抽水蓄能电站混凝土面板施工质量与滑升速度相关性探讨

中国水利水电建设工程咨询北京有限公司 袁自纯 叶 林

1 工程概况

金寨抽水蓄能电站位于安徽省金寨县张冲乡境内，距金寨县城公路里程约53km，距合肥市、六安市的公路里程分别为205km、134km。电站主要由上水库、输水系统、地下厂房系统、地面开关站及下水库等建筑物组成。地下厂房内安装4台单机容量为300MW 的混流可逆式水轮发电机组，总装机容量为1200MW。

上水库大坝为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高76.0m，坝顶长度542m，正常蓄水位593.00m，相应库容1361.00万m3。

面板混凝土厚度d=0.3+0.0035H（H 为计算部位距面板顶部的高差，单位为m），斜面坡度为1:1.405，共布置有36条面板垂直缝（张性缝26条、压性缝10条）。混凝土标号为C25W10F100，设计总量为15727m³，斜面总长度为2835.10m；面板钢筋为Φ16，双层钢筋布置。

2 施工方法过程简述

上水库面板由左岸向右岸延伸共划分为37块，依次编号，面板标准宽度14m。1#面板16m，22#面板13m，37#面板15.178m，2#～21#和23#～36#面板14m。混凝土浇筑采用无轨滑模，跳仓浇筑，浇筑间隔时间以不小于7d，并依据当时浇筑气温和风速情况而定，如遇特殊情况根据施工实际情况作出调整。

混凝土由自建拌和站拌制，主拌和站为布置在右坝肩EL.599平台移动式拌和站（HZS75-JS1500型），备用的2个拌和站为布置在库内的HZS50-JS1000、HZS35-JS750，共三套拌和站用于面板混凝土施工。混凝土运输采用12m³搅拌车水平运输，溜槽入仓。

3 影响混凝土滑升速度因素

大坝面板作为大坝防渗体系的重要组成部分，对其混凝土浇筑质量和外观质量要求较高，应选择气温适宜、湿度较大的有利时段施工。设计技术要求提出面板在月平均气温5～20℃的低温、常温时段为宜。工程所在地金寨县属北亚热带湿润季风气候，3-7月份的平均气温分别为9.7℃、16.0℃、21.0℃、24.9℃、27.8℃，最有利的施工时段为3、4、5月。然而2020年春季受新型冠状病毒肺炎疫情影响，复工推迟，上库面板施工直到4月22日方才启动，有利施工时段较短。以上特点要求面板施工时，要合理提升滑升速度，以便面板混凝土在高温天气来临前浇筑完成，否则错过有利施工时机，对面板质量控制不利。

综合各种因素后，上库面板采用2套无轨滑模同时施工，计划于2020年4月22日开始，于6月30日前完成，日历天数70天，施工工期紧张。于是提升滑升速度即提高工效成为一种选择。主要思路是：找出工序“堵点”（即影响滑升速度的因素），采取措施消除“堵点”，规范施工作业秩序，减少每个工序耗时，促进工序之间的有序衔接，进而提高滑升速度。

上库面板滑模主要“堵点”如下：

3.1 混凝土供料不畅

为控制裂缝，面板混凝土进行了专项配合比设计，配合比见表1。

表1 上库面板混凝土配合比

根据搅拌质量、运输距离、天气等影响因素，金寨电站面板混凝土控制入仓坍落度为30～50mm，每盘混凝土搅拌时间90s。

混凝土拌制时间长，主要因为原材料含水不稳定，为确保混凝土坍落度，需调整拌和掺水量，增加拌制时间；混凝土拌和质量不满足要求，主要为混凝土出机口坍落度过大，废弃量多；混凝土运输过程中，塌损过大不满足入仓坍落度30～50mm 的要求而废弃；混凝土运输车辆慢。以上因素均影响混凝土供料。

