浅谈火电工程大体积混凝土施工方案审查

金明权

（中电投电力工程有限公司， 上海　200233）

浅谈火电工程大体积混凝土施工方案审查

金明权

（中电投电力工程有限公司， 上海200233）

摘要：大体积混凝土施工质量控制是火电发电厂土建结构质量控制的重点和难点。施工方案科学、合理是确保大体积混凝土施工质量的前提之一。从技术管理角度，较为详细地阐述了监理工程师对火电工程大体积混凝土施工方案审查的重点内容和审查要求，确保方案的适宜性、充分性和可操作性，确保施工质量和结构安全，切实发挥监理单位的把关作用。

关键词：监理工程师；大体积混凝土；施工方案审查

0　引　言

目前混凝土结构工程仍是火电工程项目的主体结构项目，在所有的项目中仍是范围最广、项目最多、工程量最大，影响因素最多，质量控制难度大，始终是火电工程土建工程质量控制的重点和难点。特别是随着机组容量愈来愈大，锅炉基础、汽轮机基座、烟囱基础以及圆形煤场等建构筑物基础混凝土工程量也越来越大，部分 1 000 MW 等级塔式锅炉筏板基础一次混凝土浇筑量达 10 000 m3。大体积混凝土裂缝的防控问题更为突出，一旦结构上出现有害裂缝，影响了结构的使用和耐久性，会危及全局的安全和效益，处理起来也相当困难和棘手。

1　大体积混凝土施工方案审查

火电工程中的大体积混凝土的构筑物，一般有高烟囱圆板基础、锅炉筏板式基础、汽轮发电机基础底板、汽轮发电机基础运转层结构、圆形贮煤仓基础、双曲线冷却塔环基等，大体积混凝土施工方案审查除应按照常规审查外，尚应根据大体积混凝土施工的特殊性，重点进行下列内容审查。

1.1施工方案主要内容审查

大体积混凝土施工方案内容除应包括一般施工方案内容外，尚应按照 GB 50496—2009《大体积混凝土施工规范》要求编制大体积混凝土浇筑体温度应力和收缩应力的计算、施工阶段主要抗裂构造措施和温控指标的确定、原材料优选、配合比设计、制备与运输、温控监测设备和测试布置图、混凝土浇筑运输顺序和施工进度计划、混凝土保温和保湿养护方法、主要应急保障措施、特殊部位和特殊气候条件下的施工措施等内容。

1.2大体积混凝土结构设计裂缝控制措施

大体积混凝土结构设计裂缝控制措施主要审查混凝土设计强度的龄期、选用的水泥品种、混凝土基础结构约束条件、温度收缩钢筋设置、施工段划分、施工缝设置与处理等是否合理，主要审查依据 GB 50496—2009《大体积混凝土施工规范》第三章基本规定以及具体工程实践，按照谨慎、保守的原则控制。

对火电工程而言，锅炉基础施工为关键路径工作，采用28 d 标养龄期混凝土强度与采用 60 d 标养龄期混凝土强度，在工期上影响远远小于 32 d，主要是大体积混凝土内部温度较高，在高温条件作用下，粉煤灰的火山灰反应在早期即已开始，混凝土实际强度增长较标养条件要快，其实体混凝土抗压强度在 30 d 龄期时能基本够达到要求的强度，完全可以满足锅炉钢架吊装要求。

大体积混凝土裂缝控制在设计方面采取的措施之一是结合大体积混凝土的施工方法配置控制温度和收缩的构造钢筋。配置的构造筋应尽可能采用小直径、小间距。例如配置直径 6 mm～14 mm、间距控制在 100 mm～150 mm。按全截面对称配筋比较合理，含筋率应控制在 0.3%～0.5% 之间，这样可大大提高抵抗贯穿性开裂的能力。同时沿混凝土表面配置 φ6、间距 100 mm 的钢筋网片，可提高面层抗表面降温的影响和干缩的能力。

大体积混凝土基础施工分段有利于裂缝控制，分段间距和一次浇筑混凝土块体体积越小，对控制混凝土结构裂缝越有利。对于双曲线冷却塔环基、圆形贮煤仓基础由于其结构特点，可以分段施工，但对汽轮发电机基础、筏板式锅炉基础从结构整体性考虑，设计要求一次性整体浇筑。裂缝控制的主要措施：一是配置合理的温度收缩钢筋；二是严格控制混凝土温差和温降。通过近 20 年的工程实践已经证明是完全可以满足混凝土裂缝控制要求。

1.3大体积混凝土的温控验算审查

大体积混凝土的温差或温升、温降梯度过大并有一定的内外约束，是产生裂缝的主要原因。工程实践证明，严格控制温控指标是防止大体积混凝土有害裂缝出现的重要技术措施，温控计算是大体积混凝土施工方案的核心、关键内容。

1.3.1温控指标

GB 50496—2009《大体积混凝土施工规范》要求在施工方案阶段对大体积混凝土浇筑块体在浇筑前应进行温度、温度应力及收缩应力的验算分析，对混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值、混凝土浇筑块体的里表温差、混凝土浇筑体的降温速率和混凝土浇筑体表面与大气温差提出了控制参考指标如下。

(1)混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值不宜大于50℃。

(2)混凝土浇筑块体的里表温差(不含混凝土收缩的当量温度) 不宜大于 25℃。

(3)混凝土浇筑体的降温速率不宜大于 2.0℃/d。

(4)混凝土浇筑体表面与大气温差不宜大于 20℃。

在上述指标中，混凝土浇筑块体的里表温差与混凝土浇筑体表面温度不仅与混凝土绝热温升有关，也与混凝土入模温度有关。混凝土入模温度越高，在外部环境温度一定的条件下，水泥水化速度也越快，不利于水化热延缓释放，混凝土温升梯度也大，混凝土浇筑块体的里表温差也越大，混凝土浇筑体表面与大气温差也越大。此外，大体积混凝土是否产生贯穿性裂缝不仅与内部温差有关，也与内部温升梯度有关。因此，温控指标尚应按照 GB 50666—2011《混凝土结构工程施工规范》要求增加混凝土入模温度指标(混凝土入模温度不宜大于 30℃，并尽可能低)。

