汽轮发电机厂房运转层施工质量控制

成同松

中核华电河北核电有限公司

【摘 要】汽轮发电机厂房运转层作为汽轮机、发电机安装平台，施工质量好坏影响后续设备安装及调试的效果。本文通过对某电厂汽轮发电机厂房1#机组运转层施工的成功案例，对承重架以及大体积混凝土工程的事前、事中、事后控制的经验进行了总结分析与探讨，供同类工程参考。

【关键词】运转层；承重架；大体积混凝土

1. 工程概况

某电厂汽轮发电机厂房1#机组运转层为现浇钢筋混凝土结构，结构特点为：钢筋密集、预埋件精度高、混凝土方量大，其平面尺寸为55.94m×17m，主要由纵横实心钢筋混凝土梁组成，其中较大梁截面为，纵梁尺寸2470×2970、底标高5.50m、下部支撑面标高-11.0m，横梁三2357×3970、标高4.50m、下部支撑面标高-11.0m，横梁四2088×4470、标高4.00m、下部支撑面标高-11.0m、-0.05m。

2 .承重架质量控制

根据施工图纸经计算，本工程承重架搭设高度最高为纵梁处 H=11.0+4.00=15.00m>8m，施工荷载最大处为横梁四 Q=恒荷载+活荷载=1.2×[（24.00+3.50）×4.47+0.5]×0.9+1.4×（3.0+2.00+2.00）×0.9 =142.1 kN/m2>10kN/m2。按照建設部建质[2004]213号文件《危险性较大工程安全专项施工方案编制及专家论证审查办法》规定，本工程属于“水平混凝土构件模板支撑系统高度超过8m，或跨度超过18m，施工总荷载大于10kN/m2，或集中线荷载大于15kN/m的高大模板工程”，因此，必须对其承重架进行严格安全质量控制。

根据以往工程案例，高大模板工程中承重架搭设易发生承载力不能满足实际施工需要，造成承重架坍塌，故在应从前期施工方案、承重架验收过程进行严格控制，防止后期安全质量事故的发生。

2.1 施工方案审核

施工方案使用脚手架钢管为φ48×3.5，立杆间距300×600，步距900。

2.1.1存在问题。

根据脚手架钢管实体因制作壁厚负偏差以及现场轻微腐蚀锈蚀，钢管实际壁厚仅为3.10mm不满足规范要求的3.5mm±0.36mm标准。

2.1.2处理意见。

因上部荷载特别巨大，要求施工单位在计算书中，对钢管的截面尺寸进行折减，增大安全系数、降低安全隐患。施工单位最终按照φ48×3.0进行计算，复核过程如下：

承载力验算

单根立杆所受的最大竖向荷载：

N=混凝土自重+钢筋自重+模板自重+施工活荷载+振捣及倾倒混凝土时产生的荷载+脚手架自重（架高15m）=0.6×0.3×4.47×24×1.2+0.6×0.3×4.47×3.5×1.2+0.6×0.3×0.5×1.2+0.6×0.3×3×1.4+2×2×0.6×0.3×1.4+0.038×（15+1×17） ×1.2=30kN

立杆稳定性验算：N≤φ·f ·A

其中，N——验算截面荷载设计值（kN）；

A——杆件截面面积（mm）；

f——材料强度设计值；

φ——轴心受压杆件稳定系数；

立杆计算长度l0 的确定：l0=k1k2（h+2a），

其中，h——支架立杆步距；

a——立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度（取0.3 米）。

计算长度：l0=1.243×1.047×（0.9+2×0.3）=1.952m

钢管回转半径：i =15.86mm，其长细比λ= l0/i=1952/15.86=123

纵、横杆步距为0.9m 时，在垂直荷载作用下，立杆按轴心受压稳定条件来验算，轴心受压杆稳定系数由长细比λ= l0/i=123 查表得到φ=0.434

则：φ·f ·A = 0.434×424×205=37.7kN > N=30kN

经验算，稳定性满足要求。

2.2 承重架验收

首先对施工单位自检记录进行审核。合格后按照施工方案以及《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》（JGJ l30）对承重架实体进行如下内容的检查：立杆间距（300×600±30mm）、步距（h=900）、立杆垂直度（±90mm）、扣件螺栓是否松动、扫地杆设置（离地<200mm）、连墙件设置（垂直高度≤4m）、剪刀撑纵横向及水平加强层设置。

