高寒地区电站厂房清水混凝土施工技术

冯锦平，张 剑，田德智

(1. 中国水利水电第七工程局有限公司，四川 成都 611130；2. 华电西藏能源有限公司大古水电分公司，西藏 山南 856000)

DG水电站为二等大(2)型工程，电站装机容量为660 MW。电站枢纽建筑物由挡水建筑物、泄洪消能建筑物、引水发电系统及升压站等组成。本电站发电厂房采用坝后式布置，主要由主厂房、副厂房、变电站等组成，主厂房尺寸163.00 m×29.50 m×63.50 m(长×宽×高)。另在厂房右岸设有窑洞式安装间及进场交通洞、厂坝间交通洞。本工程清水混凝土施工范围主要为主副厂房和机组闸墩外观面、窑洞式安装间及交通洞衬砌混凝土。

本工程所在地海拔3 400 m以上，属于青藏高原气候区，基本特性为气温低、空气稀薄、大气干燥、太阳辐射异常强烈。气候属高原温带季风半湿润气候，每年11月～次年4月为旱季，5月～10月为雨季。多年平均气温9.3℃，极端最高、最低气温分别为32.5℃和-16.6℃，多年平均降水量527.4 mm，多年平均风速为1.6 m/s，历年最大定时风速为19.0 m/s，多年平均日照时数为2 605.7 h，历年最大冻土深度为19 cm。

1 高寒地区清水混凝土施工难点分析

清水混凝土又称装饰混凝土，因其极具装饰效果而得名，它属于一次浇筑成型，不做任何外观装饰，直接采用现浇混凝土的自然表面效果作为饰面，因此相较于传统混凝土，清水混凝土对施工工艺要求很高，特别是模板工艺和后期养护。

在高寒地区进行清水混凝土施工，环境因素将严重影响清水混凝土施工质量。与传统寒冷地区相比，高寒地区空气干燥、辐射强烈，导致混凝土水分蒸发过快；昼夜温差大，混凝土结构将遭受严重的冻融循环破坏；低气压环境使混凝土含气量降低、内部气泡稳定性变差，影响混凝土各项性能。因此如何合理设计施工工艺，将环境因素带来的影响降低到最小，是高寒地区清水混凝土施工工艺的难点。

2 清水混凝土施工工艺设计

2.1 混凝土配合比

施工阶段的混凝土配合比设计除应满足本身强度、耐久性之外，还需要保证其有良好的施工性能，且由于清水混凝土要求外观面一致性，加之高寒地区温控防裂要求，对于混凝土配合比的设计增加了诸多限制。出于对上述混凝土性能的综合考虑，在混凝土原材料选择及配合比设计作出以下选择。

1)水泥选择强度为42.5R的普通硅酸盐水泥，要求质量稳定、含减量低，水泥原材料色泽均匀，最好为同一生产厂家。

2)骨料采用级配连续、色泽均匀的人工骨料，应确保其含泥量符合设计要求。

3)应选用高效能减水剂，减水效果明显。

4)本工程厂房混凝土以C30W8F200为主，在配合比设计时，除满足其强度、抗冻、抗渗等性能之外，在混凝土施工性能和混凝土温控防裂之间存在一个矛盾点，为使混凝土施工方便且振捣密实，必须使混凝土有足够的流动性；为了减小水化热降低温控难度，又不能采用过大的塌落度。故综合考虑，本工程厂房底板大体积三级配混凝土采用30～50 mm的塌落度。尾水闸墩、主副厂房墙体及窑洞安装间衬砌的二级配混凝土，若采用门机浇筑，则采用70～90 mm的塌落度，若采用泵送入仓，则采用160～180 mm的塌落度。

2.2 模板支撑体系

由于清水混凝土的一次成型免装修特性，故外观面模板的选材、组装直接决定着清水混凝土外观面的质量。混凝土模板必须具有足够的强度、刚度，应平整、顺直、不易变形，同时应兼具组装方便、牢固可靠等特点。且在同一类结构部位选用模板应统一。综上考虑，本工程模板支撑体系作出如下选择。

