巴基斯坦塔贝拉四期扩建电站主厂房肘管二期混凝土施工质量控制

(中国水利水电第七工程局有限公司国际工程公司，成都，610213)

1 工程概况

素有巴基斯坦“三峡”之称的塔贝拉水电站位于巴基斯坦首都伊斯兰堡西北方，坐落在开伯尔-普赫图赫瓦省境内，兼顾防洪、发电、灌溉等功能。四期扩建发电项目通过将现有的4号灌溉隧洞改为引水发电洞，扩容1410MW(3×470MW混流式水轮机)，使现有电站装机由3478MW增大到4888MW。

为减少肘管安装对主体混凝土施工的影响，在肘管区域设置最大深度为14.91m(高程308.59m～323.50m)的二期混凝土回填。肘管底部高程310.32m，出口处肘管最大轴长21.2m，平直段长16.8m，为满足受力要求，肘管外部环向设置h=15cm的加劲环，加劲环上沿径向布置锚钩、锚环。肘管底部布置7排间排距为1.0m×1.0m的φ150灌浆孔。

2 施工特点

2.1 混凝土施工空间小

根据混凝土分仓设计和肘管钢衬安装图纸，肘管最低位置钢衬底部到预留二期混凝土顶面高度为1.73m(高程308.59m～310.32m)，肘管钢衬设置加劲环，表面连接锚钩密集，加之双层双根分布的φ36mm钢筋等等，留给混凝土施工作业的空间非常有限，大大加大了混凝土的施工难度。

2.2 肘管平直区域广

肘管出口处最大轴长21.2m，平直段长16.8m，宽9.41m，平直区域达到158m2。平直区域混凝土流动性差，广大的平直区域给二期混凝土施工提出了难题。

2.3 肘管钢衬设计强度和安装工艺对混凝土浇筑速度影响大

根据肘管钢衬设计要求，考虑肘管钢衬的抗压变形、位移限制以及混凝土对肘管的包裹固定效果，肘管二期第一仓混凝土浇筑高度为3.61m(高程308.59m～312.2m)；二期混凝土浇筑速度应满足未初凝混凝土高度不得高于60cm；肘管左右两侧最大高差不大于40cm～60cm；此外，在满足上述要求的情况下，混凝土浇筑上升速度应小于30cm/h。如此严格的速度要求，给二期混凝土浇筑带来了更大挑战。

3 肘管二期混凝土施工质量控制

根据现场工作面狭小，施工空间有限的实际情况，考虑钢衬设计强度，为保证肘管二期混凝土按计划保值完成，塔贝拉项目从混凝土原料，混凝土入仓方式，混凝土浇筑速度、单层浇筑厚度控制和钢衬位移监测，混凝土振捣四个方面进行质量控制。

3.1 混凝土原料

由于仓内锚钩及其他预埋件繁多，下料空间狭小，再加上钢筋密集，孔隙小，钢衬与钢筋之间的缝隙极小，为保证混凝土对钢筋和钢衬的包裹，考虑平直区域面广的情况，在满足设计要求的基础上，混凝土料的级配和塌落度选择分外重要。

经过现场探查，对比不同级配的混凝土骨料最大粒径和塌落度，在最终实验之后，选择Class A一级配、塌落度为180m～240mm类型的混凝土进行浇筑，考虑运输等影响，参照前期混凝土运输塌落度损失情况，混凝土出机口混凝土塌落度必须按220mm～240mm控制，方能保证入仓塌落度在200mm～220mm之间，从而满足现场施工要求。

此外，由于二期混凝土浇筑处于夏季高温天气，根据混凝土水化热控制以及合同要求，考虑运输温度损失，经前期混凝土浇筑试验，混凝土料的出机口温度必须控制在4℃～10℃之间。

3.2 混凝土入仓方式

通常来说，小肘管二期混凝土浇筑采用单侧下料的入仓方式，从而解决肘管底部排气问题，避免空腔。但是对于直径大，垂直区域广的肘管二期混凝土，必须采用多侧同时对称下料，方能保证肘管稳定，同时将空腔降至最低，减少后期的灌浆量。

通过仔细分析，确定本次浇筑采用左右两侧同时下料为主的入仓方式，与此同时，充分利用钢衬底部预留的灌浆孔，将其作为辅助下料孔，根据两侧混凝土料的流动情况，及时通过灌浆孔，以从低到高，从两侧到中间的原则进行补料，从而保证混凝土对肘管底端，特别是平直区域的填充。

3.3 混凝土浇筑速度、单层浇筑厚度控制和钢衬位移监测

为避免钢衬受压过大发生变形和受力不对称发生位移，混凝土的浇筑速度必须严格控制，在满足钢衬设计要求的情况下，混凝土浇筑速度和单层浇筑厚度必须根据实际的混凝土初凝时间和混凝土入仓输送能力进行调整(假定混凝土生产能力和运输能力满足要求)，同时，浇筑过程必须对钢衬进行实时监测。

同一仓号内，不同高程区间混凝土对钢衬的影响大不相同，为在满足对钢衬保护要求的情况下将施工效率提到最高，需根据混凝土对钢衬的影响情况，按不同高程区间对仓号进行分区，制定不同的浇筑速度和单层浇筑厚度。

