空冷柱清水混凝土施工工藝

西北電力建設(shè)第四工程公司     王永正  710038 西安

    近年來，隨著社會(huì)的快速發(fā)展，建筑工程的高能耗得到國(guó)家有關(guān)部門的高度關(guān)注。在大力發(fā)展城市建設(shè)而新建建筑工程的同時(shí)，實(shí)施著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)地、節(jié)材以及加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的措施。使得“四節(jié)一環(huán)保”的綠色施工理念在建筑工程中推廣與應(yīng)用。而在火電廠的建設(shè)中，水冷系統(tǒng)將逐漸被空冷系統(tǒng)所替代。

    空冷柱是空冷平臺(tái)系統(tǒng)中一個(gè)圓柱體帶中空的混凝土結(jié)構(gòu)，單根矗立，長(zhǎng)細(xì)比大，高達(dá)40余米，是電廠建筑結(jié)構(gòu)中為數(shù)不多、影響造型美觀的砼結(jié)構(gòu)外露工程，其工程質(zhì)量的好壞、幾何尺寸的準(zhǔn)確都將直接影響工程的整體觀感。但是，其特殊的結(jié)構(gòu)型式、高標(biāo)準(zhǔn)的觀感要求，使得其外觀質(zhì)量的控制成為了施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

    1、工程簡(jiǎn)介

    陜西府谷清水川電廠二期工程為2×1000MW超超臨界燃煤機(jī)組，空冷島設(shè)計(jì)為混凝土柱支撐的鋼平臺(tái)。每臺(tái)機(jī)組空冷支架由20根圓形獨(dú)立柱組成，3＃、4＃機(jī)組共40根。空冷支架柱在A排外呈四列式布置，第一排距A軸31．9米，橫向間距24.1米，縱向間距23.7米。柱體為直徑4000mm，壁厚400mm，高度44m，混凝土強(qiáng)度C40。空冷平臺(tái)柱采用清水混凝土施工工藝，要求平臺(tái)立柱一次成型，不做任何外裝飾，直接利用混凝土自然色作為飾面。

    2、施工方案的制定

    根據(jù)工程施工質(zhì)量及進(jìn)度要求，#3機(jī)組空冷柱施工完再進(jìn)行#4機(jī)組施工，為提高機(jī)械利用率和成本控制，本工程在空冷柱中間部位平行于A排設(shè)置一臺(tái)TCT5516行走式塔吊供施工上料。柱體結(jié)構(gòu)外模采用無對(duì)拉定型鋼模板，外模板數(shù)量按10套進(jìn)行配置，內(nèi)模板采用組合鋼模板拼裝，施工采用翻模法。每根空冷柱搭設(shè)獨(dú)立排架，外腳手架采用四面雙排整體腳手架，內(nèi)支撐架采用井字架。

    3、施工工藝流程

    內(nèi)外腳手架搭設(shè)→鋼筋綁扎→預(yù)埋件安裝→外模板安裝→內(nèi)模板安裝→混凝土澆筑→拆模養(yǎng)護(hù)→轉(zhuǎn)入到下一層外腳手架搭設(shè)→至頂層。

    4、施工要點(diǎn)

    4.1 模板及支撐制作

    為保證混凝土的外觀質(zhì)量和幾何尺寸，每3m設(shè)一施工縫。柱段外模采用定型鋼模，直徑4m，高度3.1m，等分4份，每個(gè)按1/4圓弧制作拼裝。定型模板面板用6mm厚鋼板，加強(qiáng)肋采用【8槽鋼和L75角鋼，豎向接縫和橫向接縫處用16mm鋼板做成法蘭，在法蘭上留Ф18圓孔，模板之間接口用Ф16螺栓連接。在模板頂部及下部?jī)?nèi)面做一條25mm×8mm突出的肋，成為施工縫肋，使成型的混凝土表面形成一條8mm的凹槽，施工縫留在凹槽內(nèi)，達(dá)到結(jié)構(gòu)美觀的效果。柱段內(nèi)模P1015、P2015標(biāo)準(zhǔn)鋼模板組合安裝，不足之處采用木模補(bǔ)縫。內(nèi)模支撐架采用Φ48×3.5mm鋼管制弧形支撐架，支撐架弧長(zhǎng)按1/4圓制作。

