大浦第二抽水站进水流道层混凝土裂缝控制措施
2016-04-08张海虹刘占明
金 鑫 张海虹 刘占明
(1.连云港市市区水工程管理处, 江苏 连云港 222000;2.连云港市临洪水利工程管理处, 江苏 连云港 222004)
大浦第二抽水站进水流道层混凝土裂缝控制措施
金鑫1张海虹2刘占明2
(1.连云港市市区水工程管理处, 江苏 连云港222000;2.连云港市临洪水利工程管理处, 江苏 连云港222004)
大浦第二抽水站为块基型堤身式结构,沉井基础,肘形进水流道层变截面,大体积混凝土在沉井基础约束下极宜产生裂缝。通过分析裂缝产生原因,综合考虑原材料、配合比、结构尺寸、配筋、约束程度、养护条件等多种因素影响,采取控制混凝土坍落度、砌块石芯墙、混凝土中掺加防裂纤维和埋设冷却水管等一系列防裂和控制裂缝措施,有效地控制裂缝发生,取得了明显效果。
大浦第二抽水站; 进水流道; 裂缝控制; 措施
1 概 况
大浦第二抽水站是沂沭泗河洪水东调南下续建工程新沭河治理工程的重要组成部分,位于新沭河右堤下段3+180处,距连云港市区约6km。安装4台(套)1.60m立式轴流泵配800kW立式同步电动机,设计流量40m3/s,总装机容量3200kW,工程等别Ⅲ等,主要建筑物1级,大浦第二抽水站是一座中型排涝泵站[1]。该站建成后结合大浦第一抽水站,使大浦河流域及连云港市城区排涝标准达到10年一遇。
大浦第二抽水站主泵房采用堤身式布置,站身挡洪,泵房下部为块基型结构,采用一块矩型沉井基础,上部为排架结构,主厂房总宽10.50m,屋盖采用混凝土梁板结构。站身采用肘型进水流道和平直管出水流道,拍门断流。沉井基础刃脚高程-13.00m(56黄海高程基准,下同),水泵叶轮中心高程-1.00m,水泵层高程-1.40m,联轴层高程3.50m,电机层高程6.92m。
2 混凝土裂缝原因
站身混凝土分层浇筑依次为沉井基础(下沉)、站身底板、进水流道层及顶板、水泵层、出水流道及顶板、电机层、上部厂房。沉井为一块整基础,平面尺寸22.00m×23.50m,结构整体性好、刚度大。待沉井下沉至设计高程后开始浇筑站身底板、进水流道层及顶板和水泵层等,此时,沉井混凝土的强度、弹性模量基本达到设计要求值,对在其上新浇筑的站身底板、进水流道层及顶板和水泵层等具有较强约束作用,致使后浇筑的站身底板、进水流道层及顶板和水泵层等混凝土凝固收缩过程中极易产生竖向裂缝。因此,裂缝控制质量直接影响泵站的防渗安全和耐久性,其中进水流道层及顶板的混凝土防渗、裂缝控制最为关键[2]。
3 混凝土抗裂措施
针对沉井基础约束下进水流道层变截面、结构形状不规则、各断面各部位混凝土厚度不一、流道立模需一次成型等特定条件,采取9项抗裂措施加强对进水流道层混凝土进行防护。
3.1混凝土配合比控制
a.水泥。 PO42.5级普通硅酸盐水泥在满足工程设计和施工工艺要求的前提下,掺优质粉煤灰,尽量减少水泥用量,降低水化热。高效减水剂在满足工程设计强度要求和施工工艺要求的同时,减少混凝土拌和用水量,降低水灰比,避免收缩裂缝的产生。
b.黄砂。考虑到混凝土防渗抗冻要求,选用中粗砂,细度模数2.50左右,含泥量不大于1%,不得含有杂物。
c.石子。选用强度高、粒径在5~20mm和20~40mm连续级配、同颜色、不带杂物的碎石。在浇筑前如温度较高,需对石子进行洒水预冷,控制混凝土的入仓温度。
d.高效减水剂。在满足工程设计强度要求和施工工艺要求的同时,减少混凝土拌和用水量,降低水灰比,避免收缩裂缝的产生。
施工过程中严格控制泵送混凝土配合比,控制好配合比中的砂率,选择合适的泵送混凝土外加剂,减少混凝土的收缩变形,保证其外观质量。
e.水灰比。浇筑前根据配料单进行混凝土试泵,在保证可泵性的前提下,尽量减少用水量,降低水灰比,控制混凝土坍落度在12~14cm,水灰比0.47。加强浇筑过程中混凝土拌和物的质量控制。
3.2内部预埋钢筋
