藺東飛

（中國葛洲壩集團國際工程有限公司，北京 100025）

卡塔爾大型供水項目E標段（Primary Reservoirs and Pumping Station4）位于卡塔爾阿布納克拉市（Abu Nakhla），距卡塔爾首都多哈約30 km，距離卡塔爾重鎮(zhèn)賽義德20 km。該項目地處中東地區(qū)，屬于沙漠氣候，氣溫干燥，最高氣溫達到50℃。該項目主要包括2座5.0×105m3的蓄水池、2個回水池、1座加壓泵站、1座加氯間、1座主備用發(fā)電機房、3座遠程發(fā)電機房、1座調(diào)壓系統(tǒng)、1座水質(zhì)檢驗中心以及5座水質(zhì)測站。蓄水池是該項目的主要構筑物，單個水池有9道導流墻，每道導流墻長度為305 m，高度為11.2 m，厚度為0.4 m。

該項目的水池導流墻體具有超高、超薄、超長的特點，施工難度大，主要難點體現(xiàn)在三個方面： （1）導流墻體施工分倉分縫若不合理，墻體就會出現(xiàn)裂縫，甚至失穩(wěn)垮塌，因此，需要重點研究施工分倉分縫方案，保障墻體的整體穩(wěn)定和表面光滑； （2）模板選型和腳手架平臺搭建方案如果不科學，則會造成模板和腳手架拆卸周轉(zhuǎn)不方便，因此，需要重點做好模板選型和平臺搭建方案，保證模板安裝作業(yè)平臺的安全穩(wěn)定和移動便易； （3）混凝土澆筑振搗方式如果不當，就會影響鋼筋籠和模板的穩(wěn)定性，造成混凝土表面有蜂窩麻面或出現(xiàn)漏筋，因此，需要重點做好振搗設備選型，采用科學的振搗方式，保障混凝土振搗的密實性。

文章介紹項目導流墻體混凝土澆筑采取的施工工藝，從導流墻體分倉分縫、模板和腳手架支撐方案、振搗方式等方面進行施工優(yōu)化，解決導流墻體施工的分倉分縫合理性、模板鋼筋安裝的穩(wěn)定性、操作平臺支架搭設的便易性、墻體混凝土振搗的密實性等重點、難點問題。

1 研究思路

項目采取的主要研究思路如下：

（1）在確定熱力學參數(shù)及相關條件基礎上，通過有限元計算，分析在不同分縫長度條件下墻體的溫度應力場，根據(jù)所得的分析結(jié)果選擇合適的分倉分縫長度及高度，驗證不同環(huán)境溫度下選定的分倉分縫長度、墻體的混凝土應力是否滿足規(guī)范要求，進一步優(yōu)化墻體分倉分縫設計方案。

（2）在保證腳手架和模板整體穩(wěn)定性的前提下，研究整體移動腳手架方案，實現(xiàn)超長墻體的連續(xù)施工，縮減工期。

（3）針對導流墻體超高的分倉特點，研究振搗設備的選擇方案，解決超高狹窄空間振搗缺陷問題。

2 導流墻體施工工藝

導流墻體混凝土澆筑采用的施工工藝流程為：水平施工縫處理→墻體鋼筋安裝→墻體端模安裝→墻體側(cè)面模板安裝→混凝土澆筑→拆模養(yǎng)護，具體分述如下：

2.1 水平施工縫處理

在前期的水池底板混凝土澆筑時已經(jīng)一同澆筑了高50 cm的墻體混凝土，在墻體鋼筋安裝前需將50 cm的墻體混凝表面的施工縫進行鑿毛處理，然后再安裝膨脹止水條。

2.2 墻體鋼筋支撐架安裝

導流墻體鋼筋安裝采用一次綁扎到頂，考慮墻體鋼筋安裝較高，需設防傾覆措施，在墻體鋼筋沿墻體長度方向每2.8 m設置一道三角形腳手架支撐，支撐架材料為φ48 mm鋼管，支撐架的斜撐固定于混凝土墊塊上，斜撐分別撐在豎桿的4 m和8 m處。

2.3 墻體端模安裝

墻體端模安裝包括水平施工縫端模安裝和伸縮縫端模板安裝。

水平施工縫端模安裝：墻體端模采用Hy－Rib免拆鋼板網(wǎng)模板，在墻體鋼筋安裝完成后，將Hy－Rib鋼板網(wǎng)模板按縱向鋼筋間距開孔，然后將Hy－Rib鋼板網(wǎng)模板插入縱向鋼筋進行安裝。Hy－Rib模板安裝完成后，再用90 mm×90 mm方木滿布在Hy－Rib模板后面作為豎肋，然后再用連接雙槽鋼的連接器，作為橫肋與墻體側(cè)面模板的雙槽鋼連接，用以加固模板支撐。