3.2 溜槽设计缺陷

混凝土入仓采用溜槽方式，为保证混凝土输送能力，减少出口端溜槽摆动幅度，每仓面板采用2条溜槽，在自坝顶到作业面之间的仓面斜坡上，分别沿着距离两侧垂直缝1/4处顺坡布置，坝顶两溜槽进口端之间距离为5m 左右，相对较远，混凝土搅拌车需要来回移动，拉长了仓面进料时间。原设计溜槽截面积较小，溜槽自重较轻，宜倾覆。初始浇筑仓段，为了减少混凝土坍落度损失和下落过程中骨料飞溅，原设计在溜槽上每5m 设置橡胶挡板，上部利用土工（布）膜进行间隔覆盖，一定程度上起到了防雨、防晒、防风、防飞石作用，但因溜槽未覆盖而外露部位的存在，高温和风相互作用于槽内混凝土，坍落度损失明显，混凝土流动性变差，会出现堵塞现象，溜槽倾覆，混凝土顺着溜槽外露处溢出后撒落于仓内，因硬化后故需清理。处理堵塞和清理溢出料的时间，干扰了滑模正常浇筑滑升作业。

3.3 仓面布料不合理

混凝土自溜槽出口端入仓后，其布料以平移槽口自然落仓方式为主，人工平仓为辅。槽口平移由若干人工拉动，但碍于钢筋网坡面作业的条件限制，工人为便宜施工，往往槽口平移时幅度过大，混凝土布料不连续不均匀，此时需要加大人工平仓力度，耗时耗力，耽误了及时振捣。料头长度控制是影响布料另一关键因素，料头长度过小需要进行二次布料，增加布料工序时间，过大易导致混凝土较长时间得不到振捣，凝固后需清除否则振捣不密实。混凝土布料不均匀和料头长度控制不当，都将增加二次处理次数和布料工序时间，影响了与振捣工序的衔接，进而影响浇筑连续性。

3.4 振捣不规范

混凝土振捣不规范对浇筑滑升作业的影响主要体现在漏振、欠振和过振。漏振主要是振捣器插入间距大于其有效半径时形成的，漏振和欠振的部位因不密实，需要将模板反向下滑，以便补振。振捣过振的混凝土会出现离析，又增大泌水可能性，增加了后续收面难度和处理时间。无论是漏振、欠振还是过振，均影响正常浇筑滑升作业，现场实际以漏振、欠振居多，是重点控制因素。

3.5 滑升距离过大

滑模一次滑升距离的多少影响着总体滑升速度，一次滑升距离过大，虽提高了滑升速度，但易导致滑升后出露混凝土的坍塌、混凝土面呈波浪状，增加了收面难度，影响面板混凝土成型质量，又增大了平仓振捣难度，不可取。一次滑升距离过小，增加了总体滑升次数，降低了滑升速度，也不可取。现场实际实施过程中因工人放松控制标准等因素往往出现滑升距离过大的问题。

3.6 压面不平整

面板混凝土对外观质量要求较高，应无鼓胀及表面拉裂现象，外观光滑平整，垂直缝混凝土由于将作为后浇块的滑轨，对其接缝侧1m 内的混凝土平整度要求较高，对脱模后的混凝土表面应及时整平和适时压面。压面往往存在两个问题：一是压面不平整，混凝土面呈波浪状，成型质量不符合要求，需要处理；二是垂直缝侧混凝土平整度超标，精度不达标的需要处理，以消除对后浇块滑升产生不利影响。以上对混凝土外观不平整的处理均增加了压面工艺需要的时间，最终减缓了正常滑升速度。

3.7 养护不到位

养护对面板混凝土防裂有重要作用，养护问题主要是养护不及时、养护方法不当、养护时间太短，混凝土受温度湿度变化的影响，产生裂缝。金寨工程面板的养护期为至蓄水，所以养护问题主要为前两种情形。面板混凝土出模后养护采用塑料薄膜遮盖，塑料薄膜跟进压面台车随着滑升一起移动，混凝土终凝后采用覆盖土工布+长流水且跟进塑料薄膜养护方式，起到防风、防晒、保温、保湿作用。养护不到位主要影响面板质量，对滑模滑升速度影响不大。

4 质量控制措施

施工组织中针对各工序“堵点”，采取以下措施：

4.1 控制原材料质量

为确保混凝土出机口坍落度的稳定，需通过控制措施稳定原材料中砂石骨料的含水率，进而减少拌和掺水量的调整程序，达到减少混凝土的拌和时间、减少废弃量、保证混凝土有序高效供应的目的，提高混凝土滑升速度。