进水流道水泵中心至隔墙变截面尺寸为5.50m×2.13m,是水化热大、裂缝最容易产生的地方,采用砌块石芯墙进行吸热,内部预埋钢筋等措施,特别是在流道肘形部位,尽量形成钢筋网片,同时,浇筑时在流道肘形部位适当抛掷小块石。
3.3混凝土中掺加防裂纤维
在混凝土中掺加防裂纤维,掺量控制在0.60~0.90kg/m3,并适当延长混凝土拌和时间,使纤维在混凝土中能分散均匀,减少混凝土早期裂缝发生。
3.4降低混凝土水化热产生的内部温度[3]
自拌泵送混凝土施工时,由于单位水泥用量相对较大,混凝土水化热较大,除掺加粉煤灰外,在进水流道墩墙间砌块石芯墙进行吸热,芯墙里预埋锚筋。在墩墙内布置冷却水管并预埋测温孔,混凝土浇筑成型后,根据对混凝土的温度观测,在混凝土温度呈上升趋势时通水降温。
在墩墙部位和流道部位混凝土内部预埋冷却水管层,间距取60cm左右,在混凝土接近初凝前进行通水冷却,前期冷却水管进出水口方向半天调换1次。
3.5增设抗裂钢筋暗梁
因前期沉井浇筑接高至-3.00m后表面进行凿毛处理,新老混凝土连接处极易产生约束应力,导致混凝土裂缝产生,施工中除了布置冷却水管外,在边墩新老混凝土结合部位增设抗裂钢筋暗梁。
3.6混凝土搅拌和输送质量控制
现场配备两台(套)自动计量配料混凝土生产系统,同时下料,每台(套)混凝土生产能力35m3/min。在使用前进行保养、校核,确保计量准确性。材料配合比允许偏差控制范围:水泥、水、混合料为±2%,砂、石为±3%,外加剂为±1%。混凝土搅拌时间不少于2min。在混凝土中掺加聚丙烯防渗抗裂纤维,掺量控制在0.60~0.90kg/m3,并适当延长混凝土拌和时间,使纤维在混凝土中能分散均匀,从而避免混凝土早期裂缝的发生[2]。
3.7混凝土浇筑质量控制
采用从两头向中间对称混凝土浇筑方法,有利于保证流道模板稳定。混凝土输送前,用清水湿润整个管道,再用水泥砂浆充分润滑管壁后开始泵送混凝土,管道脚手和模板支撑要分开,防止泵送混凝土时的冲击荷载影响建筑物的几何尺寸和内在质量[3]。混凝土浇筑过程中,前场和后场均布置管理人员进行指挥协调,并安排专人测定混凝土入仓温度、坍落度,留置规定制取的试压块组数。
混凝土浇筑前,先将仓面平均划分施工区域,混凝土浇筑自南向北、由远而近,按一定厚度、顺序、方向分层进行,上下层之间混凝土浇筑间歇时间不得超过混凝土初凝时间。墩墙采取平面分层法施工,在距流道顶板约50cm时,考虑到顶板面积约400m2、混凝土约200m3,采用斜面分层法进行浇筑,及时覆盖,防止冷缝产生。
振捣从浇筑层下端开始,逐渐上移,以保证混凝土施工质量。插入式振动器振捣时与混凝土表面垂直,操作时做到快插慢拨,上下略为抽动,插点均匀排列,逐点移动,顺序进行,不得遗漏,使混凝土达到均匀振实。插入式振动器在每一插点上的振捣时间以混凝土表面呈水平并出现水泥浆和不再出现气泡为标准。混凝土表面用平板振动器振捣,施工时依次成排平行慢移,顺序前进,移动间距应使平板能覆盖已振实混凝土的边缘5cm左右,防止漏浆。平板振动器振捣时间以保证混凝土停止下沉并往上泛浆为准。对混凝土撑柱、止水和预埋件下面等加强振捣,同时进行二次复振,增加混凝土密实性,减少混凝土内部微裂缝,提高混凝土强度。对浇筑时移位的钢筋重新绑扎到位,严禁遗漏。
浇筑过程中随时检查模板、钢筋、止水片和预埋件等稳固情况,如有漏浆、变形和沉陷立即进行处理校正。对混凝土表面的泌水利用海绵及时排除。及时清理模板、止水、预埋件表面的灰浆,对表面混凝土进行二次抹面,防止产生松顶和表面干缩裂缝。
3.8混凝土养护
混凝土浇筑12h后,先对混凝土表面覆盖一层塑料薄膜进行养护。在流道进水口用土工布悬挂封闭,防止串风引起混凝土内外产生较大温差,同时延迟周围模板拆模时间,延长降温时间,延缓降温速度,拆模后,由于侧面和底面覆盖较困难,在混凝土表面及时涂刷养护剂,防止混凝土表面失水过快造成表面收缩,从而完成混凝土水化作用,达到养护目的[4]。薄膜要保持完整性,若有破坏,应及时补上。对已浇筑的混凝土指定专人做好养护和保护,加强对棱角和突出部位的保护。对厚大墩墙内预埋冷却水管和测温孔,根据温度变化情况及时通水冷却并做好监测记录,温差控制在30℃以内。
