混凝土试块抗压抗渗强度达到设计要求，同时所做实体检测也满足要求。本工程筏板基础大体积混凝土施工技术措施证明是有效的，为后续大体积混凝土施工积累了经验，同时，节约了造价，提高了社会效益和经济效益。

［1］王辉.论大体积混凝土质量控制之要点[J].建筑知识，2010(S2).

［2］王爽，李霞.大体积混凝土配合比试验与施工控制分析[J].东北电力大学学报：自然科学版，2008(02).

［3］蔡兰峰.大体积筏板混凝土施工的质量控制[J].兰州工业高等专科学校学报，2010(06).

［4］黄智丰，罗华连，张庆红.大体积混凝土的浇筑施工[J].广西大学学报：自然科学版，2008(S1).

［5］GB50204-2002混凝土结构工程施工质量验收规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2002.

［6］江正荣.建筑施工计算手册[M].北京:中国建筑工业出版社，2001.

［7］建筑施工手册.4版[M].北京:中国建筑工业出版社，2003.

［8］李朝杰.大体积混凝土施工中的温度裂缝预防[J].河南水利与南水北调，2009(10).

［9］康德君，李永斌，李勇军，等.大体积混凝土裂缝控制和施工设计[J].膨胀剂与膨胀混凝土，2007(04).