毛里求斯巴加泰勒大坝取水塔混凝土施工技术

2020-11-30何超赵旭东中国水利电力对外有限公司

珠江水运 2020年11期

何超赵旭东中国水利电力对外有限公司

1.工程概述

巴加泰勒大坝位于毛里求斯中部，水库库容约1420×104m3，主要建筑物由大坝、取水塔和溢流竖井、泄水廊道、消力池、溢流堰和引水箱涵等组成。取水塔和溢流竖井总高度46.5m，内部设有五层薄壁墙板结构廊室，上游面设有三个取水口和一个泄水底孔。溢流竖井上部为喇叭型溢流面，下部为竖井式跌水结构与泄水廊道相连。为了保证取水塔和溢流竖井（以下统称“取水塔”）整体稳定性，按其结构特点，采用水平分层浇筑，每层高度≤2m，共分22层，混凝土总量约19000m3。

2.施工方案

2.1 场地布置及设备选型

（1）因塔前施工场地有限，只设置混凝土浇筑场地和木工加工厂。以堆石坝坝面作为临时场地，左侧用于施工模板临时堆放，右侧设置钢筋加工厂。施工临时道路布置在取水塔右侧，与一期导流围堰相结合，用于施工材料和混凝土运输。

（2）塔前安装一台TC6517B-10型塔基，作业范围可覆盖整个取水塔，用于施工材料垂直吊运。现场配备一台50T汽车吊辅助作业。在塔基左、右两侧各布设一台HBT60型混凝土拖泵，对取水塔混凝土进行垂直泵送作业。现场配备4台混凝土罐车进行混凝土水平运输，单罐容量6m3。

2.2 原材料选择

取水塔按设计强度和浇筑方式采用等级为C25/40，坍落度为130～150mm的泵送混凝土，主要原材料如下：

骨料：粗骨料来自于当地d’Hauvillard山采石场，经过破碎筛分后获得，含轻微黄铁矿；细骨料选择商用来源。水泥：取水塔为大体积混凝土结构，为了避免水化热导致混凝土产生有害裂缝，选择散装CMIII/B 32.5N低热矿渣水泥。外加剂：选用TMS-F1型高效减水剂，以水溶液方式添加至拌合物中，允许掺量为1%，以提高混凝土性能、节约水泥、降低工程造价。水：现场河水经沉淀后作为混凝土拌合用水，满足技术规范要求。

2.3 混凝土拌合生产

采用HZ120-2F3000L型自落式混凝土拌合站，理论生产率为120m3/h。拌合站位于大坝下游右侧河岸，与取水塔直线距离约500m。开仓前对拌合站内骨料进行现场取样试验，并按照试验室提供的配料单进行配料，投料顺序为：粗骨料、水泥、细骨料、水和外加剂，每盘搅拌时间控制在120s以内。

3.施工工艺流程

在基准找平混凝土面开始主体结构混凝土施工。

3.1 钢筋加工和安装

按已批准的钢筋配料单进行下料和加工，加工好的钢筋码放整齐并做好标识，堆放在塔吊回转半径范围内。钢筋绑扎主要顺序为：先板后墙，先内后外。在钢筋安装绑扎前，进行测量放线工作。钢筋下设砂浆保护垫块，按梅花形布置。

3.2 模板安装

按取水塔结构特点，施工所用模板如下：（1）小型组合钢模，主要用于底层结构面、室内墙壁和底板；（2）多卡平面钢模，为提升式模板，主要用于垂直外墙和溢流竖井内壁，靠爬锥固定和攀升；（3）异型模板，为提升拆移式模板，用于喇叭型溢流结构。

塔基将模板起吊至施工作业面，由专业人员立模、安装、定位、固定，随后进行爬锥定位安装。

3.3 金属结构部件和预埋件安装

各专业按既定的施工计划，进行金属结构构件和预埋件安装，开仓前要确保金属结构部件和预埋件类型、尺寸、数量、位置等正确无误，避免遗漏。

3.4 混凝土浇筑

在完成仓号验收和各项浇筑准备后，进行混凝土浇筑。浇筑前，预先泵送1～2m3砂浆对混凝土泵管进行润管。混凝土浇筑采用平铺法和台阶法相结合，自下（游）而上（游），左右两侧平行后退的方式进行，浇筑程序为：铺料、平仓、振捣。

