白鹤滩水电站左岸进水塔大体积混凝土施工的质量管控

孙 鹏，段 刚 强，石 强，吴 勇 华

(中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 610081)

1 概 述

大体积混凝土系指混凝土结构物实体最小尺寸不小于1 m的大体量混凝土，或预计会因混凝土中胶凝材料水化热引起的温度变化和收缩而导致有害裂缝产生的混凝土[1]。白鹤滩水电站左岸进水塔大体积混凝土具有施工环境复杂、塔体结构尺寸大、钢筋模板施工形式复杂多样、混凝土施工工艺要求高、浇筑方量大、浇筑时间长、温控要求高、形体质量要求高、外观与实体质量要求高等诸多特点，因此，为消除传统大体积混凝土施工过程中存在的通病，提高进水塔大体积混凝土施工的工艺水平、提升施工效率、提高混凝土施工质量，水电七局白鹤滩施工局有效结合现场实际施工情况，根据混凝土各工序施工的特点，有针对性地制定了一系列优化改进措施，从而有效保证了白鹤滩水电站左岸进水塔大体积混凝土施工的整体质量。

白鹤滩水电站左岸进水塔采用岸塔式分层取水设计，共分8个塔体。8个进水塔一字排开，单个塔体宽度为33.2 m，进水口前缘总宽度为265.6 m，顺水流方向长度为33.5 m，进水口底板高程为736 m，塔体基础高程为731 m，塔顶高程为834 m，塔体高度为103 m；进水塔混凝土分块以单个塔体结构缝为界，共划分为8个塔体段，单个塔体共分39层进行混凝土浇筑施工，每层浇筑高度主要为3 m，局部特殊结构部位采用薄分层的方式进行浇筑。

2 工程施工的重点及难点

2.1 复杂环境下大体积混凝土施工质量控制是施工中的难点

白鹤滩工区地处低纬度高原，地势为东高西低，受高差悬殊的地势影响及复杂的地貌作用，使得白鹤滩工区气候的立体多样性特点表现的尤为突出，每年多数时间处于大风天气状况，极端最大风力可达 12 级，夏季极端最高温度为42.7 ℃，冬季极端最低气温为-0.4 ℃，温度变化差异巨大。白鹤滩水电站左岸进水塔大体积混凝土浇筑施工属于露天特高空作业，施工过程中受温度环境变化影响程度巨大。因此，如何在复杂多变的环境下确保混凝土整体的施工质量是该工程施工的一大难点。

2.2 复杂结构及工序条件下混凝土形体质量控制是重点

白鹤滩水电站左岸进水塔塔体结构形体尺寸大、混凝土浇筑方量大，单仓混凝土最大设计工程量为1 798 m3，最小设计工程量为594 m3，平均单仓设计工程量为1 476 m3；进水塔塔体结构体型复杂，布置有拦污栅、分层取水曡梁门井、检修闸门井、工作闸门井、闸门门库以及拦污栅与塔体之间的纵、横撑等复杂结构，塔体结构中还包含有金结、水机、电气、监测等各专业埋件，施工工序繁琐，各工序之间相互穿插施工。因此，如何控制好塔体复杂的结构体型、提高各工序的施工质量是该工程施工质量控制的重点。

2.3 钢筋数量多、型号尺寸复杂多样，施工质量控制是施工中的难点

白鹤滩水电站左岸进水塔塔体结构复杂，钢筋安装工程量大、特殊部位钢筋布置密集、钢筋型号种类多、现场施工难度大、安装精度要求高。因此，如何提高进水塔塔体钢筋安装施工质量控制精度是一大难点。

2.4 模板拼装难度大

白鹤滩水电站左岸进水塔的模板施工具有模板使用量大、种类多、型号尺寸多样、拼接难度高等特点，该工程采用了大型液压爬升悬臂模板、定型平面模板、定型圆弧模板、普通钢模板及木模板等多种组合模板进行施工。因此，如何做好模板间的拼装质量是保证进水塔塔体混凝土外观整体质量精度的关键。

2.5 混凝土施工温控[1]要求高

白鹤滩水电站左岸进水塔混凝土施工方量大，加上白鹤滩工区独特的气候环境因素影响使得进水塔混凝土在施工过程中的温控要求高。施工过程中，如何做好混凝土温度控制是该工程施工的重点及难点。