3.9其他措施
除采用上述措施外,还应尽量延缓拆模时间,在混凝土内外温差小于25℃后才可拆模;在临土面对混凝土外表面涂刷防水材料,以应对因地下水碱性较大对工程的损伤,提高混凝土的耐久性。
4 结 语
工程施工过程中,采取了一系列防裂和裂缝控制措施,检测结果表明,大浦第二抽水站进水流道层及顶板和水泵层等受沉井基础约束易产生有害裂缝部位的施工质量,均满足设计、施工规范要求,混凝土部位未发生裂缝。该工程实践可为其他类似工程提供参考。
[1]SL 252—2000水利水电工程等级划分及洪水标准[S].北京:中国水利水电出版社,2000.
[2]陈锡林,沈长松,等.江苏水闸工程技术[M].北京:中国水利水电出版社,2013.
[3]SL 234—1999泵站施工规范[S].北京:中国水利水电出版社,1999.
[4]杨康宁.水利水电工程施工技术[M].北京:中国水利水电出版社,2007.
Concrete crack control measures in Dapu No.2 Pumping Station water intake channel layer
JIN Xin1, ZHANG Haihong2, LIU Zhanming2
(1.LianyungangDowntownWaterProjectManagementOffice,Lianyungang222000,China;2.LianyungangFloodControlandWaterResourcesProjectManagementOffice,Lianyungang222004,China)
Dapu No.2 Pumping Station belongs to block foundation embankment structure. Open caisson foundation, elbow-type water intake flow channel layer variable cross-section and large-volume concrete can produce cracks easily under open caisson foundation constraints. Influence of various factors are considered comprehensively through analyzing crack reasons, such as raw materials, mixing ratio, structure size, rib mixing, constraint degree, curing condition, etc. A series of anti-crack and crack control measures are adopted, wherein concrete slump is controlled, stone core wall is built, concrete is mixed with anti-crack fiber, cooling water pipe is embedded, thereby effectively controlling crack, and obtaining prominent effect.
Dapu No.2 Pumping Station; water intake flow channel; crack control; measures
10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.10.016
TV544
B
1005-4774(2016)10- 0055- 03