成同松 / 中核華電河北核電有限公司

汽輪發(fā)電機廠房運轉(zhuǎn)層施工質(zhì)量控制

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汽輪發(fā)電機廠房運轉(zhuǎn)層作為汽輪機、發(fā)電機安裝平臺，施工質(zhì)量好壞影響后續(xù)設(shè)備安裝及調(diào)試的效果。本文通過對某電廠汽輪發(fā)電機廠房1#機組運轉(zhuǎn)層施工的成功案例，對承重架以及大體積混凝土工程的事前、事中、事后控制的經(jīng)驗進(jìn)行了總結(jié)分析與探討，供同類工程參考。

運轉(zhuǎn)層；承重架；大體積混凝土

1.工程概況

某電廠汽輪發(fā)電機廠房1#機組運轉(zhuǎn)層為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)特點為：鋼筋密集、預(yù)埋件精度高、混凝土方量大，其平面尺寸為55.94m×17m，主要由縱橫實心鋼筋混凝土梁組成，其中較大梁截面為，縱梁尺寸2470×2970、底標(biāo)高5.50m、下部支撐面標(biāo)高-11.0m，橫梁三2357×3970、標(biāo)高4.50m、下部支撐面標(biāo)高-11.0m，橫梁四2088×4470、標(biāo)高4.00m、下部支撐面標(biāo)高-11.0m、-0.05m。

2.承重架質(zhì)量控制

根據(jù)施工圖紙經(jīng)計算，本工程承重架搭設(shè)高度最高為縱梁處H=11.0+4.00=15.00m>8m，施工荷載最大處為橫梁四 Q=恒荷載+活荷載=1.2×[(24.00+3.50)×4.47+0.5]×0.9+1.4×(3.0+2.00+2.00)× 0.9 =142.1 kN/m2>10kN/m2。按照建設(shè)部建質(zhì)[2004]213號文件《危險性較大工程安全專項施工方案編制及專家論證審查辦法》規(guī)定，本工程屬于“水平混凝土構(gòu)件模板支撐系統(tǒng)高度超過8m，或跨度超過18m，施工總荷載大于10kN/m2，或集中線荷載大于15kN/m的高大模板工程”，因此，必須對其承重架進(jìn)行嚴(yán)格安全質(zhì)量控制。

根據(jù)以往工程案例，高大模板工程中承重架搭設(shè)易發(fā)生承載力不能滿足實際施工需要，造成承重架坍塌，故在應(yīng)從前期施工方案、承重架驗收過程進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止后期安全質(zhì)量事故的發(fā)生。

2.1 施工方案審核

施工方案使用腳手架鋼管為φ48×3.5，立桿間距300×600,步距900。

2.1.1 存在問題。

根據(jù)腳手架鋼管實體因制作壁厚負(fù)偏差以及現(xiàn)場輕微腐蝕銹蝕，鋼管實際壁厚僅為3.10mm不滿足規(guī)范要求的3.5mm±0.36mm標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2 處理意見。

因上部荷載特別巨大，要求施工單位在計算書中，對鋼管的截面尺寸進(jìn)行折減，增大安全系數(shù)、降低安全隱患。施工單位最終按照φ48×3.0進(jìn)行計算，復(fù)核過程如下：

承載力驗算

單根立桿所受的最大豎向荷載：

N=混凝土自重+鋼筋自重+模板自重+施工活荷載+振搗及傾倒混凝土?xí)r產(chǎn)生的荷載+腳手架自重（架高15m）=0.6×0.3×4.47×24×1.2+0.6×0.3×4.47×3.5×1.2+0.6×0.3×0.5×1.2+0.6×0.3×3×1.4+2×2×0.6×0.3×1.4+0.038×(15+1×17) ×1.2=30kN

立桿穩(wěn)定性驗算：N≤φ·f ·A

其中，N——驗算截面荷載設(shè)計值（kN）；

A——桿件截面面積(mm)；

f——材料強度設(shè)計值；

φ——軸心受壓桿件穩(wěn)定系數(shù)；

立桿計算長度l0的確定：l0=k1k2(h+2a)，

其中，h——支架立桿步距；

a——立桿上端伸出頂層橫桿中心線至模板支撐點的長度（取0.3 米）。

計算長度：l0=1.243×1.047×(0.9+2×0.3)=1.952m

鋼管回轉(zhuǎn)半徑：i =15.86mm，其長細(xì)比λ= l0/i=1952/15.86=123

縱、橫桿步距為0.9m 時,在垂直荷載作用下,立桿按軸心受壓穩(wěn)定條件來驗算,軸心受壓桿穩(wěn)定系數(shù)由長細(xì)比λ= l0/i=123 查表得到φ=0.434