3 混凝土施工质量管控[2]措施

3.1 钢筋制安质量控制

白鹤滩水电站左岸进水塔塔体混凝土施工所用钢筋数量多、型号复杂，所用的钢筋主要为直螺纹钢筋，连接方式分为机械连接、搭接焊及帮条焊。根据现场实际的施工情况，为保证进水塔钢筋的施工质量，制定了一系列保证措施：①严格按照设计图纸要求进行钢筋的规范加工。钢筋加工时，一定要充分考虑钢筋的弯曲伸长值、机械连接、焊接及绑扎等所需的长度，同时做好钢筋丝扣长度的量测，钢筋丝扣的头部装有丝扣保护帽用以保护丝扣的完整，避免丝扣损坏；钢筋加工后的成品按类规范摆放至指定区域并做好标识，同时做好防护，避免钢筋锈蚀、污染。②钢筋制作完成后，统一采用平板运输车分批次运输至现场规范摆放；钢筋安装前，通过测量控制点优先施工架立筋，在架立筋上做好钢筋间距标识，按照钢筋间距标识进行钢筋的安装；钢筋安装过程中，采用钢筋间距卡尺进行检查，确保钢筋安装间距满足要求。该工程钢筋的连接方式主要为机械连接，钢筋机械连接前应及时检查钢筋丝扣及套筒螺纹的完整性，机械连接以两根钢筋丝扣连接部位处在套筒中心位置为准，同时，通过扳手加固拧紧，控制其偏差不大于1p(p为螺距)；除机械连接外，还存在部分焊接，焊接方式采用电弧焊，其中单面焊接长度为10d(d为 钢筋直径)，双面焊接长度为5d，焊接质量以焊缝平整饱满、钢筋无咬边及损伤为宜。钢筋的连接接头应分散布置，接头设置在构件受力较小处，同一构件中的纵向受力钢筋接头应相互错开布置。

3.2 模板施工质量控制

白鹤滩水电站左岸进水塔大体积混凝土施工采用了多种型号的模板，其中进水塔塔体各闸门井、门库及通气孔等部位主要采用悬臂模板及组合钢模板进行拼装，塔体迎水面、侧面及塔体背面等结构面采用直面大型液压悬臂爬升模板进行拼装，对于局部不规则部位则采用木模板补缝，其中大型液压悬臂爬升模板的使用在特大型水利水电工程施工过程中尚属首次。

液压悬臂爬升模板[3]主要由模板系统、架体系统、埋件系统、液压爬升系统、导轨和支座组成，通过液压油缸的伸缩分别提升导轨架体，导轨和架体互相交替爬升以实现液压爬模的整体自动爬升；液压悬臂爬升模板具有结构面平整度好、模板拼接严密性好及混凝土浇筑成型质量好等优点，在保证混凝土施工质量的同时亦大大提高了混凝土的施工效率。模板拼装前，先将模板表面打磨除锈、清理干净并涂刷脱模剂；模板拼装过程中，模板与旧混凝土面之间、模板拼缝之间通过黏贴双面胶加强彼此之间的密闭性，大型模板的拼接可减少模板拼缝的数量，并能有效避免混凝土施工过程中产生的漏浆、错台等现象，有利于提高进水塔混凝土外观整体成型质量，减少混凝土外观缺陷的产生以及混凝土缺陷修补的费用，大大提高了进水塔大体积混凝土施工的一次成型率。

3.3 混凝土浇筑过程的质量控制

3.3.1 混凝土运输

白鹤滩工区气候环境独特，进水塔塔体混凝土在运输过程中受气候环境因素影响大，现场采用6 m3平板汽车进行混凝土运输，平板车斗中间布置有中隔板，隔板两侧各装3 m3混凝土，平板车箱体周围安装有泡沫保温板进行隔热保温，顶部设有可移动式遮阳防雨棚，可有效防止混凝土在运输过程中的水分蒸发，同时亦能起到防雨作用，确保了混凝土在运输过程中的性能稳定。

3.3.2 混凝土入仓浇筑

白鹤滩水电站左岸进水塔施工采用标号为C9030W10F100、二级配、坍落度为7～9 mm的混凝土浇筑，混凝土的入仓方式主要为MQ900B门机配合3 m3混凝土吊罐入仓浇筑；混凝土开仓前，现场对照混凝土的仓面设计检查相关人员、设备的准备情况，同时做好现场交底工作，明确混凝土浇筑施工过程中的注意事项，混凝土的浇筑过程采用现场交接班制度以强化混凝土浇筑过程监管，确保混凝土的施工质量受控。