稳定砂石骨料含水率的措施主要有以下几点：对砂石料堆场进行硬化，场地周围设排水沟，硬化高出地面线10cm，硬化场地由中间向四周辐射设置2%的坡度以滤水，有效引流雨水或外来水以控制含水率；对砂石料堆场进行全覆盖，防止雨水进入砂石料。

4.2 优化混凝土水平运输方式

面板混凝土对和易性要求较高，为避免运输过程中混凝土坍落损失等不利影响，混凝土改用搅拌运输车水平运输，对比平板车运输方式，搅拌运输车具备防雨、防晒、防风、保温、运输便捷的优势，并达到减小运输过程中的塌损、离析作用，供料顺畅。

4.3 精确控制入仓坍落度范围

综合混凝土运输、浇筑方法、天气状况因素经过现场试验后，最终确定入仓坍落度控制在30mm～50mm，在此范围内根据昼夜气温差随机适当调整±10mm，此时对控制混凝土浇筑质量最为有利，该塌落度控制范围较《DL/T 5128-2009 混凝土面板堆石坝施工规范》更加精确。为确保入仓混凝土坍落度100%合格率，现场制定了相应的管理措施，一是根据仓面水平宽度、对应高程的面板设计厚度、料头合理控制长度综合计算确定罐车一次装车量，随着浇筑高程的上升而调整，减少了混凝土在搅拌运输车内的待料时间；二是在溜槽入口处对每车混凝土坍落度进行检测，合格后方可放料入溜槽；三是在仓面对坍落度进行检测，2小时/次，确保仓面坍落度合格；四是工人交接班时衔接及时性，避免较长待仓时间造成的塌落度损失。多措并举，提高了混凝土入仓坍落度保证率至100%。

4.4 优化溜槽设计

为避免初始阶段溜槽设计的不足，采用增大溜槽截面积措施，溜槽设计成直径80cm 半圆，进而增加溜料截面积和自重，混凝土在下溜过程中依靠其自身较强的惯性减少混凝土堵料风险。两条溜槽沿着斜坡面布置时，其坝顶的溜槽进口端之间距离尽量靠近布置，便于混凝土搅拌车放料时在不移动的情况下能够照顾到两条溜槽，做到两条溜槽进料“无缝衔接”。用防雨布对溜槽采取全覆盖措施，起到防雨、防风、防晒、防飞石作用，减少坍落度损失，减慢溜槽内遗留混凝土干硬速度，使溜槽能持续下溜混凝土。每仓浇筑前，先用砂浆润滑溜槽，减少溜料堵塞风险。以上措施共同作用，避免了溜料堵塞和溜槽倾覆问题，供料有序，减少了对滑模正常浇筑滑升的干扰。

4.5 提高料头布设均匀性，控制料头长度

混凝土入仓应均匀布料，每层布料厚度根据拌和能力、运输能力、浇筑速度、气温及振捣能力等因素确定，一般为25cm～30cm。根据溜槽出口出料辐射范围，严格控制每次槽口平移幅度在辐射范围内，确保混凝土自然落仓后呈现出均匀连续状态，大大减少了人工平仓概率，缩短布料平仓时间，为及时振捣提供充足条件。缩短溜槽出口与仓面距离，《DL/T 5128-2009混凝土面板堆石坝施工规范》规定的溜槽出口与仓面距离不应大于2m，现场综合振捣时间、滑升时间和工人工作强度因素，经反复试验后得出，当溜槽出口与仓面距离确定为1m 时效果最佳，形成的料头长度既能满足正常浇筑滑升需要，也能避免混凝土因得不到及时振捣后干硬凝固产生的二次处理，既保证了混凝土浇筑质量，也促进了布料与振捣工序的有效衔接，浇筑有序。

4.6 规范振捣工艺

振捣应由经验丰富、认真负责的工人实施，对其进行详细地施工技术交底。布料完成后，由工人及时振捣。振捣作业采用插入式振捣器，主仓面混凝土采用φ70mm 的振捣器。振捣器在滑模范围内振捣，垂直插入下层混凝土深度为50mm，严格控制振捣器插入间距，经现场试验测定以不大于400cm 为控制标准，防止漏振，振捣至骨料不再明显下沉且泛浆，避免欠振和过振。止水带附近采用直径φ30mm 的振捣器，在止水带附近的混凝土浇筑时，指定专人平仓振捣，并由止水带埋设安装人员监护，避免止水带变形、变位，应避免骨料集中、气泡和泌水聚集及漏浆等缺陷产生，保证该区域混凝土密实。现场通过加强振捣过程中的管理措施，规范振捣工艺，在保证混凝土密实性的同时，也保证了振捣工序的有序进行，进而减少了振捣不规范对浇筑滑升的干扰。