則：φ·f ·A = 0.434×424×205=37.7kN > N=30kN

經(jīng)驗算,穩(wěn)定性滿足要求。

2.2 承重架驗收

首先對施工單位自檢記錄進(jìn)行審核。合格后按照施工方案以及《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》(JGJ l30)對承重架實體進(jìn)行如下內(nèi)容的檢查：立桿間距（300×600±30mm）、步距（h=900）、立桿垂直度(±90mm)、扣件螺栓是否松動、掃地桿設(shè)置(離地<200mm)、連墻件設(shè)置(垂直高度≤4m)、剪刀撐縱橫向及水平加強層設(shè)置。

2.2.1 驗收時發(fā)現(xiàn)以下問題：

①立桿頂部伸出長度a值為0.6m（方案中取值為0.3m）；

②立桿間距和橫桿步距過大(偏差為50~100mm>±20mm)；

③個別節(jié)點處無扣件連接；

④立桿垂直度偏差過大（300mm>±90mm）；

⑤未設(shè)置水平剪刀撐(方案設(shè)置上、中、下三道)；

⑥扣件個別存在裂縫；

⑦扣件螺栓松動、滑絲，緊固力矩僅為20N·m（標(biāo)準(zhǔn)值：不小于40N·m，且不大于65 N·m）。

2.2.2 處理意見：

①對承重架進(jìn)行全面檢查；②增加橫桿和立桿，使其間距符合施工方案要求；③對未安裝扣件的節(jié)點進(jìn)行補充增加扣件；④立桿垂直度偏差過大處，返工處理；⑤按照施工方案設(shè)置剪刀撐；⑥對存在外觀缺陷的扣件進(jìn)行更換；⑦對扣件進(jìn)行全面緊固。

2.2.3 整改方案：

以上問題①②③⑤⑥⑦施工單位按照處理意見整改完畢；問題④整改方案為，垂直度偏差較大處因工期原因不能返工處理，垂直度偏差過大處報整改措施為：1、加密立桿，2、增加整改完畢，經(jīng)符合滿足承載力及穩(wěn)定性要求，全部整改完畢復(fù)驗合格后進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)施工。

3.混凝土工程控制

根據(jù)本工程設(shè)計數(shù)據(jù)某電廠運轉(zhuǎn)層混凝土工程，符合規(guī)范GB50496-2009《大體積混凝土施工規(guī)范》中定義的“混凝土結(jié)構(gòu)物實體最小尺寸不小于1m的大體量混凝土，或預(yù)計會因混凝土中膠凝材料水化引起的溫度變化和收縮而導(dǎo)致有害裂縫產(chǎn)生的大體積混凝土”。故應(yīng)在施工方案審查及后期養(yǎng)護(hù)過程進(jìn)行嚴(yán)格控制，防止混凝土有害裂縫的產(chǎn)生。

3.1 施工方案審查

3.1.1 混凝土配合比的選擇。

施工單位上報混凝土配合比，混凝土強度等級C35，水泥P·Ⅱ42.5用量313kg/m3，Ⅱ級粉煤灰，用量110 kg/m3。

根據(jù)GB50666-2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》規(guī)定，大體積混凝土在保證混凝土強度的前提下，宜選用中、低水化熱水泥，并宜摻加粉煤灰、礦渣粉。結(jié)論：配合比選用符合設(shè)計要求，同意使用。

3.1.2 大體積混凝土裂縫控制驗算。

施工單位汽輪機運轉(zhuǎn)層平臺混凝土澆筑計劃，6月份（大氣平均溫度為30℃），配合比（水泥用量為313kg/m3，粉煤灰用量為110kg/m3），養(yǎng)護(hù)材料（1層保溫棉+1層薄膜+1層保溫棉），計劃混凝土入模溫度28℃。對施工單位所報混凝土施工計劃進(jìn)行復(fù)核，過程如下：

