南水北调大型泵站大体积及异型混凝土结构施工关键技术控制

董传强 伊成涛 朱昶广

摘 要：南水北调东线工程沿途泵站主体机构中存在大体积混凝土结构和较多的异型混凝土结构，在施工过程中给施工企业带来比较大的困难和考验，特别是施工中混凝土温控防裂措施、异型模板制作安装、混凝土的浇筑工艺等方面。预防措施和关键技术控制做不好，对施工企业形象和经济均带来较大的损失。

关键词：南水北调；大体积混凝土；关键技术；温控措施

1 前言

南水北调东线工程沿途泵站大部分设计为立式轴流泵，扬程高、流量大，泵房内部自下而上为泵站底板、进水流道层、水泵层、出水流道层、联轴层和电机层。泵房混凝土设计整体高度大，自泵房底板至电机层混凝土结构高度达20米多，主体机构中存在大体积混凝土结构和较多的异型混凝土结构，在施工过程中给施工企业带来比较大的困难，在施工中混凝土温控防裂措施、异型模板制作安装、混凝土的浇筑工艺等方面均要求施工企业做好相关预防技术措施。

2 大型泵站底板大体积混凝土施工温控防裂措施。

2.1 泵房底板裂缝产生的机理

（1）由于泵房底板厚度较厚，若不对该部位进行保温，混凝土表面早期（前3天）出现的最大拉应力将超出混凝土允许抗拉强度，有可能会导致“由表及里”型裂缝。早期内外温差与表面拉应力密切相关。

（2）当混凝土的浇筑温度为28℃时，底板内部最高温度将有可能达到55℃～60℃，甚至超过60℃。若早期温度过高，基础温差过大，势必会增大后期底板内部拉应力，有可能出现“由里及外”型贯穿性裂缝。

2.2 泵房底板混凝土温控方法

（1）底板内埋设冷却水管有效降低内部温度；（2）表面覆盖保温材料降低内外温差；（3）通过高堆骨料、深层地下水拌合有效降低混凝土初期温度；（4）加强混凝土保湿养护防止底板表面因水分蒸发过快导致干缩开裂；（5）优化砼配合比，配置低水化热高延伸率混凝土，适当掺加粉煤灰，降低水化热并采用较小的水灰比，以降低温度应力。

2.3 泵房底板混凝土温控措施

（1）做好冷却通水降低混凝土内部最高温升。在泵站底板绑扎钢筋的同时布设2层￠5cm的塑料管，排距70cm，间距285cm，每层为一个蛇形布置的闭合循环圈。进出水口设底板两测。抽取深层地下水作为冷却水，循环水经出水口排入附近排水井。为保证降温效果每个闭合圈的长度不超过200m。

浇筑完成及时通水冷却。通过调节进水阀门开度，控制进出水温度，混凝土降温期降温速度不超过1℃/d，水流方向应每24小时调换1次。通过该措施有效削减水化热升温，降低混凝土内外温差，使其满足设计要求即混凝土内外最大温差不超过20℃。通水冷却时间为混凝土内外温差不超过20℃为止。

（2）采用深层地下水拌制混凝土。采用深度20m以下的地下水拌制混凝土，尽量做到随抽随用，尽可能减少水温回升。进入搅拌罐时水温可控制在15～17℃。

（3）降低骨料温度。砂、碎石采用高堆深取法，堆高6～8m以上。混凝土出机口温度仍不能满足要求时对碎石喷淋地下水进一步降温。

（4）控制浇筑升温。加快浇筑速度，采用大型混凝土拌合站配混凝土输送泵连续入仓，配足施工资源、各岗位工种，尤其是应急备用电源和设备抢修工要处于待命状态， 三级质检和试验人员现场严把质量关，加强生产统一调度指挥，确保快速连续浇筑。层间台阶覆盖时间控制在2小时以内，保证浇筑强度，争取按计划浇筑时间收面。