（1）铺料。仓面较小的部位采用平铺法，由低到高，水平铺料。面积较大的仓号浇筑时，以台阶法铺料为主，从一端向另一端边前进、边加高，逐步向前推进并形成层次分明的台阶，铺料厚度每层控制在50cm左右，台阶宽度一般大于1.0m，坡度一般控制在1:2。

（2）平仓。采用振捣器平仓，在靠近模板和预埋件部位采用人工振捣平仓，使混凝土骨料均匀分布。

（3）振捣。振捣器插入混凝土的间距控制在振捣器有效半径的1.5倍以内，按顺序竖直插入混凝土中，振捣时严禁直接碰撞模板、钢筋及预埋件。振捣时间以混凝土粗骨料不再显著下沉并开始泛浆为止，避免欠振或过振。

3.5 养护及拆模

混凝土浇筑完成6～12h后开始养护，用土工布覆盖并流水养护至少14d。侧模在混凝土完成终凝1d后即可拆模，拆模时应保证表面及棱角免受损伤。其他受力结构拆模时间，应根据现场混凝土取样试块抗压强度是否符合规范要求确定。

4.施工质量控制

4.1 选择合适原材料，优化混凝土配合比

本工程，选择低热矿渣水泥，通过添加适量的高效减水剂，来降低水泥用量。当地市场CMIII/B 32.5N水泥供应充足，无需从国内进口，降低了施工成本，保证了施工进度。

因粗骨料其岩石成因和物化性质已定，选择商业来源的细骨料，能有效降低混凝土中黄铁矿含量，提高混凝土耐久性能。

通过试拌和生产试验，不断优化和调整配合比中水胶比和砂率，使混凝土和易性最佳，以满足现场泵送垂直入仓方式。

4.2 加强混凝土生产环节监控

定期对原材料进行现场试验，测试性能指标。混凝土拌和时应严格按照试验室提供的配料单进行配料和称量，杜绝少配、错配和漏配等情况发生。定期对拌合站称量系统进行校正，确保其配料称量精确可靠。

拌和时应严格执行原材料投放顺序，原材料投放顺序直接影响拌合物性能。搅拌时间过短，混凝土和易性差，搅拌时间过长，易泌水，降低混凝土的可泵性能，影响浇筑质量。

4.3 加强混凝土现场浇筑管理

混凝土浇筑作业是施工重点环节。在浇筑前应对仓号进行验收和检查，做好相关施工记录并拍照存档。仓内保持干净整洁并洒水润面。

开仓前应充分了解浇筑层结构特点、面积和方量，选择合适的浇筑和开仓时间，宜在夜间进行。根据混凝土拌和、运输和泵送时间，合理控制浇筑速度，保证浇筑的连续性。入仓速度太快，模板压力瞬间增大，加大模板变形风险；入仓速度太慢，先浇混凝土不能及时被覆盖，易产生施工冷缝。尤其是喇叭口异形结构，严格采用平铺法和台阶法相结合的方式来均匀分散混凝土对内外模板的侧压力，安排专人观测模板位移和变形，及时采取有效措施进行纠正或补救。

5.施工重点和难度

5.1 各专业工程相互配合作业

施工期间应根据施工进度计划，合理规划和安排金属结构、机电设备和观测仪器，订货、发运和到场时间。根据施工方案做好预埋件安装作业，室内大型金属构件和设备，在各取水室封顶前吊运至就近安装位置，确保无遗留，以避免后期安装产生额外费用。

5.2 异形结构施工

喇叭口型溢流面是施工重点部位，其模板选择是关键。为了保证混凝土施工质量，经技术和经济多方案对比，最终采用特制的拆移提升式模板系统进行施工。该模板系统与结构分层相一致，分别对每层模板进行拼装，工艺流程简单、技术成熟可靠、主要材料重复利用，保证了施工进度和质量，安全可靠。

5.3 混凝土防渗要求

一般在水工建筑物中，各水平施工缝之间要设计垂直止水来延长渗径，以增加混凝土防渗功能。取水塔各水平施工缝之间未设置任何形式止水，取水室左、右侧外墙壁厚仅1.0m，淹没水深多达25.0m，这对混凝土施工质量提出更高的要求。严格控制钢筋加工尺寸和安装精度，确保钢筋保护层厚度；仓面凿毛混凝土骨料要裸露清晰，浇筑时在薄壁位置预铺一层2～3cm砂浆，以增强新老混凝土之间的结合。