圖一：?jiǎn)螇K外模板

圖二：組合好的外模板

圖三：內(nèi)模板安裝

圖四：內(nèi)模板弧形支撐架

    4.2 鋼筋加工安裝

    4.2.1 鋼筋加工

    鋼筋加工按鋼筋下料單和設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行。加工好半成品應(yīng)分類編號(hào)并掛牌標(biāo)識(shí)，并按下料單發(fā)料。豎向主筋接頭采用滾軋直螺紋接頭，要符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

    4.2.2 鋼筋綁扎

    (1)鋼筋綁扎之前由鋼筋工長(zhǎng)、班組長(zhǎng)熟悉圖紙，制定綁扎方法及順序，并向操作工人詳細(xì)交底。

    (2)綁扎時(shí)應(yīng)熟悉構(gòu)件的軸線、中心線、邊線位置、頂面的標(biāo)高和予埋件、預(yù)留洞口的位置及標(biāo)高等。

    (3)柱內(nèi)、外層鋼筋中間設(shè)φ16鋼筋支撐，間距1.0m×1.0m，呈梅花形布置。4.2.3鋼筋保護(hù)層控制

    鋼筋保護(hù)層的厚度采用塑料卡進(jìn)行控制，禁止用磚頭、石子或其它材料做墊塊，墊塊要與主筋綁扎牢固，緊貼模板，確保保護(hù)層的厚度符合規(guī)范要求。

    (1) 鋼筋綁扎完后，應(yīng)重點(diǎn)檢查以下幾個(gè)方面：

    1)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙檢查鋼筋的型號(hào)、直徑、根數(shù)、間距是否正確。

    2)檢查鋼筋接頭的位置及接頭長(zhǎng)度是否符合設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求。

    3)檢查鋼筋保護(hù)層厚度是否符合要求。

    4)檢查鋼筋綁扎是否牢固，有無松動(dòng)現(xiàn)象。

    4.3 腳手架搭設(shè)

    結(jié)合工程結(jié)構(gòu)形式及實(shí)際施工特點(diǎn)，每個(gè)柱段單獨(dú)搭設(shè)全高全封閉的扣件式雙排鋼管腳手架，φ48×3.5mm鋼管搭設(shè)。構(gòu)造要求如下：

    4.3.1立桿和水平桿：腳手架立桿和橫桿均用對(duì)接扣件進(jìn)行連接，相鄰立桿的接頭位置應(yīng)錯(cuò)開布置在不同的步距內(nèi)，并且不得設(shè)置在立桿和橫桿的交接處。立桿和大橫桿必須用直角扣件扣緊，不得隔步設(shè)置和遺漏。

    4.3.2排距（橫距）為1.2m，立桿間距為1.2m，外側(cè)大橫桿步距為1.5m。

    4.3.3剪刀撐：剪刀撐跨越立桿根數(shù)為7根，隨立桿、縱橫向水平桿同步搭設(shè)，并沿架高連續(xù)布置，兩端分別用旋轉(zhuǎn)扣件固定，在其中間增加2-4個(gè)扣結(jié)點(diǎn)。

    剪刀撐的桿件連接采用搭接，其搭接長(zhǎng)度≥800mm，并用不少于2個(gè)旋轉(zhuǎn)扣件固定，剪刀撐與地面的傾角不得大于60°，桿件統(tǒng)一涂刷紅白相間油漆。

    4.3.4連墻件：連墻件采用剛性連接，連墻桿用ф48×3.5的鋼管，它與腳手架、建筑物的連接采用直角扣件。每施工完三層即在該層框架上設(shè)置連墻件與柱子形成整體，桿件與混凝土面接觸處用棉氈隔離。