对于不同结构形式的大体积混凝土，温控指标不应机械套用规范控制的指标，还应根据工程施工的环境条件以及有关工程的实测数据，确定合适的控制指标。

1.3.2混凝土的绝热温升

混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值是关键温控指标之一，GB 50496—2009《大体积混凝土施工规范》附录 B.1明确了混凝土的绝热温升的计算公式(B.1.4)，从公式可以看出，混凝土浇筑体在入模温度基础上的温升值与胶凝材料水化热总量成正比，GB 50496—2009《大体积混凝土施工规范》4.2.2 已将进行水化热进行复验作为强制性条文，必须严格执行。因此，监理工程师应在施工组织总设计(至少在土建专业施工组织设计审查时)应要求施工单位必须提前对拟用的水泥进行水化热复验，同时混凝土胶凝材料的水化热试验，避免由胶凝材料的水化热推算混凝土水化热带来的误差，胶凝材料的 3 d 和 7 d 水化热控制指标应满足 JGJ55—2011《普通混凝土配合比设计规程》要求。

因此，监理工程师在审查大体积混凝土施工方案混凝土的绝热温升计算时，应采用经监理工程师确认的混凝土配合比单方水泥用量和水化热复验的数据，混凝土绝热温升的其他计算参数，尽可能采用混凝土配合比试验中的实际数据，避免由胶凝材料的水化热推算混凝土水化热带来的误差，以提高计算的准确性；有条件时，还可以通过混凝土绝热温升测试设备测定混凝土的绝热温升，从而在配合比设计过程中控制混凝土绝热温升。

1.3.3混凝土温度裂缝控制验算

GB 50496—2009《大体积混凝土施工规范》附录 B 中“B.2 混凝土收缩变形值的当量温度～B.7 控制温度裂缝的条件”提供了混凝土收缩变形值的当量温度、混凝土的弹性模量、温升估算、温差计算、温度应力计算、控制温度裂缝的条件相应计算公式。但是部分计算公式和参数的选取或通过现场试验、实测，无实测资料时可采用规范推荐的数值，在实际执行过程中尚存在一定的难度：一是在审查施工方案时，对拟施工的大体积混凝土无法取得实测数据，一般火电现场土建试验室也不具备混凝土热工试验的设备；二是规范附录推荐的数值，是综合了各种不同结构形式、不同原材料、不同的配合比、施工工艺、不同施工环境，对具体的工程，验算的结果不能保证计算的准确性，存在正负两个方面的误差；三是即使对于相同混凝土强度等级的混凝土而言，不同的结构形式、地基约束条件、混凝土配合比、外加剂、施工工艺等，选用一个标准值进行控制，并不妥当。

因此，监理工程师在审查方案混凝土温度裂缝控制验算文件时，一是要求施工单位采用较为权威的计算软件；二是验算的数据和参数选择应要求施工单位采用类似工程的实测数据；三是监理单位也应建立经验反馈系统，收集典型工程的实测数据作为审查大体积混凝土温度裂缝控制验算的对比资料；四是国内对大体积混凝土的温度场变化和裂缝产生的规律性还不能系统掌握，大体积混凝土的抗裂验算结果只能作为参考。

1.4大体积混凝土养护措施

根据国内有关资料，大体积混凝土裂缝主要产生于两个阶段：一是混凝土浇捣后的温升阶段，因混凝土内部与表面温差过大，致使表面产生较大拉应力，使混凝土表面开裂；二是在混凝土降温阶段，因混凝土内部降温速率过快，使混凝土内部产生较大拉应力，从而在混凝土内部产生贯穿性裂缝。

大体积混凝土浇筑后的养护措施是控制大体积混凝土温度裂缝措施的重要组成部分，主要是在养护过程中，通过覆盖保温材料减小混凝土表面温度的散失，控制大体积混凝土浇筑块体的里表温差和降温速率，对控制大体积混凝土浇筑块体表面裂缝和内部贯穿性裂缝至关重要，大体积混凝土浇筑后保温、保湿养护措施也必须进行温控验算。

监理工程师在审查大体积混凝土施工养护措施时，主要根据混凝土温度裂缝控制验算结果和混凝土浇筑块体的里表温差、混凝土浇筑体的降温速率、混凝土浇筑体表面与大气温差控制指标审查保温计算文件。

为了确保温控措施到位，监理工程师应审查应急措施，在混凝土养护过程中根据测温情况，及时采取降低温差的措施。

2　结　语

大体积混凝土施工方案是确保大体积混凝土施工质量的关键环节之一。GB/T 50319—2013《建设工程监理规范》与DL/T 5434—2009《电力建设工程监理规范》均明确要求监理单位对施工单位施工组织设计和施工方案进行审查，这是监理工程师质量控制重要工作之一。施工方案审查质量高低不仅仅体现监理单位的能力和水平，对工程实体质量把关、控制监理单位合同和法律风险也至关重要。

中图分类号：F407.9

文献标识码：B

文章编号：1007-4104(2014)08-0018-03

收稿日期：2014-06-04

作者简介：金明权(1966—)，男，毕业于同济大学，高级工程师，国家注册监理工程师、注册造价师、一级建造师，从事火电工程施工、监理和建设管理工作累计近25年。

通信地址：上海市田林路888弄7号 中电投电力工程有限公司 火电新能源部；E-mail：jinmingquan1994@163.com