1)尾水闸墩直段、主副厂房上下游墙、窑洞安装间边墙等孔洞较少、立模面积大的部位，采用3 m×3 m的大型钢模板；在尾水闸墩墩头采用特制异型钢模板；在其余部位采用普通组合钢模板。

2)清水混凝土要求外部棱角分明，故在主副厂房上下游墙及窑洞安装间边墙等阴阳角部位必须采用阴角或阳角模板。

3)模板在安装之前应进行预拼装，并对其面板平整度、阴阳角、相邻面板高低差等进行校核。模板面板间应拼装严密、平整、无错台。

4)对于特制大型、异形钢模板，本工程采用预埋定位锥的形式，在上一仓混凝土固定位置预埋定位锥作为模板上升的支撑。定位锥的埋设应做到左右对称且在同一高程，以便在定位锥后期封堵后达到美观的效果。

5)脱模剂应选用易于脱模、便于操作和清理的脱模剂，应能保证混凝土外观面质量要求，且不得污染和锈蚀模板。同一部位尽可能采用同种脱模剂。

2.3 钢筋工程

钢筋施工需按照规范要求进行。应特别注意钢筋安装对模板拉筋、对拉螺栓的影响，应提前考虑其影响并在合理范围内微调钢筋或采取其他手段避免影响。

钢筋安装前应提前按照设计钢筋保护层垫块。垫块采用混凝土预制，内穿铁丝或铅丝，在钢筋安装时保证保护层厚度，在浇筑至该部位时方便取出。

2.4 其余预埋件

清水混凝土部分施工部位存在预埋件。预埋件安装部位应作为施工重点处理，为达到拆模后良好的效果，预埋件安装时应确保其与模板的相对位置准确，且应采取牢靠的加固措施、密封措施，避免浇筑过程中变形、漏浆，影响整体效果。

3 清水混凝土施工措施

3.1 模板、钢筋安装

1)模板安装前应对安装基础面进行清理，以确保整个仓面的模板在同一高程，层间施工缝规则、平整、顺直、美观。若基础面不平整应进行找平，若结构尺寸为不规则，则应合理规划混凝土分块及模板安装位置，以便其外观分缝线为规则形状。

2)模板安装应确保面板严密无缝隙、无错台。若模板与老混凝土面有缝隙则应采用双面胶等手段进行封堵，避免浇筑过程中漏浆。

3)采用组合钢模板的，一般需采用拉模筋结合背楞的方式进行加固。需要在模板上开孔的，应提前规划好开孔位置，采用专业开孔钻开孔，不得采用电焊等草率开孔，影响美观。开孔尺寸应与所用拉模筋尺寸匹配，期间间隙可采用橡胶套或采用腻子粉封闭刮平，避免漏浆及影响混凝土平整度。

4)在本工程清水混凝土外观面均设有结构钢筋，其保护层厚度为5 cm，起到温控防裂的作用。为避免产生温度裂缝，在钢筋安装过程中，应确保钢筋间排距均匀分布，符合设计尺寸要求，并确保钢筋保护层厚度。

3.2 混凝土运输

因本工程气候原因所致，每年11月至次年2月底，气温过低不适合浇筑混凝土，且在每年9～11月及次年4～5月，整体气温偏低，在运输过程中避免温降过快，在混凝土运输车辆两侧及顶部设保温板及遮盖。同时在夏季昼夜温差较大，太阳直射时温升快，同样需要加强遮盖，确保混凝土入仓温度满足设计要求。本工程雨季降水较多，在运输时同样要有足够的防雨措施。