（5）确保混凝土层间结合良好预防内部裂缝。预先布置好混凝土卸料点和卸料次序，加强卸料指挥，加强混凝土平仓振捣，防止骨料分离，防止漏振欠振和薄边角部位脱空，保证混凝土内部质量均一、密实，层间结合良好，防止混凝土内部产生薄弱面或初始裂缝。

（6）表面保温保湿，预防表面裂缝。浇筑到收仓线后及时进行表面抹、压收面，然后立即用一层复合土工膜对外露表面覆盖严实，以保温保湿，快速提高表面温度，减小内外温差，防止出现早期表面干缩裂缝。一般浇筑后1～3天时混凝土内部温度达到最高，也是内外温差最大时间，此时由于混凝土龄期短，抗裂能力较差，最易产生表面裂缝。因此，务必落实责任，做好混凝土表面保温保湿工作。

（7）混凝土温度检测。为实时监控混凝土内部温度，在混凝土中部埋设混凝土测温计。分多排布置，每个测点应分层布设3个温度计，在距顶面和底面10cm处各布置1个，底板中间布置1支。进出水口配备温度计测量水温。测温时间不少7天。每2小时监测混凝土及冷却水温度。

3 异型混凝土结构模板制作、安装、加固施工关键技术

泵房进出水流道混凝土结构均为异型混凝土結构，形状不规则，呈倾斜状，这对混凝土模板制作、安装、加固带来困难。针对进水流道模板制作、安装、加固施工提出以下控制措施。

（1）模板选型：流道蜗壳部分现场放样制作内胎木模，为保证外观质量表面喷塑。流道墩墙直面模板全部采用竹胶板，中墩、缝墩、隔墩圆头及胸墙圆弧段采用定型钢模板，排水廊道、检修间墩墙及顶板全部选用竹胶板，排水廊道后空箱内模板采用小型组合钢模板，流道内模、进人孔及廊道内中墩门洞等部位异型模板在工地现场用木模制作，木模成型完毕，表面喷塑。

（2）流道内模制作：流道层模板工程的重点及难点就是流道内模制作安装，根据进水流道单线图及进水流道断面数据表，流道模板制作如下：

首先在工地木工场搭设脚手架，用于放大样及拼装模板，脚手架底层平木板按进水流道下边线坐标布置，钢管底部按进水流道断面数据表提供断面固定5cm×10cm方木，方木下底面加2cm后（木板厚度）为流道底板面；流道上层平钢管按进水流道上边线坐标布置，钢管顶部按进水流道数据表提供断面固定5cm×10cm方木，方木顶面加2cm后（木板厚度）为流道顶板底面（如图1）。

过渡圆按断面单独做出，均作成1/4圆，对应断面和直段方木相切，并和直段方木加固在一起，校核上下两切点间竖向距离和设计尺寸相等后上下加固在一起。将每个断面拼装完毕后，按断面挂线，把方木框多余部分刨除（如图2）。

当流道渐变至标准圆时，每一断面按两个半园制作，断面间挂线连接，多余部分刨除。每一断面连成整体做标准后，选择合理长度分节，把每一节按左右两侧分别连成一个整体。

（3）流道模板运输与安装。流道内模由10T拖盘车运至施工现场，人工配合50吨吊车安装就位。模板安装前在主厂房底板上按进水流道单线图放大样，焊接三道镀锌角钢做为支撑点。为保证流道模板浇筑过程中不上浮移位，在流道模板的上部加设钢绞线作为加固带，加固带与底板钢筋联成整体，确保流道模板不移位。

（4）模板尺寸控制。流道模板按照 《泵站施工規范》（SL234-1999）要求制作加工。模板制作长宽允许偏差不超过±3mm，相邻两板高差不超过1mm，平面刨光模板局部平整度不超过1.5mm/米；模板安装中心轴线偏差不超过5mm，相邻两板高差不超过2mm，底模上表面标高允许偏差不超过±5mm，层高垂直度不大于6mm（全高不大于5m时）、层高垂直度不大于8mm（全高大于5m时）。模板加工和组装过程中严格测控内模外形尺寸、表面平整度和安装精度在允许偏差之内。