3.3.1 仓号分区

根据混凝土对钢衬的影响情况将仓号划分为三个区域。

区域一：距钢衬底部40cm～50cm以下的部分，即308.59m～309.82m高程区，该区域混凝土不会对肘管钢衬造成影响。

区域二：肘管钢衬以下40cm～50cm，以上50cm～60cm区域，即309.82m～310.92m高程区域，此区域混凝土开始接触钢衬，对钢衬产生影响。

区域三：高程在310.92m区域，此区域混凝土包裹钢衬，对钢衬产生很大影响。

三个区域参数如表1。

表1三个区域仓号划分参数

3.3.2 混凝土浇筑速度、单层浇筑厚度的确定

浇筑速度必须考虑钢衬的设计要求、混凝土的初凝时间和现场混凝土泵的输送能力。

根据钢衬设计要求，二期混凝土浇筑速度应满足未初凝混凝土高度不得高于60cm，肘管左右两侧最大高差不大于40cm～60cm，此外在满足上述要求的情况下，混凝土浇筑上升速度应小于30cm/h。

根据实验，Class A一级配混凝土初凝时间约为4h～5h，现场采用3台设计输送能力为60m3/h的拖泵进行送料，由于现场条件限制：管路长，落差大，同时考虑末端泵管安拆，混凝土罐车调换等因素的耗时，每台拖泵的实际输送能力为25m3/h～30m3/h。

(1)区域一：混凝土对钢衬基本无影响，因此，浇筑速度仅考虑初凝时间和拖泵输送能力的限制。区域一平均浇筑面积188.29m2，高度1.23m，总量约231.6m3，三台拖泵每小时的总浇筑能力为75m3～90m3，浇筑时间最长需要2.6h，小于初凝时间4h～5h，满足施工要求。单层浇筑厚度主要考虑振捣棒的有效振动范围，按50cm一层控制。

(2)区域二：混凝土浇筑对钢衬产生影响，因此，必须优先考虑钢衬的设计对混凝土浇筑的要求，同时兼顾混凝土初凝时间和拖泵的输送能力。区域二的平均浇筑面积为188.29m2，以每小时30cm/h的上升速度计算，平均浇筑速度约为56.49m3/h。三台拖泵在初凝时间内完成56.49m3的混凝土浇筑量是完全可以保证的。

(3)区域三：同区域二一样，必须考虑钢衬的设计对混凝土浇筑的要求，同时兼顾混凝土初凝时间和拖泵的输送能力。区域三平均浇筑面积约123.4m2，以30cm/h上升速度计，平均浇筑速度约为30.02m3/h。三台拖泵能满足在初凝时间内完成30.02m3混凝土浇筑量的要求。

综上所述，三个区域的浇筑速度和单层浇筑厚度参数如表2

表2三个区域的浇筑速度和单层浇筑厚度参数

区域高 程(m)平均面积(m2)浇筑速度(m3/h)单层浇筑厚度(cm)区域一308.59～309.82188.2975～9050区域二309.82～310.92188.2956.4930区域三310.92～312.20123.430.0230

3.3.3 速度和单层浇筑厚度的控制

为尽可能保证混凝土料高质量入仓，现场需遵照“即来即泵送入仓”的原则，严格控制混凝土生产和运输的速度，从而在源头实现混凝土浇筑速度的控制。

由于现场施工环境复杂，浇筑速度的控制仅靠控制混凝土生产和运输的速度无法满足要求，必须制定可视、可控的浇筑控制系统。经对现场实际情况的分析，选取不同区域单位小时内混凝土的浇筑上升高度为参照，在一期混凝土壁和预埋件上标注等高线，等高线的标注必须多位置、清晰易识别，以满足现场的施工控制要求。

因此，区域一的控制等高线间距为50cm，区域二和区域三的控制等高线间距为30cm，根据此等高线控制，混凝土的浇筑上升速度分别为50cm/h、30cm/h、30cm/h，浇筑速度分别为75m3/h～90m3/h、56.49m3/h、30.02m3/h。

3.3.4 钢衬位移监测

整个浇筑过程必须对肘管钢衬进行实时监测。为便于监测，必须提前在钢衬内侧布置4～5个控制点，同时设定好全站仪观测站点，混凝土施工期间，用全站仪进行测量监测，并做好记录。

3.4 混凝土振捣

肘管混凝土浇筑振捣除了遵照混凝土振捣规范的一般规定外，振捣棒的型号选择和振捣顺序也非常关键。

3.4.1 振捣棒型号选择

根据肘管结构特点，钢衬底部预留孔洞必须作为振捣窗口，特别是区域二的浇筑，振捣棒应根据钢衬底部预留孔洞的直径和间排距选择类型：需满足灌浆孔的直径必须小于振捣棒的直径，即φ孔距<φ振，同时，灌浆孔的间距必须小于等于振捣棒的有效振捣半径，即0.5D孔距≤R振。

肘管灌浆孔间排距为1m×1m，最大孔距为1.11m。综上考虑，选择φ70(有效振动半径约为65cm)的振捣棒。施工振捣范围效果示意如图1所示。

图1 施工振捣范围效果示意

3.4.2 振捣顺序

肘管混凝土施工过程中振捣顺序和协作也相当重要，特别是区域二混凝土浇筑时，三到四台振捣棒必须放在同一区域的孔洞内同时振捣，并从两侧向中间依次移动，这样一方面可以保证不漏振，另一方面利于两侧混凝土顺利流向钢衬中间平坦区域，避免出现空腔。

4 结语

肘管混凝土施工中四个质量控制环节相互联系，需要联合把控，从而保证混凝土的浇筑质量。

本工程项目在三台机组的肘管混凝土施工中，现场所采用的质量控制措施得当，保证了混凝土施工按计划完成，满足合同质量要求。