4.7 控制滑升距离和间隔时间

模板滑升质量控制要点为一次滑升距离和滑升间隔时间。鉴于施工时滑升作业往往会偏向于增加一次滑升距离和缩短滑升间隔时间，即呈现出“偏快”现象，所以滑模滑升质量控制思路是对其作业行为进行限制和规范，使得滑升速度与滑升质量均衡协调。一次滑升距离严格控制在不大于300mm，并详细记录对应的滑升次序号、滑升起点、滑升终点和滑升距离，资料在现场随时备查，作为旁站记录附表进行保存归档。每次滑升间隔时间以不造成滑模抬动、混凝土振捣密实、模体后混凝土面未坍塌、未呈波浪状为原则，由现场试验确定，夜晚较白天适当延长滑升间隔时间，低温天气较高温天气时适当延长滑升间隔时间，总体均不得超过30min。

4.8 压面平整度控制

压面平整度的控制措施需要从振捣、滑升、压面三个工序进行整体控制。规范振捣以避免欠振、漏振和过振，保证混凝土密实性，减少了表面气泡、缺陷，有效减少了压面工作量，提高了压面质量和施工效率。通过对滑升距离、滑升时间间隔的有效控制，减少了滑升后出露混凝土的波浪状、拉裂、坍塌现象。压面分两次进行，原设计时为挂接于滑模台车后的两个压面作业平台，为提高效率及收面时间，优化为一个压面台车，增加混凝土磨光机进行初次收面找平，在混凝土初凝前由工人用铁抹子最终抹面收光，压面作业平台与滑模台车的距离可根据混凝土凝固时间控制的需要而调整。压面完成后及时用2m 直尺检查平整度，接缝侧1m 内的混凝土平整度严格控制在不大于5mm范围内。

5 滑升速度分析

截止2020年6月11日，上库面板共浇筑了19仓，完成1836.89m（斜面长度），完成率64.8%。分为三个阶段，第一阶段为早期4仓，平均滑升速度为1.4m/h；第二阶段为调整期，分析查找各工序“堵点”，优化质量控制措施，平均滑升速度逐步提升至1.8m/h，效率较第一阶段提升28.6%；第三阶段自第9浇筑仓即22#仓开始，进一步优化质量控制措施，平均滑升速度为2.4m/h，效率较第二阶段提升33.3%，面板滑模滑升速度处于较为稳定的状态。对比分析得出，采取的质量控制措施是有效的。

6 经验总结

面板混凝土浇筑过程中，建立运行有效的指挥体系至关重要，配备各岗位人员，定岗定责，其中部分关键管理岗位不可或缺且不可兼职。总协调人，要由懂现场管理、善于施工协调和具有较强组织能力的人担任，不得兼职并认真负责。仓面专职指挥员，在仓面上负责要料指令下达、平仓指挥、模板滑升指令下达，统一发出仓面各类信息与指令，不得兼职并认真负责。

金寨上库面板浇筑期间，监理单位制定了值班制度，值班人员由总监、副总监带班，质量、安全、试验、测量各专业监理参加，实施有效的全过程监督管理，并带动、促进施工单位各岗位人员尽职尽责。事实证明，监理单位的管理方式是有效的，监理监督体系与施工保证体系的有机结合，发挥了“1+1＞2”的作用。

7 结语

在查找出各工序“堵点”后，采取了对应的措施，可以概括为设计的合理性、行为的规范性、程序的有效性，属于管理质量的提升，有利于促进工程实体质量。管理质量与实体质量共同构成了本文所说的质量控制内涵。

工程质量控制与工程进度管理并非矛盾关系，本工程通过质量控制行为，提升了滑升速度，工程进度得到如期实现，说明工程质量控制是工程进度的保证。