1、张河湾抽水蓄能电站地下厂房岩壁吊车梁混凝土的质量控制宋忠利 宋永杰（中国水利水电第四工程局勘测设计研究院试验中心 青海西宁 810007）摘 要 张河湾电站地下厂房岩壁吊车梁全长 127.36m，浇筑取得成功，和混凝土配合比的精心设计，质量过程控制、施工工艺的精心组织实施是密不可分的，张河湾岩壁吊车梁混凝土浇筑施工的最终成功，对类似工程岩壁梁车梁的混凝土施工有一定的借鉴意义。关键词 岩壁吊车梁 混凝土 配合比 质量控制1.概况1.1 工程概述 张河湾蓄能电站位于河北省石家庄市井陉县测鱼镇附近的甘陶河干流上，距石家庄市区公路里程 77km，距井陉县城公路里程 45km。电站总装机容量 1000M
2、W，装机 4 台，单机容量 250MW。电站建成后接入冀南电网，在系统中担负调峰填谷、调频调相和紧急事故备用等任务。电站枢纽主要由上水库、水道系统、地下厂房系统及地面出线场、下水库拦河坝和拦排沙工程组成，工程等级为一等。工程总工期为 6 年。张河湾蓄能电站主副厂房全长 151.55m（厂右 0+111.510厂左 0+040.040） ，宽度在岩壁吊车梁岩台以上为 25m，岩台以下为 23.8m，最大高度 58.4m（453.500395.100） 。岩壁吊车梁位于主副厂房开挖的第二层（443.500436.100） ，全长 127.36m（厂右 0+111.360厂左 0+016.000）
3、，混凝土标号为 C25。1.2 工程说明 张河湾蓄能电站厂房吊车梁采用锚着式岩壁梁，沿主副厂房轴线对称布置，全长127m，开挖及混凝土浇筑体型复杂，其施工质量关系到厂房桥吊的安全运行，预留岩壁不允许产生裂隙，质量要求高。鉴于国内多数地下厂房施工中岩壁吊车梁混凝土裂缝难以控制的难点问题，经过研究，决定将岩壁吊车梁的混凝土质量控制作为本工程的重点施工项目。2.混凝土配合比的设计、试验与选择由于，厂房系统中的岩壁吊车梁浇筑属于砼施工中的重点及难点，也是整个地下厂房系统施工中技术含量高，施工工艺复杂的项目。根据所使用的原材料，以及砼施工的具体要求，精心进行了砼配合比设计，具体内容如下：2.1 试验目的
4、及主要设计指标2.1.1 混凝土主要设计指标见表 1表 1 设计要求指标序号 部位 设计标号限制最大水灰比水泥品种要求坍落度级配1 厂房系统 C25 0.55 鼎鑫 P.O42.5 70-90mm 二2.1.2 混凝土试验目的及主要内容试验内容主要有：原材料检测及混凝土拌和物性能、力学性能等试验；其目的是：满足设计、施工技术要求，具有耐久性、低热性、体积稳定、工作良好、经济合理的施工混凝土配合比。2.2 原材料检测2.2.1 水泥根据设计要求配合比试验采用鹿泉东方鼎鑫水泥集团有限公司生产的鼎鑫 P.O42.5。检测按照硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥GB175-1999 进行。对细度、标准稠度、凝结
5、时间、安定性、抗折强度、抗压强度进行了检测，结果表明水泥物理指标符合标准。2.2.2 粉煤灰采用河北微水电厂生产的级粉煤灰。粉煤灰检测按照水工混凝土掺用粉煤灰技术规程DL/5055-1996 进行，检测结果表明符合级粉煤灰指标要求。2.2.3 粗骨料采用河北井陉尚平料厂人工碎石，骨料检测按照水工混凝土砂石骨料试验规程（DL/T5151-2001）进行，检测结果表明符合规范指标要求。2.2.4 细骨料采用河北赞皇天然砂检测按照水工混凝土砂石骨料试验规程 （DL/T5151-2001）进行，检测结果表明符合规范指标要求。2.2.5 外加剂性能检测外加剂采用河北省混凝土外加剂厂生产的 DH3G 高效