2.2.1验收时发现以下问题：

①立杆顶部伸出长度a值为0.6m（方案中取值为0.3m）；

②立杆间距和横杆步距过大（偏差为50～100mm>±20mm）；

③个别节点处无扣件连接；

④立杆垂直度偏差过大（300mm>±90mm）；

⑤未设置水平剪刀撑（方案设置上、中、下三道）；

⑥扣件个别存在裂缝；

⑦扣件螺栓松动、滑丝，紧固力矩仅为20N·m（标准值：不小于40N·m，且不大于65 N·m）。

2.2.2处理意见：

①对承重架进行全面检查；②增加横杆和立杆，使其间距符合施工方案要求；③对未安装扣件的节点进行补充增加扣件；④立杆垂直度偏差过大处，返工处理；⑤按照施工方案设置剪刀撑；⑥对存在外观缺陷的扣件进行更换；⑦对扣件进行全面紧固。

2.2.3整改方案：

以上问题①②③⑤⑥⑦施工单位按照处理意见整改完毕；问题④整改方案为，垂直度偏差较大处因工期原因不能返工处理，垂直度偏差过大处报整改措施为：1、加密立杆，2、增加整改完毕，经符合满足承载力及稳定性要求，全部整改完毕复验合格后进行上部结构施工。

3 .混凝土工程控制

根据本工程设计数据某电厂运转层混凝土工程，符合规范GB50496-2009《大体积混凝土施工规范》中定义的“混凝土结构物实体最小尺寸不小于1m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的大体积混凝土”。故应在施工方案审查及后期养护过程进行严格控制，防止混凝土有害裂缝的产生。

3.1施工方案審查

3.1.1 混凝土配合比的选择。

施工单位上报混凝土配合比，混凝土强度等级C35，水泥P·Ⅱ42.5用量313kg/m3，Ⅱ级粉煤灰，用量110 kg/m3。

根据GB50666-2011《混凝土结构工程施工规范》规定，大体积混凝土在保证混凝土强度的前提下，宜选用中、低水化热水泥，并宜掺加粉煤灰、矿渣粉。结论：配合比选用符合设计要求，同意使用。

3.1.2 大体积混凝土裂缝控制验算。

施工单位汽轮机运转层平台混凝土浇筑计划，6月份（大气平均温度为30℃），配合比（水泥用量为313kg/m3，粉煤灰用量为110kg/m3），养护材料（1层保温棉+1层薄膜+1层保温棉），计划混凝土入模温度28℃。对施工单位所报混凝土施工计划进行复核，过程如下：