进水塔混凝土的浇筑方式为台阶法浇筑，有效控制了混凝土入仓铺设面积，避免出现混凝土滚仓、混仓浇筑现象；将混凝土台阶的宽度控制在1～2 m之间，将台阶的铺设厚度控制在30～50 cm，分层厚度及宽度大小均匀适中，台阶各胚层间有序均匀布料。混凝土入仓后先平仓，再振捣，振捣采用定人定区域“谁施工，谁负责”的原则，混凝土振捣过程按同一方向依次有序进行，对混凝土的层间结合部位重点进行振捣，振捣以粗骨料不再显著下沉、表面开始泛浆为准。

为确保混凝土内部的实体质量，水电七局白鹤滩施工局结合现场施工环境因素及混凝土自身性能参数，在常规两次振捣工艺的基础上通过现场试验确定了新的振捣工艺(三次振捣)：首次采用φ100硬轴振捣器初振20～30 s，间隔40 min后采用φ100硬轴振捣器复振30 s，再间隔20 min、采用φ70软轴振捣器第三次振捣10～20 s；对于钢筋密集部位及边角部位采用小型振捣器加强振捣。执行混凝土三次振捣工艺后，通过对比，进水塔塔体混凝土浇筑质量显著提高，混凝土浇筑外观无明显质量缺陷，混凝土形体表面无台阶分层痕迹；通过对混凝土内部进行钻芯取样检查，芯样显示混凝土内部完整密实，无蜂窝、孔洞及气泡等问题。新振捣工艺的应用，显著提高了进水塔塔体大体积混凝土浇筑施工的实体质量。

3.3.3 混凝土温度控制

混凝土的水化热会引起混凝土的内部温度升高，其与混凝土的入仓浇筑温度等共同作用，使混凝土的内外部温差增大，极易造成混凝土有害裂缝的产生，进而影响到进水塔混凝土的施工质量。因此，降低混凝土内部水化热温升和混凝土的浇筑温度，均衡混凝土内外部的温差，避免混凝土受温度应力影响而产生有害裂缝是混凝土温度控制的重中之重。水电七局白鹤滩施工局通过现场考察，对相关技术参数进行了优化，制定了一系列措施用以确保混凝土温控满足要求：①采用低热硅酸盐水泥[4]拌制混凝土，混凝土为低坍落度、低流态预冷混凝土；预冷可有效降低混凝土自身的内部温度，混凝土的预冷方式主要分为骨料预冷及加冰拌和；②根据设计及规范要求，进水塔塔体混凝土内部的最高温度允许值为每年4～9月≤42 ℃，10月～次年3月≤40℃。为限制混凝土内部温度升高，混凝土浇筑前，在仓号内预埋冷却水管及温度计，将冷却水管布置在仓号的中间部位，布置间距为1.5 m，夏季施工时段，冷却水管通18℃制冷水对混凝土进行内部冷却降温，常温季节通江水进行冷却降温。冷却水管的通水方向每24 h调整一次，其布置形式见图1。

图1 混凝土仓号内预埋冷却水管

在混凝土浇筑过程，试验检测人员对混凝土入仓浇筑温度、混凝土内部温度及冷却水管通水温度进行检测并做好相应记录，对混凝土的温度变化进行实时监测，确保混凝土内部降温速度每日不大于1 ℃，混凝土内部温度与外部环境温差小于25 ℃。

混凝土收仓后对其表面及时覆盖保温被/土工布，并在混凝土浇筑完毕6～18 h开始进行养护，对塔体顶部表面进行旋喷养护，对塔体立面采用挂设花管流水养护，以确保混凝土表面24 h保持湿润；鉴于冬季施工时段早晚温差大，为防止温差过大造成混凝土表面产生裂缝，对进水塔塔体迎水结构面、塔体侧面、塔体顶部及塔体结构缝面之间均采用保温被进行全方位的覆盖保温，保温被表面采用横、纵双向钢筋固定，避免保温被因受大风天气影响而受损。

4 结 语

为确保白鹤滩水电站左岸进水塔大体积混凝土施工能够高标准、高质量的完成，水电七局白鹤滩施工局克服困难、仔细研究，结合现场实际情况，有针对性地制定了一系列积极有效的措施和方法，同时，在施工过程中对混凝土施工工艺方法和技术手段不断进行优化，使白鹤滩水电站左岸进水塔大体积混凝土浇筑施工最终形体质量、实体质量、外观质量均满足设计及规范要求，达到了混凝土优良质量标准，真正做到了进水塔大体积混凝土质量内实外光，得到业主、监理及外部专家组的一致好评，所取得的经验对后续施工的其他类似水利工程大体积混凝土施工质量具有一定的借鉴、指导意义，具备推广价值。