6、减水剂。检测按照水工砼外加剂技术规程DL/T5100-1999 进行，检测结果表明符合规范指标要求。2.2.6 水可饮用水，混凝土拌合和养护用水采用张河湾电站饮用自来水。 （水工混凝土施工规范DL/T5144-2001）规定，凡满足国家饮用水标准的均可用于拌和与养护混凝土。2.3 混凝土配合比设计2.3.1 混凝土配置强度混凝土的配合比设计应满足混凝土主要设计指标、混凝土施工强度保证率和施工和易性的要求。按照不同混凝土标号及强度保证率 P，混凝土配置强度计算结果见表 2。表 2 标 准 差 植混凝土强度标准值C 9015 C9020 C9025 C9030 C9035 C9040 C9045
7、C 9050 MPa 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5进行配合比设计时，应使混凝土配置强度有一定富裕量，混凝土的配置强度即保证强度计算公式如下：fcu,0=fcu,k+1.65式中: fcu,0-混凝土的配置强度,单位 MPafcu,k -设计的混凝土强度标准值, 单位 MPa-施工的混凝土强度标准差，单位 Mpa根据不同的强度等级， 参照下表选用，见表 3。表 3 混凝土配置强度序号砼强度等级使用部位保证率P（%）保证率系数 t标准差配置强度（MPa）备注1 C25 厂房系统岩壁梁 95 1.65 4.0 31.62.3.2 混凝土配合比设计参数如下：水灰比：按混凝土设计指标要求规定的
8、最大水灰比用水量：二级配 1305（Kg/m 3）砂 率：采用最优砂率，根据不同的水灰比，二级配 30-38%粉煤灰：常规混凝土内掺 20%左右坍落度： 50-70（mm）70-90（mm）骨料级配： 二级配 小石：中石=40：602.3.3 混 凝 土 拌 和 物 性 能 试 验混凝土拌和物性能试验包括混凝土拌合物的坍落度、含气量、容重、泌水、凝结时间等。混凝土拌合物的各组成材料按一定比例配料，应达到质量均匀、不泌水、不离析的要求，以获得良好的浇筑质量，从而为保证混凝土的强度、抗裂性及其它性能创造必要条件。新拌混凝土采用 60L 自落式搅拌机进行拌合，拌合容量为搅拌机容量的 20%-80%。
9、拌合间温度保持在 205，拌合前先将搅拌机冲洗干净，并预拌少量同种混凝土拌合物，使搅拌机内壁挂浆。原材料用量以重量计，减水剂溶液配制浓度 20% 。将称好的石料、水泥、砂料、水加入搅拌机（外加剂随水一同加入） ，拌合时间规定为 3min，将拌好的混凝土拌合物倒出，卸在钢板上，刮出粘结在搅拌机上的拌合物，用人工翻拌 2-3 次，使之均匀，成型振动时间 30s，养护间温度 203，湿度 95%以上，考虑到施工现场浇筑情况，坍落度以出机后 15min 测值为准。2.3.4 混凝土强度的说明混凝土的强度随粉煤灰掺量的增加而降低,掺 20%粉煤灰混凝土 28 天强度为基准混凝土的 77-86%，掺粉煤灰
10、混凝土早期强度较低，随龄期的发展，后期强度增幅较大；在粉煤灰掺量相同的情况下，混凝土强度随水胶比的增大而有所降低。混凝土强度与龄期有着密切相关的关系。在相同条件下，混凝土强度随龄期的增长而增长，初期混凝土强度增长较快，后期逐渐缓慢。设计龄期以 28 天为主，因此混凝土 7 天、14 天龄期强度发展系数均换算为混凝土 28 天龄期抗压强度的百分数。不同龄期混凝土强度发展系数，在不掺粉煤灰的条件下， 7 天龄期混凝土强度发展较快，在掺 20%粉煤灰的情况下， 7 天龄期混凝土强度较低，为 28 天强度的 68%左右，说明混凝土后期强度增进率仍会有较大的发展。混凝土的强度是混凝土极为重要的性能之一，