     4.3.5跑道：在外側(cè)處設(shè)置“之字”型跑道，按構(gòu)造要求搭設(shè)，并附著于內(nèi)、外架之間，跑道寬度0.9米（雙跑），設(shè)4根立桿，跑道里排立桿與外架外排立桿共用。“之字”型跑道采用木板鋪設(shè)，板下端與橫桿綁扎牢靠，每300mm設(shè)防滑條一道。跑道下支撐橫桿間距為600mm，休息平臺(tái)寬度為1.2米，長(zhǎng)為1.8米。

圖五： 腳手架搭設(shè)平面

 圖六： 外模板安裝及腳手架搭設(shè)圖  

    4.4 埋件制作及安裝

    4.4.1埋件制作：所有埋件根據(jù)圖紙要求進(jìn)行加工制作，柱側(cè)埋件鋼板下料前提前用卷板機(jī)卷成與柱班級(jí)相同的弧度，再用等離子切割機(jī)裁剪鋼板，然后在鋼板模具上焊接錨筋，避免鋼板焊接和火焊切割過程中的變形。所有埋件的弧度必須與柱子外模弧度保證一致。

    4.4.2柱外側(cè)埋件安裝：為保證立柱清水砼工藝質(zhì)量，埋件安裝的位置及規(guī)格必須準(zhǔn)確。安裝外模板前線將埋件準(zhǔn)確地掛在柱鋼筋上，且埋件與外模板接觸面四邊要粘貼密封膠帶，待外模板安裝完畢后再講埋件與定型鋼板板面頂死，并將埋件錨筋焊接再環(huán)筋上固定，焊接過程不得燒壞主筋。安裝完畢后再安裝內(nèi)模板。

    4.4.3模板拆除后，立即將埋件表面清理干凈，四邊貼上透明膠帶后刷防腐漆及面漆，然后撕掉膠帶。埋件刷漆必須方正，刷漆過程中避免污染柱段砼。（空冷柱施工縫的美化修飾可同樣按此方法進(jìn)行，油漆可選用黑色，以增加觀感效果）。

    4.5模板安裝

    定型模板加工完成需進(jìn)行預(yù)拼裝，并將拼裝好的模板進(jìn)行編號(hào)，模板使用時(shí)確保每個(gè)柱子施工時(shí)從下至上每一快模板位置保持不變。柱子鋼筋綁扎完以后，先安裝外模，用塔吊將定型鋼模板吊至安裝部位，就位后上螺栓并擰好，不要完全擰到位，留調(diào)整余地，再用吊線砣定位軸線和垂直度，邊測(cè)量邊調(diào)整，調(diào)好后擰緊螺栓，上口用頂撐固定在腳手架上，外模支好后開始支設(shè)內(nèi)模，用U型卡組合好內(nèi)模，模數(shù)不對(duì)之處用木模板調(diào)節(jié)，再用弧形架固定好，注意安裝好的外模板內(nèi)壁不得接觸污染物。

    4.6 垂直度控制

    空冷柱總高度44米，外觀清水混凝土，柱子垂直度的控制對(duì)外觀會(huì)造成很大影響，施工時(shí)采取每一模測(cè)一次垂直度，具體方法是在柱子底部側(cè)壁四面沿縱橫軸線預(yù)埋四塊鐵件，待第一模拆除后，在預(yù)埋件上水平方向焊接四塊200×200×10鋼板，在上面刻出軸線十字叉，并做好保護(hù)，每次安裝完外模板，必須用2kg吊線砣嚴(yán)格吊垂線，誤差控制在2mm以內(nèi)，直至封頂。

    4.7 混凝土澆筑

    4.7.1 混凝土原材料選用

    混凝土原材料包括與之相關(guān)的砂、石、水泥、外加劑、水、粉煤灰等，要求規(guī)格、性能、色澤一致，特別是砂、水泥、粉煤灰、外加劑等嚴(yán)格要求同批次生產(chǎn)。為了確保砼的前后顏色一致，所用原材料一經(jīng)確定，就不得擅自更改。

