水电站厂房现浇混凝土施工技术研究

郭忠奇

摘要：水电站作为供应城市居民正常生活的基础设施，直接影响城市运行，而水电站厂房作为影响水电站工作的重要因素之一，施工质量需要严格控制。现浇混凝土技术是从水电站厂房建设中混凝土制备到成型再到硬化这一过程的全部环节来保证工程施工质量。文章以水电站厂房的混凝土施工为研究核心，针对水电站厂房现浇混凝土施工技术进行分析。

关键词：水电站厂房；现浇混凝土；施工技术；施工质量；建筑工程 文献标识码：A

中图分类号：TV544 文章编号：1009-2374（2016）31-0100-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.31.050

水电站厂房质量的高低与现浇混凝土的材料质量和施工技术有着密切关系，因此，要提升水电站厂房的质量与建筑的安全性，就需要针对现浇混凝土的原材料质量与施工技术进行监控与调整，以适应当前水电站厂房建设的实际要求。本文详细介绍了水电站厂房的工程施工过程，并且针对发电厂房结构中各部位所适应的现浇混凝土施工技术进行了论述，得到最适应水电站厂房的施工技术参数。

1 水电站厂房现浇混凝土的技术、材料与特点

1.1 水电站厂房的构成

水电站厂房内部主要由两部分结构组成，包括上部结构与下部结构，以发电机层为上下层分界点。上部结构通常由承重能力较强框架结构和承重能力较弱的砖墙组成，钢筋混凝土结构通常作为承重构架的主要材料，水电站厂房通常采用现浇混凝土技术，上部结构的构成与传统水电站厂房有所区别。而下部结构组成结构包括基础混凝土、尾水管、锥管、蜗壳、机墩与风罩等，具有形状不规则、结构较小、预埋件数多、承重能力不尽相同、需要较高的施工技术等特点。

1.2 现浇混凝土的施工特点

在水电站厂房工程中运用现浇混凝土时，主要工作量集中于厂房中，需要工程量较多的混凝土，具有施工工序复杂与施工工期较长的特点，并且直接影响水电站的整体建设质量。水电站厂房的现浇混凝土技术具有下述五项特点：（1）在基础混凝土浇筑前需要进行基地的挖掘与基础处理工作，其中基础面的清理与排水问题最为困难，会影响混凝土的施工工期；（2）由于水电站整体构造较为复杂，混凝土标号、级配、抗渗指标等要求较多，较难选定最优的水泥、外加剂及掺合料品种，譬如厂房需要大量水泥且外界干扰因素较多，尤其受天气及温度影响较大；（3）由于主厂房二期混凝土结构断面面积较小，钢筋分布较为紧凑，不适宜使用大体积吊罐进行混凝土浇筑，施工进度较慢，无法发挥现浇混凝土的优势；（4）由于模板工程工作量较大且结构比较复杂，所以对于施工技术的精确度和熟练度的要求很高；（5）在进行现浇混凝土宽槽的灌浆工序时，需要规划好混凝土的施工顺序与工期，确保留有足够的工期进行回填与灌浆工序，确保发电乃至电站移交工期的按期实现。如今的水电站厂房现浇混凝土技术的实施与传统建设工程相比，施工组织更为复杂，技术要求更加细致且具有难度。

1.3 现浇混凝土的材料

现浇混凝土技术的材料选择：（1）水泥。在选取水泥品种时需根据水电站厂房设计图纸，针对不同结构与部位的施工要求，用以确定品种的类型与技术指标，使其可以满足厂房的施工标准；（2）骨料的选择。在进行现浇混凝土的搅拌过程中，骨料的要求主要集中于具有足够的硬度、致密性，以没有裂隙为最佳等方面，除此之外，骨料的杂质的含量必须低于规范的范围；（3）外加剂的选择。使用外加剂可以增强现浇混凝土的整体强度与使用持久度，提升和易性，对整个施工工艺都有着明显的影响，使其满足厂房施工对现浇混凝土的质量标准。针对水电站的厂房特点与施工技术，并详细分析不同的结构与实际情况，一般选择外加剂中的减水剂、缓凝剂、引气剂、早强剂等，这几种外加剂可以有效提升各结构的质量。

2 水电站厂房混凝土施工

2.1 水电站厂房混凝土施工设备布置

混凝土水平、垂直运输方式比选方法：垂直运输具有多种模式与设备，包括门、塔式起重机与混凝土泵等，混凝土泵的主要特点是具有较广的应用途径、适应能力较强，具备很高的安全性，可有效提升运输速度与效率，适用于具有一定高度的建筑，最高可达到150～200m，一旦混凝土无法从地面运输，即可采用垂直运输的方式进行施工。