伸縮縫端模板安裝：伸縮縫端模采用普通膠合板，止水與端部模板同步安裝。以內(nèi)部止水帶為分割線，將填料板與普通膠合板分兩段安裝，先安裝填料板，然后在填料板外部安裝普通膠合板。一端的填料板和普通膠合板安裝完成后，再安裝中間止水帶并做好防水處理，然后安裝另一半填料板和普通膠合板。Hy－Rib模板安裝完成后，再用90 mm×90 mm方木滿布在普通膠合板后面作為豎肋，然后再用連接雙槽鋼的連接器，作為橫肋與墻體側(cè)面模板的雙槽鋼連接，用以加固模板支撐。

2.4 墻體側(cè)面模板安裝

墻體側(cè)面模板采用裝配式模板。在拼裝場地先拼裝好，然后再采用扁擔吊具和塔吊吊裝，并設置溜繩以調(diào)整模板位置。業(yè)主要求水池底板不能打錨栓，模板斜支撐用膨脹螺栓固定在混凝土預制塊上，現(xiàn)場在模板安裝前應根據(jù)需要提前預制混凝土墊塊。

側(cè)面模板拼裝完成后，由塔吊協(xié)助安裝。由于導流墻厚度太窄，鋼筋較密，墻體鋼筋安裝完成后無法設置孔安裝拉桿，所以在導流墻模板安裝前，先將相對的兩塊模板提前根據(jù)設計鉆好拉桿孔，安裝時先安裝一側(cè)的模板，并且固定好，將兩側(cè)的錐帽、PVC管（聚氯乙烯，polyvinyl chloride）以及拉桿穿好，然后安裝另一側(cè)的模板至相對位置，調(diào)整好拉桿系統(tǒng)，并將斜撐固定在預制塊上，導流墻模板安裝示意見圖1。

圖1 導流墻模板安裝示意圖

2.5 墻體混凝土澆筑

墻體混凝土澆筑采用混凝土罐車從拌合站運輸至現(xiàn)場，然后用兩臺地泵配合兩臺天泵輸送至模板內(nèi)，在天泵工作半徑范圍內(nèi)的倉位用天泵澆筑，范圍之外的倉位用地泵配合布料桿澆筑。導流墻一倉澆筑到倒角以下5 cm，混凝土采用天泵分層澆筑，每層厚度不超過30 cm，層與層之間的澆筑時間間隔不得超過混凝土初凝時間。為縮短層與層之間的間歇時間，采用階梯式進行推進，并保證次層在前層混凝土初凝前澆筑。

2.6 拆模養(yǎng)護

墻體混凝土要在次日拆模，并立即噴灑養(yǎng)護劑進行養(yǎng)護。夏季采用覆蓋草簾澆水養(yǎng)護，或采用塑料薄膜覆蓋，保證其內(nèi)部濕度，混凝土養(yǎng)護時間28 d。

3 導流墻體施工優(yōu)化

3.1 導流墻體分倉分縫優(yōu)化

在導流墻澆筑施工過程中，由于導流墻體具有超高、超薄、超長的特點，在混凝土固化過程中釋放的大量水化熱會容易產(chǎn)生較大的溫度變化和收縮變形，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生巨大的拉應力，從而導致混凝土表面及深部開裂，發(fā)生滲漏。合理的分倉分縫不但能夠加速混凝土熱量的散發(fā)，使溫度分布較均勻，從而降低混凝土的自身應力，而且能夠改變鋼筋混凝土結(jié)構的邊界，從而改善其約束條件，減少混凝土結(jié)構不能自由變形而引起的應力。

3.2 不同環(huán)境溫度對混凝土應力的影響

卡塔爾地區(qū)月平均氣溫在30℃以上，在大體積混凝土分層澆筑過程中，需要研究不同環(huán)境溫度下高10.6 m、長14.4 m的混凝土結(jié)構的最大溫度和溫度應力變化情況。選取15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃等7種環(huán)境溫度，計算混凝土結(jié)構中心點峰值溫度及相應峰值溫度出現(xiàn)時間，結(jié)果見表1。

表1 不同環(huán)境溫度下導流墻體中心點峰值溫度

由表1可以看出，當環(huán)境溫度每增加5℃，混凝土結(jié)構中心點峰值溫度增加4℃左右，且隨著環(huán)境溫度升高，混凝土結(jié)構中心點溫度峰值出現(xiàn)的時間由7 d逐漸縮短為5 d。較高的環(huán)境溫度使混凝土內(nèi)部水化熱反應速度加快，從而導致溫度峰值出現(xiàn)的時間提前。