3.3 混凝土浇筑

1)混凝土入仓时应注意卸料位置，不可直接卸料在模板边，避免模板边缘粗骨料集中造成蜂窝麻面，应在距离模板边约50 cm左右形成料堆，采用振捣棒平仓充实模板边缘。卸料应避开模板拉模筋，避免砸断拉模筋造成跑模。同时应注意水泥浆溅射污染上部模板，易造成麻面。

2)在浇筑过程中应根据入仓强度选择合适的浇筑方式，上一层混凝土必须在下层混凝土初凝之前浇筑，避免因混凝土初凝形成冷缝，影响混凝土外观质量。

3)混凝土振捣需做到布棒均匀连续，振捣过程中应注意避免碰到钢筋、模板。振捣部位应以混凝土表面不再下沉无气泡逸出为止，时间一般为20～30 s。为减少混凝土表面气泡，应对模板边混凝土采取复振，复振在上层混凝土浇筑前进行，一般在半小时之后采用小型号振捣棒振捣。

3.4 混凝土收仓、拆模

1)混凝土浇筑应提前确定收仓线，收仓面必须在同一高程，线型笔直平顺，便于下一层混凝土立模及确保混凝土分缝线的观感质量。若收仓后收仓线不平顺的，需采取切割机将其切割平顺方可进行下一仓混凝土备仓浇筑。

2)水混凝土模板拆模时间应较其余部位模板适当延长，避免损失混凝土成品。高寒地区因气温较低，混凝土强度提升慢，故更应延长混凝土拆模时间，具体时间试验确定。

3)模板拆除时，拉模筋必须采用切割机进行切割，不得采用电焊烧断拉模筋，以免电焊过程中烤焦烤坏混凝土，影响其质量。切割完孔内拉模筋头后，根据事先确定方案采用预缩砂浆或环氧砂浆进行修补，颜色需与混凝土外观面颜色一致。

4)清水混凝土拆模后若有影响感官的缺陷，应及时修补，修补应按照事先确定的统一修补方案，由专人负责修补，不得由浇筑工人擅自修补。

4 清水混凝土温控、养护及保温

高寒地区清水混凝土浇筑，因外观面裂缝影响混凝土观感质量是极易出现的现象，故混凝土温控、养护及保温措施是重中之重。

4.1 混凝土温控措施

本工程大体积混凝土采用内部通水冷却的方式进行温度控制。在混凝土内部铺设32 mm外径的HDPE冷却水管，在混凝土开始浇筑时即开始通水冷却，流量控制在1.5～2.0 m3/h，水流方向每24 h变换一次，一般通水15～25 d。流量、温度、水压6～12 h检测一次。

4.2 混凝土养护

因本工程气候特性，不同月份日间和夜间气温相差很大。故采取灵活多变的养护方式。在气温较高时采用流水养护，气温较低时洒水养护，气温过低时覆盖保温保湿，暂停养护。

4.3 混凝土保温

在施工过程中混凝土仓面保温采用塑料薄膜+EPE保温被的形式。根据气温情况调整保温被厚度。一般保温时段为本仓混凝土收仓至下仓混凝土开浇之前。

永久混凝土外观面采用4 cm厚聚苯乙烯板保温的形式，必须覆盖密实固定牢靠，能确保风季不至于被吹落导致混凝土受冻。混凝土结构的各种孔洞部位，应采取合理的封堵措施。

5 结 语

清水混凝土施工因其原材料广泛、造价较低、环保无污染的特点，值得在工程建设中广泛应用，且已经取得骄人的推广效果。但由于水利水电工程尤其是水电工程往往地处恶劣，受气候及自然环境影响，清水混凝土施工限制更多、难度更大、要求更高。相较于市政、建筑等工程，水利水电工程清水混凝土技术应用案本较少，值得借鉴的经验有限。本文通过对西藏DG水电站厂房清水混凝土施工技术的探讨，提供一些在本工程取得良好效果的经验及思路，为清水混凝土施工技术应用于水利水电工程提供参考。事实证明，在高寒地区清水混凝土施工技术仍然可以有很好的应用。