水平运输主要分为手推车、机动翻斗车与混凝土罐车等方式，适用于地面运输与地面施工开展等。与垂直运输设备应用范围不尽相同，只有相互配合，才能促使混凝土工程达到最佳的效果。

混凝土施工设备布置原则应遵循如下三点：（1）设备的布置数量尽可能少，覆盖范围尽可能广，设备的安装和拆除方便灵活，设备接料道路通畅；（2）设备的布置位置做到合理布局，设备的效率能得到较好的发挥，混凝土的浇筑强度保障率高；（3）施工布置应考虑尽量减少相关施工项目之间的干扰，充分考虑各机械设备之间的干扰。

2.2 水电站厂房混凝土分层、分块原则

厂房内大体积混凝土浇筑分层按设计要求进行，大体积混凝土浇筑层厚度：基础强约束区不超过1.5m层厚，基础弱约束区及以上采用1.5～3.0m层厚。

2.3 厂房混凝土施工

2.3.1 一期混凝土工程。

第一，大体积混凝土施工。厂房下部大体积混凝土浇筑主要利用门、塔机等设备吊卧罐入仓，同时布置履带吊、汽车吊等设备辅助进行厂房下部大体积混凝土浇筑，设备覆盖范围之外的混凝土将布置混凝土泵进行浇筑。

混凝土浇筑采取跳仓浇筑，根据仓面大小和入仓能力分别采用平铺法和台阶法，并优先考虑台阶法。铺料方由短边开始，有条件的部位采用多台混凝土设备同时浇筑。铺料层厚50cm，采用台阶法时台阶宽度不小于2m，平仓和振捣主要选择Φ100硬轴和Φ50软轴振捣器振捣，振捣方式为梅花形布置，振捣时间以混凝土不再显著下沉，不出现气泡，开始泛浆为准，并及时对新浇混凝土面进行养护。

混凝土浇筑应保持连续性，混凝土浇筑允许间歇时间应通过试验确定或按相关技术规定执行。若超过允许间歇时间，则应按施工缝处理。

第二，板、梁、柱结构混凝土施工。板、梁、柱混凝土浇筑：根据柱子断面大小、高度以及有无牛腿等情况决定分层高度，无牛腿时一般一次立模浇筑。断面较小、人工不能进仓振捣时，柱子模板开窗口下料振捣，铺料厚度为30～50cm，1.5～2m停浇1h，再继续上升。混凝土采用混凝土泵或门机吊料到柱子顶部，再挂导管卸料入仓，采用软轴振捣器捣实。

梁、板作为整体一起浇筑，板厚≤60cm不分层一次铺料浇筑；板厚>60cm时分层浇筑，仓面较小时采用平铺法，仓面较大时采用台阶法浇筑。采用门机或混凝土泵入仓，使用Φ100振捣器和Φ50、Φ30软轴振捣器振捣，仓面焊样架筋收面，确保表面平整。

第三，墙体混凝土施工。厂房及安装间不装修的永久外表面模板主要采用WISA面板。由于墙体分层较高，钢筋预留接头长，为保证骨料不分离，在仓内每3m间隔布设溜筒，施工手段采用布置于门机或塔机配合吊罐，通过溜筒下料入仓，溜筒末端设帆布并安排专人铲料，或采用混凝土泵配合溜筒下料入仓。牛腿部位铺料先内侧后外侧，振捣器距模板最小距离为15cm。采用二次振捣法，确保模板边气泡逸出。

收仓面采取专门措施控制分层高程，保证拆模后的不装修墙面印迹线横平竖直。高温季节浇筑的墙体采用花管喷淋养护，养护时间宜为28天；低温季节（10月～次年3月）表面贴保温被保温。

2.3.2 二期混凝土工程。在水电站厂房进行二期混凝土施工过程中，其内容主要包括有蜗壳、座环支墩、蜗壳、机墩、风罩混凝土及发电机层楼板的浇筑等。混凝土施工的质量和厂房内的发电机组正常运行与现浇混凝土施工技术有着紧密联系，是整个工程的重点所在，各部位在施工过程中的控制要点和注意事项主要有：

第一，座环部位。在进行座环工序的施工时，所使用的混凝土需要从座环外部的侧面模板中进行开孔，随后利用开口进行运输物料，在施工时需要注意，应将阴角的空间尽可能全部填满，并且针对混凝土进行振捣时，需要确保混凝土具备满足标准的密实度。