11、结构物主要利用其抗压强度承受荷载，并常以抗压强度为主要设计参数，且抗压强度与其它强度及变形特性有密切的相关关系，根据抗压强度可以推定其它强度与变形特性。抗压强度的试验方法又比其它试验方法易于实施，所以常用抗压强度作为控制和评定混凝土质量的主要指标。2.3.5 铺筑砂浆配合比试验基岩面和老混凝土的浇筑仓，在浇筑混凝土前，必须先均匀铺设一层厚 2-3cm 的水泥砂浆。砂浆的标号应比同部位混凝土高一级。每次铺设砂浆的面积应与浇筑强度相适应，以铺设砂浆后 30min 内被砼覆盖为限，铺设工艺必须保证新浇混凝土能与基岩或老混凝土结合良好。砂浆配合比根据技术要求，砂浆的标号应比同部位砼高一级，水胶比一般比
12、同标号混凝土水胶比缩小 0.03，最终应根据试验确定铺筑砂浆配合比。2.4 配合比的选定：根据混凝土标号及主要技术指标、配合比设计参数以及水胶比与混凝土抗压强度的关系试验结果，对混凝土配合比进行试验，以最终确定施工配合比，试验严格按照水工混凝土试验规程 （DL/T5150-2001）进行。最终选定 C25 混凝土施工配合比表 4，表 5。 表 4 混凝土配合比胶凝材用量(kg/m3)砼容重试验编号设计标号骨料级配水胶比坍落度(cm)粉煤灰(%)砂率(%)用水量(kg/m3)外加剂 (%)水泥 煤灰(kg/m3)S-1 C25 0.46 7-9 25 35 135 0.7 220 73 2400
13、S-2 M25 砂浆 0.43 7-9 25 100 220 0.7 384 128 2200表 5 混凝土配合比材料表胶凝材用量(kg/m3)原 材 料 用 量 (kg/m3)设计标号骨料级配水胶比坍落度(cm)用水量(kg/m3)水泥 煤灰砂率(%)砂小 石（ 40%）中 石（ 60%）外 加 剂 用量(kg/m3)C25 0.46 7-9 135 220 73 35 690 513 769 2.051M25 砂浆 0.43 7-9 220 384 128 100 1464 - - 3.584通过以上试验结果表明此配合比是满足设计要求及施工的，在施工中要注意砼运输过程中坍落度的损失，在温度
14、异常的情况下要注意砼的保温养护以及拌合砼时的水温。只有掌握砼的各项特性并科学规范的运用与生产，才能使砼工程质量得到保障。3.岩壁吊车梁施工工艺根据设计图纸，将上、下游梁各分为 9 段进行浇筑，最大的分段长度为 16.52m，最小分段长度为 8m，接缝处布置有键槽。根据各段内键槽阴阳布置不同和跳仓的需要进行有序施工。施工缝平均按 20m 一段，并设一道结构缝，各段混凝土一次浇完，不分层，共 14 仓。岩壁梁分段端头设键槽，按施工缝凿毛并设过缝钢筋。模板采用组合式定型钢模板，每块长 3m，底模板采用碗扣式钢管脚手架支撑，采用级配混凝土浇筑。混凝土水平运输采用混凝土搅拌运输车拉运至主厂房第层高程 4
