循环水廊道斜坡段混凝土外观质量控制技术研究

郝亚辉，王栋，吴泽坤，胡琦，罗旭磊，刘胜利

（中国建筑第二工程局有限公司核电建设分公司，广东 深圳 518034）

循环水廊道是核电站主厂房输送冷却水管沟的重要组成部分，也是核电站工程中工程量最大的地下构建物，截面结构为内圆外方，结构复杂，施工难度大。根据核电站工程施工经验，循环水廊道斜坡段混凝土易出现外观质量问题，主要包括几何尺寸偏差、表面不平整、表面气泡等问题。并对核电站安全运行产生不利影响，其工程施工质量关系到核电站的安全运行。本文结合三澳核电站工程，深入分析了循环水斜坡段混凝土外观质量控制措施，以期为核电站工程施工提供有益的参考。

1 工程概况

三澳核电站工程位于浙江省温州市苍南县，规划建设6台百万千瓦压水堆核电机组，一期建设2台机组。根据工程规划设计，一期工程冷却水经循环水廊道、泵房、汽机大厅后进入排水结构。循环水廊道为4条钢筋混凝土结构。循环水廊道为现浇钢筋混凝土结构，结构断面为正方形双孔叠置结构，过水断面3.5m×3.5m，管径3.6m，最小壁厚0.6m。循环水廊道采用C45纤维混凝土，抗渗等级P10，采用HRB400级和HRB335级钢筋。循环水廊道斜坡段混凝土工程自2021年1月开始施工，工期210d，工期紧凑，工程质量要求高，给本工程施工造成一定的困难。

2 循环水廊道斜坡段混凝土外观质量缺陷研究

根据核电站工程施工经验和相关研究，循环水廊道斜坡段混凝土外观质量缺陷主要体现为几何尺寸偏差、表面不平整、表面气泡等问题，其形成原因如下。

2.1 几何尺寸偏差

核电站循环水廊道斜坡段结构复杂，一般为密闭性大直径内圆外方双孔叠置结构或单孔并列结构，对结构抗震、防渗、防腐等性能要求严格。由于其结构较为复杂，且断面尺寸较大，对圆弧模板设计精度、安装精度和模板支撑要求较高。根据岭核、国电南埔电厂、粤电惠州LNG电厂等工程施工经验，在外观检测点中，几何尺寸偏差点占比35%。结合工程施工经验分析，外观几何偏差的主要原因是模板不平整、支撑受力不均衡、模板接口缝隙漏浆和模板上浮等原因导致，造成混凝土外观不平整，凹陷、凸起部位较多。

2.2 表面不平整

由于循环水廊道斜坡段为外方内圆结构，圆型模板平整度和模板支撑强度、刚度对混凝土结构外观影响显著。如模板加工精度不足，对混凝土构件外形尺寸和外观质量影响大。同时，模板加固支撑间距关系到模板支撑强度、刚度。如加固支撑设计不合理，易造成循环水廊道斜坡段结构尺寸位移和接缝错台，导致循环水廊道斜坡段混凝土表面不平整。

2.3 表面气泡

循环水廊道斜坡堤为密闭性结构，采用整体现浇施工工艺。混凝土浇筑过程中，由于模板内空气和混凝土灌注带入空气等原因，导致大量空气未及时排出，形成混凝土表面气泡，气泡直径为3mm～20mm，且分布无显著规律，部分区域集中出现，形成严重的外观质量缺陷。表面气泡产生原因主要是模板未设置排气孔、排气孔数量较少及混凝土振捣不到位导致，造成混凝土中空气含量大，影响斜坡段结构密实性。

3 循环水廊道混凝土外观质量控制措施研究

针对上述问题，该工程重点从模板加工、排气孔设置、模板安装、模板支撑和抗上浮结构设置、混凝土浇筑施工等方面加强工程施工质量控制。

3.1 模板加工

该工程中，循环水廊道斜坡模板采用钢木组合模板形式，以10#工字钢为圆弧模板定型主龙骨，以5cm×10cm木方为次龙骨，以5cm×2cm木条作为分布肋条，采用9mm厚光面模板作为模板的面板。模板定型加固环形工字钢加工委托专业生产厂家加工生产，加工完成后运输至施工现场，加工精度误差≤2mm，采用弯曲成型设备一次成形，确保廊道斜坡模板支撑稳定、受力均匀。模板安装时，层板之间接缝部位使用腻子刮平处理，且接缝部位增设5cm×10cm木方加固（如图1所示），防止模板安装、浇筑过程中发生翘曲，确保廊道斜坡混凝土浇筑施工平整度。

图1 循环水廊道斜坡段模板圆弧形模板支撑

3.2 排气孔设置

针对循环水廊道斜坡混凝土易出现气泡的问题，为促进混凝土中气泡排出，防止混凝土浇筑过程中夹杂大量气体形成表面气泡，该工程中，在弧形模板下部间隔1m设置15cm×15cm方孔（如图2所示），兼做振捣口和排水口，并作为混凝土布料观察口，当混凝土与模板弧底相切后，使用准备好的模板封堵方孔，并使用铁钉钉牢。