混凝土最大絕熱溫升：

Th=(mc+K·F)Q/（c·ρ）=(313+0.28×110)×375/ (0.97×2400)=55.4℃

式中： Th——混凝土最大絕熱溫升(℃)；

mc——混凝土中水泥用量；取313kg/m3

F——混凝土活性摻合料用量；110kg/m3

K——摻合料折減系數(shù)，粉煤灰取0.28；

Q——水泥28d 水化熱，取375kJ/kg；

c——混凝土比熱，取0.97kJ/kg·K；

ρ——混凝土密度，取2400Kg/ m3；

混凝土中心溫度計算：

T1=Tj+Th·ξ

式中： T1——t齡期混凝土中心溫度；

Tj——澆筑砼入模溫度取28℃；

ξ——t 齡期降溫系數(shù)；

查建筑施工計算手冊第614 頁表11-13 可得ξ(t)的值，由此計算的T1(t) 值見表1：

混凝土表面模板及保溫層等的傳熱系數(shù)計算：

β1=1/[Σδi/λi+1/βq]=1/[0.005×2/0.065+0.001/0.04+1/23]=2.1 9W/m2·K

式中：β1——模板及保溫層的傳熱系數(shù)(W/m2·K)；

δi——保溫材料的厚度,梁頂面為1 層保溫棉+1 層薄膜+1層保溫棉；薄膜厚度為0.001m；保溫棉厚度0.005m；

λi——各種保溫材料的導(dǎo)熱系數(shù)，薄膜為0.04，保溫棉0.065；

βq——空氣層傳熱系數(shù)，可取23W/(m2·K)；

混凝土虛厚度計算：

h′ = k·λ/β=0.7m

式中：h′——混凝土虛厚度；

k——計算折減系數(shù)，取2/3；

λ——混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)，取2.33W/(m·K)；

β——模板、保溫層的傳熱系數(shù)。

混凝土計算厚度：

H=h1+2h′=4.47+2×0.7=5.87m

式中：H——混凝土計算厚度；

h′——混凝土虛厚度；

混凝土表層溫度計算

T2=Ta+[4×h′×(H- h′)(T1-Ta)]/H2

式中：T2——混凝土表面溫度；

Ta——施工期大氣平均溫度,預(yù)計施工時為30℃；

根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》GB50666-2011規(guī)定混凝土澆筑體表面溫度與混凝土澆筑體中心溫度差值不應(yīng)大于25℃，混凝土澆筑體表面溫度與大氣溫度差值不應(yīng)大于25℃。結(jié)論：按照施工單位所報混凝土澆筑計劃中，關(guān)于混凝土入模溫度和養(yǎng)護(hù)方法不能滿足規(guī)范要求，需進(jìn)行調(diào)整。施工單位最終修改方案，將入模溫度調(diào)整為26℃，經(jīng)復(fù)核△T1、△T2均能滿足設(shè)計要求，同意按照執(zhí)行。

3.2 測溫點設(shè)置

方案按照梁截面尺寸不同設(shè)置測溫點，每個測溫點設(shè)置上、中、下三處，經(jīng)審核符合方案要求，同意其按照方案進(jìn)行設(shè)置。

3.3 澆搗砼過程控制

認(rèn)真嚴(yán)格進(jìn)行混凝土旁站，監(jiān)督施工單位是否嚴(yán)格執(zhí)行施工方案。在旁站過程中對以下幾個方面進(jìn)行嚴(yán)格控制：

①混凝土塌落度140±20mm，入模溫度小于26℃；②混凝土布料順序同時由從兩側(cè)向中間對稱施工，嚴(yán)禁由一側(cè)向另一側(cè)推進(jìn)，防止模板支架偏心受力影響穩(wěn)定性；③混凝土下落高度不超過3m，以減小沖擊荷載和防止混凝土離析；④混凝土振搗距離和振搗深度是否到位；⑤督促施工單位安排專職人員觀察模板支撐有無異常變化，如發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時匯報并督促施工單位采取相應(yīng)的措施。