第二，蜗壳部位。针对蜗壳部位的施工可大致划分为两种：（1）厂房蜗壳层混凝土浇筑时，浇筑仓面大，入仓强度高，为了保证混凝土浇筑的连续性，采用溜管、溜槽和桥机吊罐同时入仓，泵送辅助。蜗壳安装前，先浇筑蜗壳层基础及支墩混凝土。浇筑蜗壳层混凝土时，对蜗壳阴角处及钢筋密集的部位，应采用埋设混凝土导管，泵送一级配高流态细石混凝土进行浇筑，加强振捣并埋设回填灌浆管，浇筑后再进行回填灌浆。为防止混凝土浇筑过程中对肘管和蜗壳有影响，同时为了有利于混凝土散热，必须严格控制浇筑速度、薄层缓慢上升，浇筑分层厚度控制在30cm左右。浇筑厂房二期、三期混凝土时，将结合面的老混凝土凿毛，冲洗干净，保持湿润。（2）在实际施工时，也可利用砌筑混凝土提前完成瓦块灌浆与预填骨料灌浆两个步骤，可加快工程效率，在利用混凝土进行浇筑时应保持四周匀速上升的速度，同时上升距离应维持在要求的标准内，也就是30cm的要求，内部振捣器与预埋件之间的距离则应超过30cm。

第三，机墩部位。在进行机墩的施工时，由于机墩属于圆环状的结构，因此需要在进行模板的架立工序中，确保模板具备符合标准的稳定性。在这一过程中不能利用台阶法进行浇筑混凝土，因此需要采用对称下料的方式分层浇筑。

3 水电站厂房混凝土的施工注意事项

3.1 现浇混凝土的养护与质量工作

在混凝土浇筑过程中利用振捣器与平板振捣器进行振捣工序，梁、墙、板、柱等混凝土则采用型号为ZN75或ZN50两种软轴振捣器进行振捣。针对底板的工程，需在每一浇筑面都配有2～3台的振捣器，而平板振捣器数量则维持在1～2台即可，梁、墙、板、柱等配有型号为ZN75或ZN50的振捣器，数量1～2台，局部钢筋密集的部位使用ZN30振捣器。混凝土养护可采用洒水养护或覆盖薄膜养护等，养护时间不宜小于14天，冬季根据实情延长一定时间。

质量工作需要严格按照施工技术的标准进行，包括依照施工技术标准中规定的顺序进行现浇混凝土的搅拌、浇筑、振捣与养护工作，同时施工工程中需避免出现混凝土漏振，以免产生蜂窝、狗洞、麻面等质量缺陷的产生。在利用混凝土进行浇入仓时，一旦仓内出现粗骨料集中的情况需要立刻暂停下料，在了解情况后，通过人工平仓的方式将水泥浆与粗骨料良好的结合，防止内部出现蜂窝现象。一旦出现混凝土和易性较低时，可通过加强振捣的方式提升施工整体质量，但需注意不能在这个过程中加水。相关技术人员需要具备专业的技能与证书，通过一系列措施确保工程可以高质量的移交。

3.2 混凝土温控与防裂措施

3.2.1 降温措施。由于普遍水电站厂房的混凝土工程施工期较长，在夏季高温天气时应采取必要的降温措施避免混凝土入仓温度过高产生质量缺陷。例如，基础约束区混凝土应避免在温度过高时段浇筑；控制混凝土的胶凝材料用量，防止混凝土水化热温过大；底部仓面尺寸大，基岩的约束作用明显，混凝土温降过程缓慢，内外温差引起的内部约束时间长，易产生表面裂缝并可能导致贯穿裂缝，影响结构安全。

因此，在施工期间采取严格的综合温度控制措施，防止裂缝产生，采取的方法有：

第一，加强对混凝土原材料性能及厂房各区混凝土性能研究，采用发热量低的水泥，通过优化混凝土配合比，减小混凝土水化热，提高混凝土抗裂性能。

第二，加强预冷混凝土在运输和浇筑过程中的保温工作，严格控制浇筑温度。运输时，对车辆、吊罐进行适当遮阳保温，浇筑过程中根据实际情况采用仓面喷雾，尽量降低环境温度；对浇完的混凝土根据监理工程师要求及时覆盖保温被，以避免阳光直射。

第三，对新浇混凝土及时进行保温材料覆盖或喷雾，可起到加速混凝土散热和防止混凝土表面产生干缩裂纹的作用。

第四，浇筑混凝土时避开高温时段。

第五，严格控制混凝土浇筑温度，根据招标文件要求，3～10月浇筑主体建筑物混凝土时，基础强约束区混凝土浇筑温度不超过17℃（参考出机口温度不大于12℃），基础弱约束区及以上浇筑温度不超过19℃（参考出机口温度不大于14℃）