图2 底部弧形模板排气孔

3.3 模板安装

该工程中，模板安装分为4个阶段。第1阶段包括模板支架安装、圆弧模板安装、工字钢加工。第2阶段包括底部环形底座安装、16#槽钢和∅20圆棒安装、圆棒上安装通长16#工字钢和调节托门式架、门式架顶部安装调节器并铰接洞顶环形工字钢、安装洞顶模板。第3、4阶段重复1、2阶段模板安装内容至设计标高。模板安装时，面板接缝部位应使用腻子封堵抹平，模板接缝部位在胶条密封处理后垫放木方，防止模板安装后发生翘曲或漏浆问题。该工程中，模板支撑体系均经严密计算，模板支撑稳定性能够满足双层浇筑压力要求，防止混凝土浇筑造成模板变形。模板安装完成后，检查模板表面平整度，经取30点检查，该工程各点平整度误差均≤1mm。

3.4 模板支撑和抗上浮结构设置

斜坡段外模采用15mm厚覆膜胶合板，以500mm×100mm木方作为背肋横向布置，布设间距250mm，并以18#双拼槽钢间隔750mm竖向加固，以∅48mm×3.5mm脚手管作为外背楞按横向间距600mm布设，转弯段使用50mm×100mm木方作为背肋按250mm间距竖向加固，以槽钢按转弯半径预弯后作为内背楞，按600mm间距水平布置，外背楞采用2根脚手管按600mm间距竖向布置，并将脚手管和顶托布置在基槽岩壁上，确保外模稳定性，防止模板浇筑时发生位移。外模拼缝部位黏贴海绵胶条，并穿内膜对拉螺栓焊接100mm×100mm止水片，防上浮斜向拉杆与地锚焊接。外模加固完成后，检查外模对拉螺栓紧固程度，并校正模板垂直度到位。

针对模板浇筑过程中易出现上浮的问题，该工程安装过程中设置模板抗浮系统，在模板安装到位后安装。安装抗浮系统时，沿循环水廊道方向安装两道工字钢（如图3所示），安装间距1000mm，并在工字钢上部沿垂直方向按750mm间距安装工字钢，并沿廊道方向在垂直工字钢之间安装两道通长工字钢。通长工字钢上设置吊环，与循环水廊道预埋地锚使用固定，形成稳定的抗浮结构。抗浮调节结构由∅14mm钢筋加工制作的卡环、花篮螺丝、地锚和连接件组成，连接件与吊环通过卡环连接，连接件与花篮螺丝连接，花篮螺丝挂在地锚上，通过调整花篮螺丝长度，调整抗浮系统高度。为提高抗浮系统保证系数，在廊道两侧工字钢节点部位使用倒链与地锚增强连接，以此加固模板，防止模板因上浮造成廊道斜坡段混凝土结构变形。

图3 模板抗上浮结构示意图

3.5 混凝土浇筑

混凝土浇筑是循环水廊道斜坡段混凝土外观质量控制的关键环节。由于斜坡段混凝土结构为双孔叠置结构，下方结构容易出现蜂窝、漏筋、浇筑不密实等质量缺陷，因此，该工程采用分层浇筑施工技术方法。分层浇筑施工前，沿侧模标识500mm线，振捣棒上间隔500mm缠绕红色胶带，以此标识混凝土浇筑深度和振捣深度。适当延长混凝土搅拌时间，以便于混凝土中空气排出及混凝土振捣。内模两侧交替下料，避免一侧过量下料导致模板侧向位移。分层浇筑时，严格控制浇筑速度，防止快速浇筑导致模板上浮或侧压力过大影响模板稳定性。浇筑过程中加强振捣施工，确保混凝土振捣密实，振捣点均匀，每点振捣20s～30s，振捣棒与模板间隙为150mm～200mm，防止振捣棒破坏模板，造成混凝土外观缺陷。弧形模板下方混凝土结构采用2台30mm振捣棒同时振捣，将混凝土中气体充分引出，防止出现混凝土气泡、不平整问题。混凝土初凝时间为6h，浇筑4h后，沿振捣施工相反方向二次振捣，振捣点按400mm行列逐一振捣，尤其是弧形模板下方二次振捣，确保混凝土结构密实，减少混凝土气泡、不平整问题发生。

4 结语

该工程通过加强施工技术管理与控制，混凝土浇筑完成后检查循环水廊道斜坡段混凝土外观质量，无混凝土几何尺寸偏差问题，混凝土表面平整度满足≤3/1000和整段平整度≤10mm要求，混凝土表面气泡直径＜3mm，气泡数量为7个/m，一次合格率为96.7%，符合工程设计目标要求，节省混凝土外观修补材料费用、人工费用5.7万元，取得良好的技术效益和经济效益。