3.4 混凝土養(yǎng)護(hù)及溫度控制

混凝土澆筑完成后，需及時檢查混凝土澆筑體是按照施工方案進(jìn)行覆蓋養(yǎng)護(hù)（1層保溫棉+1層薄膜+1層保溫棉）。

在養(yǎng)護(hù)過程中嚴(yán)格進(jìn)行溫度監(jiān)測工作并注意其數(shù)據(jù)的變化。

某電廠運轉(zhuǎn)層混凝土溫度檢測關(guān)鍵數(shù)據(jù)如下表所示：①數(shù)據(jù)顯示第3天混凝土表面以內(nèi)40~100mm位置的溫度與混凝土中心位置的差值為25.8℃>25℃，經(jīng)現(xiàn)場分析原因為灑水養(yǎng)護(hù)時水量過大，熱量隨水蒸發(fā)散失，要求施工單位減少灑水量，直至溫差之不大于25℃止。②數(shù)據(jù)顯示內(nèi)部混凝土溫度最大值出現(xiàn)在第4天，最大溫升值為72.9-26=46.9℃<50℃。

溫控結(jié)論：全過程可控，不會產(chǎn)生有危害性的混凝土裂縫。

第3天溫度值 最大溫差上中下 空 中上溫度值 最大溫差上空 上中 下 空 中上第4天上空5:00 探傷 -- -- -- -- -- 5:00 探傷 -- -- -- -- --7:00 45.4 71 54.8 29.6 25.6 15.8 7:00 47.9 72.2 71.8 31.2 24.3 16.7 9:00 44.8 70.6 54.6 29.8 25.8 15 9:00 47.9 72.3 71.9 32.8 24.4 15.1 11:00 45.1 70.5 54.5 31.9 25.4 13.2 11:00 47.8 72.4 71.8 35.5 24.6 12.3 13:00 45.5 70.5 54.4 33.7 25 11.8 13:00 48 72.5 71.7 36.3 24.5 11.7 15:00 45.8 70.4 54.3 35.3 24.6 10.5 15:00 48.3 72.4 71.6 36.9 24.1 11.4 17:00 46.3 70.4 54.3 31.9 24.1 14.4 17:00 48.2 72.5 71.6 31.5 24.3 16.7 19:00 46.9 70.4 54.3 31.4 23.5 15.5 19:00 48.5 72.8 71.8 30 24.3 18.5 21:00 46.5 70.4 54.3 30.8 23.9 15.7 21:00 48.5 72.9 71.7 29.7 24.4 18.8 23:00 探傷 -- -- -- -- -- 23:00 48.4 72.8 71.6 28.5 24.4 19.9

3.5 模板支撐拆除控制

為了防止因混凝土強度達(dá)不到設(shè)計強度產(chǎn)生有害裂縫，承重架拆除前混凝土的強度必須達(dá)到設(shè)計強度，以現(xiàn)場留置的同條件試塊強度報告為準(zhǔn)，未接到書面文件或未經(jīng)審核確認(rèn)的不得擅自拆除。

4.成果展示

通過上述質(zhì)控手段，汽輪發(fā)電機廠房1#機組運轉(zhuǎn)層施工取得了非常好的效果，混凝土沒有出現(xiàn)露筋、蜂窩、孔洞、夾渣、裂縫等現(xiàn)象，結(jié)構(gòu)尺寸沒有超出設(shè)計和規(guī)范要求。

5.結(jié)論

在汽輪發(fā)電機廠房運轉(zhuǎn)層施工過程中，容易引起重大安全事故和質(zhì)量事故的承重架和大體積混凝土工程是我們質(zhì)控工作的重中之重，根據(jù)監(jiān)理工作事前、事中、事后控制的步驟，我們在高大模板的方案審批、驗收及大體積混凝土的澆筑及溫控等方面做了大量的有效的工作，確保了施工全過程未發(fā)生一起安全事故及質(zhì)量事故，取得了良好成果。不僅為其它類似工程總結(jié)了監(jiān)理質(zhì)控經(jīng)驗 ，而且鍛煉了我們的工作能力，使我們的監(jiān)理質(zhì)控工作水平得到了提高。

[1]龔劍.《大體積混凝土施工中的裂縫控制》.施工技術(shù)，2012年3月第41卷第361期.

[2]JGJ 130-2011《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范》

[3]GB50666-2011《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工規(guī)范》