九乡河口泵站混凝土施工技术

尤东京 南京市水利建筑工程有限公司高级工程师，项目经理

李 超 （通信作者） 扬州大学水利科学与工程学院硕士研究生在读

姚冲亚 南京市第二基础工程有限责任公司，总经理

钱飞飞 南京市水利建筑工程有限公司中级工程师，项目经理

孙 刚 南京市水利建筑工程有限公司中级工程师，项目经理

九乡河口泵站工程位于江苏省南京市栖霞区栖霞街道，距九乡河入江口约170 m，距上游石埠桥约224 m，距下游中二路桥约95 m。泵室设置在节制闸西侧，进水侧设置清污机桥，上、下游侧为直立式翼墙与两侧堤防连接，引水泵站设计流量为15.0 m3/s，泵站根据设计流量和扬程特点选用2 台1600QGL-100 型潜水贯流泵，叶片安放角为-2°，配套560 kW 电机，总装机容量1 120 kW。就泵站进水池（长江测）水位而言，最低运行水位取95%保证率的最低日平均潮位2.32 m，设计水位取长江测11 月至次年4 月月平均低潮位3.49 m，最高运行水位取长江测4 月平均水位4.57 m；就出水池水位（九乡河侧）而言，最低运行水位取河道放空水位3.5 m，设计运行水位取长江非汛期正常蓄水位7.5 m，最高运行水位取泵站最高蓄水位8.5 m。

1 泵站站身混凝土分层浇筑方法

九乡河口泵站属于块基型泵房，混凝土浇筑量大，故而采用分层浇筑的施工方法，泵站上部结构的分层施工方法为泵站站身混凝土的施工分5 次到顶。第一次浇筑站身底板至底板面（-3.2 ～-1.0 m），第二次浇筑水泵层（-1.0～1.8 m），第三次7.5 m 层（1.8 ～7.5 m），第四次浇筑顶层平面层（7.5 ～12.3 m），第五次厂房浇筑（见图1）。

图1 泵站分层浇筑示意图

2 泵站底板的浇筑方法

九乡河口泵站工程混凝土方量较大，由于混凝土量多且浇筑体积较大，混凝土具有水化热高、受力结构复杂等特点[1]。据此按照从重到轻、从低到高的原则进行混凝土工程施工。底板混凝土浇筑采用斜面分层的施工方法，以水平层次不间断的逐层浇筑直到达到规定的浇筑板块高度为止，振捣采用插入式振动器和平板式振动器相结合的方式[2-3]。

泵站底板长35.4 m、宽20.0 m，板厚1.2 m，计算得总挖方量为849.6 m3。本工程的混凝土生产能力为54 m3/h，冬季施工时日平均气温为8 ℃，故混凝土的初凝时间为4 ～6 h，即上层混凝土复盖下层混凝土的时间间隔不得超过6 h，以此分配浇筑顺序和分层，分层浇筑的示意图见图2。泵送混凝土的坝落度较大、流动性好，分层和浇筑长度实际施工时很难确定明显的界线[4]。混凝土成型后，在混凝土表面每隔1.5 m 布置表面整平控制点，用水准仪控制表面高程。用2.0 m铝合金刮尺找平混凝土面，混凝土终凝前先用抹光机抹光，再人工压实、抹面、收光，确保成型混凝土尺寸与设计相符，表面平整度偏差控制在±2 mm之内[5]。九乡河口泵站底板浇筑现场如图3所示。

图2 九乡河口泵站底板分层浇筑

表1 不同品种混凝土养护期时长

3 大体积混凝土质量控制措施

3.1 本泵站混凝土温度控制措施

本工程泵站底板厚1.2 m，浇筑于12月中旬，为避免产生裂缝，应控制内外温差低于25 ℃，当时平均气温为8 ℃，而混凝土在浇筑3 天内温度达到最高，温度升高值的计算公式为：

取1 m3混凝土水泥用量W为350 kg，水化热Q为377 kJ/kg，混凝土比热C为0.97 kJ/kg，混凝土密度R为2400 kg/m3，m为0.34，故而得出：

而混凝土内部的实际最高温度应将最大温升乘以降温系数并加上浇筑温度，即：

由此得出九乡河口泵站混凝土内外最大实际温差为35.9 ℃-8 ℃=27.9 ℃，为控制温差稳定在25 ℃以内，采用覆膜和土工布控制混凝土表面温度，并覆盖两层草袋隔绝室外温度，此时表面实际温度计算公式为：

式（3）中，Tq表示龄期3 天时大气平均温度，取8 ℃；H表示混凝土计算厚度（m），H=h+h'；h 表示混凝土实际厚度，此处为1.2 m；h'表示混凝土的虚厚度（m），计算式为h'=K×（λ/β），λ为混凝土的导热系数，取2.33 W/（m•K）；K为计算系数，取0.666，β为保温层的传热系数；ΔT表示龄期三天时混凝土内部与室外最大温差，此处为27.9 ℃。

经过验算，采取温控措施后，混凝土内部最高温度与表面温差均低于允许温度，故而满足温控要求。

3.2 混凝土的养护和表面保护

本工程大体积混凝土在冬季施工，为防止由于混凝土内外温差过大产生温度裂缝，必须采取必要的保温养护措施，以确保混凝土抗裂性[6-7]，采用方法可根据混凝土的龄期和环境特点灵活选择，主要的温控养护方法主要如下：

3.2.1 洒水养护

洒水养护是最为常见的养护方法，混凝土浇筑后需保持一定的湿度和温度，确保混凝土硬化后具有应有的强度。洒水养护一般在混凝土浇筑后12 h 内开始进行，混凝土湿润养护的时间由混凝土的种类及自然环境确定，不同品种的养护时长见表1[8]。

3.2.2 薄膜养护

这种方法的原理为通过薄膜大幅减小混凝土表面的水分流失，适合在建筑环境干燥、水分易蒸发的情况下使用，与洒水养护原理基本相同，通过保持混凝土的湿度来进行混凝土养护，使用薄膜养护液时应注意通风防止工人中毒[9]。

3.2.3 帆布暖棚养护

遇有寒流到来或出现极端气温时，对于闸墩、岸墙等，采用帆布搭暖棚、里边放取暖炉的方式进行养护[10]。

4 结语

九乡河口泵站工程的超大体积混凝土施工在冬季进行，施工过程中的浇筑和养护方法严格按照施工方案的标准和规范执行，混凝土的质量较高，并且施工效果良好。九乡河口泵站站身和底板所采用的分层浇筑方法、混凝土底板的温控措施及养护方法，均为泵站施工提供了保障，本工程的实践可为其他工程提供参考。