15、36.3m 开挖面。采用布置在主厂房层高程436.3m 开挖面上的 8t 吊车吊 1m3立罐入仓。铺料厚度 30cm，浇筑过程中加强平仓振捣，保证混凝土的施工质量。收盘后梁顶人工抹面。4混凝土施工过程中的质量控制4.1 混凝土原材料的质量控制施工前对要使用的所有原材料进行检测试验，试验结果满足规范要求才可以进入混凝土拌合料仓。在施工过程中有专人 24 小时进行原材料的检测、控制，以确保拌合混凝土的质量。对砂子的含水率、粗骨料的超逊径等检测项目按班进行，在雨雪天气则加密骨料含水率的检测频次，以保障混凝土的拌合质量。4.2 混凝土拌合过程中的质量控制有专职试验人员检查拌合楼操作人员输入的原材料单是
16、否准确无误，在拌合前进行核对完毕后才可以进行操作。专职质控人员严格控制原材料的称量误差将其控制在设计及规范要求范围内。在拌合楼机口严格控制混凝土的坍落度，将坍落度控制在设计要求内，以保证混凝土的和易性。4.3 混凝土在现场的质量控制在混凝土施工现场有专职质检人员盯仓浇筑，严格控制混凝土的入仓温度，试验人员配合质检人员不定时的进行现场混凝土坍落度的检测，以保障混凝土入仓的和易性及其质量。5.低温季节混凝土温度控制措施吊车梁的混凝土浇筑安排在 12 月份进行，正处于低温季节施工期，这对混凝土的浇筑质量提出了更高的要求，为此，从以下几个方面进行了安排：在进入低温季节施工前，将拌合楼及骨料仓采用保温被
17、进行包裹，一方面封堵所有孔洞，减少外部冷空气对该部位的影响，一方面减少该部位的热量损失，同时根据拌和楼的拌和能力、混凝土的浇筑强度在拌和楼附近形成骨料及混凝土加热系统，经过热能平衡计算，安装一台 LSG0.31-0.09-95/70-A锅炉，并形成自锅炉房至骨料仓、拌和楼的供热管线，在拌和楼及骨料仓内设置散热片，调整混凝土的拌和顺序和延长混凝土的拌和时间，经过整个吊车梁混凝土的浇筑过程，每天消耗 1t 左右的煤，混凝土的出机口温度控制在1112，满足了低温季节进行混凝土浇筑的需要。混凝土的水平运输采用 6m3搅拌车，搅拌车罐体外部包裹保温材料，运输距离 1.5km，通过在现场对混凝土入仓温度的
18、测量，混凝土的温度损失基本固定在 5，入仓温度为67，同时对厂房内周围孔洞采取用 DN40 钢管搭设骨架，悬挂保温被进行封堵，减少空气对流对厂房内温度的影响，在混凝土浇筑完成后对混凝土的外露面采用保温被进行及时覆盖，进行保温，以确保混凝土的施工质量。6.模板拆除及混凝土养护措施为了保证混凝土的最终施工质量，延长了混凝土的拆模时间，最后一块混凝土于 2005年 2 月 23 日浇筑完成，模板于厂房第四层开挖完成后 2005 年 6 月 18 日采用 20T 吊车进行拆除，同时我部延长混凝土的养护时间至 40 天左右，使得混凝土的内部及边界约束条件的变化处于一种逐步变化的过程，根据最终混凝土的浇筑
19、质量，应当说此项施工措施也产生了一定的作用。7.结束语岩壁吊车梁于 2005 年 1 月 19 日开始吊车梁混凝土第一个仓号的开盘浇筑，于 2005年 2 月 23 日完成最后一个仓号的混凝土施工，总耗时 36 天，完成了 17 个仓号的混凝土浇筑。施工完毕后，分别于 2005 年 6 月 18 日和 9 月 12 日组织业主、监理、设计单位进行了两次查看，均未发现混凝土裂缝存在，业主及监理等单位评价岩壁吊车梁浇筑的外光内实。岩壁吊车梁的混凝土浇筑获得水电四局科技进步 3 等奖。实践证明，通过混凝土配合比的精心设计，混凝土质量的精心控制，混凝土工艺的精心施工，混凝土的质量就一定能得到保证，从而达到预期的设计指标。参考资料 水工混凝土施工规范DL/T5144-2001 水 工 混 凝 土 试 验 规 程 DL/T5150-2001