第六，控制浇筑层厚及间歇期：（1）在满足浇筑计划的同时，尽可能采用薄层、短间歇、均匀上升的浇筑方法；（2）浇筑层厚根据温控、浇筑、结构和立模等条件选定。对于主体建筑物基础强约束区混凝土，浇筑层厚不大于1.5m，基础弱约束区及以上混凝土筑层厚可采用1.5～3.0m。

第七，通水冷却。通水冷却是混凝土温控最为关键的措施之一。对厂房主体建筑物大体积混凝土，用预埋在混凝土中的冷却水管压送制冷水或天然河水的方法进行冷却。

第八，成立专门的混凝土温控领导小组，建立混凝土温度控制预警制度，控制混凝土最高温度在设计容许范围内。

3.2.2 保温措施。在天气较冷进行混凝土的施工时需要采取保温措施：在利用搭棚保温时需要提前针对骨料进行预热，也要注意提升混凝土搅拌材料的整体温度，必要时可加入热水，温度应小于60℃；在进行混凝土运输时，需要针对运输车使用专业的保温措施，同时也要缩短运输距离与时间；在进行浇筑工序前，需要在相应的仓面使用喷洒温水与利用热风枪的方式进行保温；浇筑前需要在模板上层铺设专用的保温层，确保浇筑完成后可及时利用保温材料进行覆盖，同样在混凝土模板拆除后也需要利用保温材料进行覆盖。

3.3 主厂房二期混凝土质量保证措施

3.3.1 肘管二期混凝土。

第一，浇筑顺序：肘管二期混凝土坑一般是分台阶布置，二期混凝土浇筑仍按一期台阶从底处分层对称平衡浇筑上升。在分层高度上除参照一期台阶度高外，还要充分考虑肘管钢衬结构形状，避免产生小锐角混凝土体。

第二，控制混凝土浇筑速度并均匀下料采用平铺法浇筑，铺料厚度0.5m，并控制混凝土上升速度不超过30cm/h。施工中在肘管四周顺钢衬肋板多设溜筒，布置多个下料点，均匀下料。

第三，肘管最底部位为大面水平封闭仓面，在该部位的浇筑最后50cm厚时，除采用高流态的混凝土外，另外采取顺肘管钢衬肋板预埋混凝土泵管至流道中部，从中部向两侧泵压高流态混凝土挤满封闭仓面。同时防止回封闭仓面的排气困难影响高流态混凝土挤满仓面，在肘管钢衬的肋板阴角处埋设排气管，排气管后期采用灌浆处理。

第四，充分振捣，保证混凝土的密实性。该部位的钢筋分布较为密集，仓内浇筑封闭后无法通过视线观察，需在浇筑过程中用小锤不断对钢衬进行敲击检查，通过声音效果判断所浇混凝土的密实性。

第五，肘管变形监测在混凝土浇筑期间，在钢衬上口的各方向分别安放千分表，监测钢衬在水平、垂直方向的位移变形情况。监测混凝土浇筑期间钢衬位移变形量控制在允许范围内，且主要反映温差变形情况，确保钢衬安装精度。

3.3.2 蜗壳二期混凝土。

第一，蜗壳阴角、支墩部位施工难度大。为了保证混凝土浇筑质量，在蜗壳座环上要设置通气孔（兼灌浆和振捣孔）以利于混凝土填筑，在支墩之间预埋内侧供料泵管或在蜗壳中心线内侧布置环向送料泵管。采用混凝土泵送高流态自密实混凝土进行浇筑。蜗壳外围混凝土结构采用弹性垫层方案混凝土浇筑。为尽可能使蜗壳不发生偏移、上浮和焊缝拉应力产生蜗壳变形，将蜗壳混凝土总体分期进行浇筑。

第二，在蜗壳底部二期混凝土浇筑中，由于蜗壳与座环之间存在较大的阴角，并形成一个密封空间，即使采用泵送混凝土进行有压回填，也不可避免地会因排气不畅而出现混凝土不密实的现象，为此根据现场施工情况针对这些部位除设置排气管外，另设置多套灌浆系统，以保证混凝土的密实性。

4 结语

本文通过对水电站厂房现浇混凝土技术的实践分析发现，伴随着时间的推移，水电站厂房的施工技术与规模会伴随现代社会的发展而不断进步，并具有重要地位与作用。

参考文献

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