混凝土最大绝热温升：

Th=（mc+K·F）Q/（c·ρ）=（313+0.28×110）×375/（0.97×2400）=55.4℃

式中： Th——混凝土最大绝热温升（℃）；

mc——混凝土中水泥用量；取313kg/m3

F——混凝土活性掺合料用量；110kg/m3

K——掺合料折减系数，粉煤灰取0.28；

Q——水泥28d 水化热，取375kJ/kg；

c——混凝土比热，取0.97kJ/kg·K；

ρ——混凝土密度，取2400Kg/ m3；

混凝土中心温度计算：

T1=Tj+Th·ξ

式中： T1——t龄期混凝土中心温度；

Tj——浇筑砼入模温度取28℃；

ξ——t 龄期降温系数；

查建筑施工计算手册第614 页表11-13 可得ξ（t）的值，由此计算的T1（t） 值见表1：

混凝土表面模板及保温层等的传热系数计算：

β1=1/[Σδi/λi+1/βq]=1/[0.005×2/0.065+0.001/0.04+1/23]=2.19W/m2·K

式中：β1——模板及保温层的传热系数（W/m2·K）；

δi——保温材料的厚度，梁顶面为1 层保温棉+1 层薄膜+1 层保温棉；薄膜厚度为0.001m；保温棉厚度0.005m；

λi——各种保温材料的导热系数，薄膜为0.04，保温棉0.065；

βq——空气层传热系数，可取23W/（m2·K）；

混凝土虚厚度计算：

h′ = k·λ/β=0.7m

式中：h′——混凝土虚厚度；

k——计算折减系数，取2/3；

λ——混凝土的导热系数，取2.33W/（m·K）；

β——模板、保温层的传热系数。

混凝土计算厚度：

H=h1+2h′=4.47+2×0.7=5.87m

式中：H——混凝土计算厚度；

h′——混凝土虚厚度；

混凝土表层温度计算

T2=Ta+[4×h′×（H- h′）（T1-Ta）]/H2

式中：T2——混凝土表面温度；

Ta——施工期大气平均温度，预计施工时为30℃；

根据《混凝土结构工程施工规范》GB50666-2011规定混凝土浇筑体表面温度与混凝土浇筑体中心温度差值不应大于25℃，混凝土浇筑体表面温度与大气温度差值不应大于25℃。结论：按照施工单位所报混凝土浇筑计划中，关于混凝土入模温度和养护方法不能满足规范要求，需进行调整。施工单位最终修改方案，将入模温度调整为26℃，经复核△T1、△T2均能满足设计要求，同意按照执行。

3.2 测温点设置

方案按照梁截面尺寸不同设置测温点，每个测温点设置上、中、下三处，经审核符合方案要求，同意其按照方案进行设置。

3.3 浇捣砼过程控制

认真严格进行混凝土旁站，监督施工单位是否严格执行施工方案。在旁站过程中对以下几个方面进行严格控制：

①混凝土塌落度140±20mm，入模温度小于26℃；②混凝土布料顺序同时由从两侧向中间对称施工，严禁由一侧向另一侧推进，防止模板支架偏心受力影响稳定性；③混凝土下落高度不超过3m，以减小冲击荷载和防止混凝土离析；④混凝土振捣距离和振捣深度是否到位；⑤督促施工单位安排专职人员观察模板支撑有无异常变化，如发现异常应及时汇报并督促施工单位采取相应的措施。

3.4 混凝土养护及温度控制

混凝土浇筑完成后，需及时检查混凝土浇筑体是按照施工方案进行覆盖养护（1层保温棉+1层薄膜+1层保温棉）。

在养护过程中严格进行温度监测工作并注意其数据的变化。

某电厂运转层混凝土温度检测关键数据如下表所示：①数据显示第3天混凝土表面以内40～100mm位置的温度与混凝土中心位置的差值为25.8℃>25℃，经现场分析原因为洒水养护时水量过大，热量随水蒸发散失，要求施工单位减少洒水量，直至温差之不大于25℃止。②数据显示内部混凝土温度最大值出现在第4天，最大温升值为72.9-26=46.9℃<50℃。

温控结论：全过程可控，不会产生有危害性的混凝土裂缝。

3.5 模板支撑拆除控制

为了防止因混凝土强度达不到设计强度产生有害裂缝，承重架拆除前混凝土的强度必须达到设计强度，以现场留置的同条件试块强度报告为准，未接到书面文件或未经审核确认的不得擅自拆除。

4 .成果展示

通过上述质控手段，汽轮发电机厂房1#机组运转层施工取得了非常好的效果，混凝土没有出现露筋、蜂窝、孔洞、夹渣、裂缝等现象，结构尺寸没有超出设计和规范要求。

5 . 结论

在汽轮发电机厂房运转层施工过程中，容易引起重大安全事故和质量事故的承重架和大体积混凝土工程是我们质控工作的重中之重，根据监理工作事前、事中、事后控制的步骤，我们在高大模板的方案审批、验收及大体积混凝土的浇筑及温控等方面做了大量的有效的工作，确保了施工全过程未发生一起安全事故及质量事故，取得了良好成果。不仅为其它类似工程总结了监理质控经验 ，而且锻炼了我们的工作能力，使我们的监理质控工作水平得到了提高。

参考文献：

[1]龚剑.《大体积混凝土施工中的裂缝控制》.施工技术，2012年3月第41卷第361期.

[2]JGJ 130-2011《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》

[3]GB50666-2011《混凝土结构工程施工规范》