不同環(huán)境溫度條件下混凝土結(jié)構峰值溫度應力及相應峰值溫度應力出現(xiàn)的時間見表2，不同環(huán)境溫度條件下混凝土結(jié)構峰值溫度應力變化規(guī)律見圖2。

表2 不同環(huán)境溫度下混凝土結(jié)構峰值溫度應力

圖2 不同環(huán)境溫度下混凝土峰值溫度應力

從表2和圖2可以看出隨著環(huán)境溫度的增加，導流墻溫度應力不斷減小，前期減小速率明顯較大，后期降速逐漸變緩。當環(huán)境溫度從15℃增加到45℃時，混凝土結(jié)構峰值應力由1.561 MPa逐漸降低到0.847 MPa，而峰值溫度應力出現(xiàn)的時間也由7d逐漸縮短為5 d。

混凝土導流墻體澆筑高度為10.6 m、長為14.4m、環(huán)境溫度為15℃時，結(jié)構溫度應力峰值為1.56 MPa，小于C40混凝土結(jié)構的設計抗拉強度值1.71 MPa，隨著環(huán)境溫度的升高，溫度應力逐漸降低，符合混凝土結(jié)構的安全可靠性要求。

3.3 施工腳手架設計優(yōu)化

通過對施工腳手架的主要持力部位和模板進行承載力及變形驗算，腳手架搭設高度按14.9 m設計，采用Φ48 mm×3 mm鋼管，按照步距2 m、縱距2.1 m、橫距1.5 m、斜距2.1 m進行布置。通過使用施工排架移動小車，實現(xiàn)了施工排架整體移動，減少了施工排架拆除、搭設工序，優(yōu)化了腳手架的搭設頻次，實現(xiàn)了導流墻體的連續(xù)施工。

3.4 混凝土振搗工藝優(yōu)化

在超高狹窄空間進行混凝土澆筑時，針對水池邊墻、導流墻、中隔墻的不同部位、不同規(guī)模墻體，采用加長型Φ50 mm振搗器進行振搗，獲得墻體混凝土振搗密實的效果。

振搗棒至少遠離模板150 mm，振點間距為振搗棒作用半徑的1.5倍，每點振搗時間為20～30 s為宜，但還應視混凝土表面不再顯著下沉、表面無氣泡產(chǎn)生且混凝土表面有均勻的水泥漿泛出為準。

混凝土振搗時要做到“快插慢拔”，將振搗棒上下略有抽動，以使上下震動均勻，振搗棒應插入下層10 cm左右，以消除兩層間的接縫。振搗方向為：下層垂直于澆筑方向自下而上，上層振搗自上而下，采用二次振搗工藝，二次振搗時間控制在澆筑后的1～2 h。

4 應用效果

通過導流墻體混凝土施工分倉分縫、腳手架安裝以及導流墻體混凝土澆筑振搗方式的研究，優(yōu)化了傳統(tǒng)施工工藝，提高了施工效率，主要應用效果包括以下6個方面：

（1）通過有限元模擬導流墻體混凝土澆筑，施工分縫長度調(diào)整為14.4 m，分倉高度調(diào)整為10.6 m，減少了墻體的分倉分縫數(shù)量，減少了施工工序。

（2）借助一種施工排架移動小車，實現(xiàn)導流墻體鋼筋平臺支架整體移動，每段墻體可節(jié)省腳手架拆除及搭設循環(huán)時間5d，加快了項目施工進度。

（3）水池導流墻體高度為11.2 m，普通振搗棒無法滿足該超高墻體的振搗作業(yè)，為確?；炷琳駬v工作順利進行，使用18 m長軸振搗器，采用附著式振搗系統(tǒng)，滿足了混凝土的振搗需求，保證了混凝土澆筑密實。

（4）導流墻體混凝土表面光滑，無肉眼可見的塑性裂縫，沉降裂縫和溫度裂縫，經(jīng)試驗室檢測，混凝土施工質(zhì)量良好。

5 結(jié)語

文章介紹的混凝土澆筑技術實現(xiàn)了高溫地區(qū)超長薄壁墻體施工的流水作業(yè)，加快了施工進度，節(jié)約了施工成本，該技術安全可靠，可在類似大型水池工程項目中推廣應用。

此外，重點研究項目所在地的混凝土原材料和外加劑的參數(shù)，通過試驗檢測分析，選擇合適的原材料和外加劑，確定適應高溫氣候條件下的最優(yōu)混凝土配合比，才能更好地保證混凝土澆筑的質(zhì)量。