（5）流道层模板立模。立模时首先按墩墙立模线立墩墙侧模，严格控制侧模顶高程，注意和顶板模板的衔接，侧模模板采用Φ12对销螺栓对拉对撑加固，顶板模板支撑采用万能碗扣脚手架支撑，脚手架顶部根据定型钢模板尺寸铺设纵向和横向10cm×10cm方木，模板铺设在10cm×10cm方木上，模板铺设完毕，用水准仪测量模板面高程，利用碗扣脚手架上微调丝杆调整模板面高程，以保证模板面高程为设计顶板底面高程。中墩及缝墩处通道门模板采用内场制作的定型木模作内模，墩墙侧面模板夹定型内模，此处要注意侧模和内模接缝要严密。流道顶板处进人孔采用内场制作的定型木模，模板安装时由测量人员在顶板底模上放出人孔位置，进人孔模板设计位置要求安装在顶板底模上，进人孔模板加固依靠四角钢筋网支撑塞牢。

（6）墩墙模板加固。墩墙模板以钢管为纵横围檩，两边墩外侧采用双排脚手，以钢管斜撑打入土中保证脚手架的稳定，用钢管将模板的围檩与脚手相连，加固模板。边墩内侧及中墩采用钢管网络支架固定。墩墙模板对拉杆采用φ16套丝杆，对拉杆纵向间距为80cm，横向间距为60cm。在流道顶板和空箱顶板下搭钢管满堂脚手，支架间距为90×90cm，支架顶部安装可调的顶托，下部安装底托，在垂直钢管方向铺尺寸为10×10cm的木方，作为顶板底部支撑。

4 大体积混凝土浇筑关键技术控制

4.1 混凝土浇筑关键施工要点

泵站主泵房底板浇筑方量和面积大，底板高度高，要避免砼初凝产生冷缝。整个仓面从一侧向另一侧推进，从中间向前后推进。整个仓面分层浇筑，施工中混凝土斜面的坡度不大于1/3，从浇筑层下端开始，逐渐上移。浇筑加入HPC-GYJ缓凝剂，初凝时间为8h。底板仓面浇筑时间要求必须小于8h。实际浇筑过程中底板仓面，计划从右到左、从下至上，分区分层浇筑。

4.2 出水流道及顶板的浇筑工艺

进水流道及竖井底部浇筑从右到左均衡上升，防止因受力不均造成模板位移。顶板从右到左斜坡式浇筑，进水流道顶板安装三道丝网，混凝土浇至拦截处时拆除钢丝网保证混凝土的连续性。

4.3 砼平仓、振捣、抹面

砼浇筑时从右至左从低处向高处浇筑，下料高度超过2m的部位安装溜筒。砼浇筑采取人工平仓，插入式振捣器振捣，振捣器快插慢拔，插点梅花型排列，逐点移动，移动间距30～40cm，振动上层时应插入下层约5cm，每一振点的振动持续时间以振至砼不再下沉并无气泡冒出为止，同时防止砼过振。在前一批砼尚末振捣密实之前，不得在上部增加新的砼。对某些特殊部位，如模板、预埋件等附近砼，特别仔细地进行操作，振捣捧不触及钢筋、埋件且与模板留有一定间隙。砼浇筑过程中安排钢筋工、模板工值班，各负其责。砼浇筑完毕，加强砼面的收面工作，收面工作要求用木搓板至少搓平两遍，钢压板至少压光3遍，以保证成型砼表面密实、光洁、平整。

5 结束语

山东南水北调大型泵站大体积混凝土和异型混凝土结构较多，在建设管理和施工中总结了简便有效的预防内部裂隙和表层裂缝等方面的经验，经过施工过程的探索和验证，只要在施工过程中做好关键技术控制、预防措施，均能达到混凝土内部密实无裂隙、表面光滑美观的效果。

参考文献：

[1] GB50204-2002.混凝土结构设计规范[S].

[2] 混凝土结构工程施工质量验收规范[S].

[3] SL234-1999.泵站施工规范[S].