    4.7.2 混凝土配合比及攪拌

    在原材料保持一致的情況下，混凝土配合比也應(yīng)保持不變，如需調(diào)整，應(yīng)在色差影響小的材料上調(diào)，調(diào)整以后必須做對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)混凝土性能和色差上達(dá)到不影響整體外觀質(zhì)量的情況下才能供工程上使用。還應(yīng)對(duì)原材料進(jìn)行有效覆蓋保護(hù)，避免雜質(zhì)混入。

    攪拌混凝土的時(shí)間控制在每盤3分鐘，投料按照先石子、水泥、粉煤灰、外加劑，再砂子、水的順序進(jìn)行，并嚴(yán)格按照要求進(jìn)行，不得隨意調(diào)整。

    4.7.3 混凝土澆筑

    空冷柱澆筑一次高度為三米，混凝土量為13.6m³，澆筑采用混凝土泵車，在管頭加一米長(zhǎng)帆布管用于緩沖混凝土對(duì)外模板的沖擊，整個(gè)澆筑時(shí)間控制在25分鐘左右，盡量縮短澆筑混凝土的時(shí)間的好處在于澆筑時(shí)由于泵車的沖擊力導(dǎo)致產(chǎn)生的水泥漿粘附在澆筑混凝土面還未達(dá)到的模板表面之上，在附著的水泥漿未干之前就和混凝土融入到一起，避免色差的出現(xiàn)，每層澆筑厚度控制在500mm，采用兩次振搗方式，以減少氣泡殘留。每次澆筑混凝土的頂標(biāo)高都控制在模板頂部的分隔縫處。

    4.7.4混凝土養(yǎng)護(hù)控制措施

    混凝土澆筑后，用一層塑料薄膜覆蓋表面隔水保護(hù)，12h 后開始澆水養(yǎng)護(hù)，以免影響清水混凝土色澤一致。模板拆除后其表面養(yǎng)護(hù)采用塑料薄膜嚴(yán)密覆蓋并澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不得少于14d。

    4.8施工注意事項(xiàng)

    （1）施工中應(yīng)注意避免電焊和切割等對(duì)模板制作質(zhì)量的影響。

    （2）對(duì)于柱鋼筋綁扎，柱內(nèi)外側(cè)的兩個(gè)相對(duì)鋼筋網(wǎng)片應(yīng)用掛鉤拉結(jié)筋拉結(jié)，綁扎鋼筋的鐵絲應(yīng)折向鋼筋骨架中間，以防鐵絲外露形成銹斑，污染混凝土表面。

    （3）嚴(yán)格混凝土配合比管理，混凝土拌制時(shí)，各類材料計(jì)量準(zhǔn)確，攪拌均勻，和易性良好。

    （4）混凝土澆筑后不要急于拆模，若拆模過早，混凝土表面色澤易變淺，造成構(gòu)件色澤不一致，影響清水混凝土的效果，更不利于成品保護(hù)。

    （5）保證混凝土的和易性，振搗混凝土?xí)r振搗棒不得撞擊模板。

    5、空冷柱施工效果

    采用定型鋼模板無對(duì)拉體系施工的空冷柱，拆模后質(zhì)量驗(yàn)收實(shí)測(cè)偏差均在控制允許偏差范圍內(nèi)，清水混凝土外觀質(zhì)量?jī)?yōu)良，線條美觀，表面平整、光滑，色澤一致，無蜂窩、麻面及明顯氣泡等缺陷。

    結(jié)束語：

    混凝土空心柱的施工以控制截面尺寸和外表觀感為關(guān)鍵控制點(diǎn)，不僅要在模板的制作、安裝和混凝土原材料、攪拌、澆筑、養(yǎng)護(hù)等方面加以控制，還要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境變化及時(shí)制定各種應(yīng)對(duì)措施，施工中認(rèn)真控制好每一個(gè)可能影響到工藝質(zhì)量的環(huán)節(jié)，做好技術(shù)交底和加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理。

    參考文獻(xiàn)：

    1、《清水混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》JGJ169-2009。

    2、張軼《清水混凝土的發(fā)展與應(yīng)用》中國(guó)建材2005年。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)     文徑網(wǎng)絡(luò)：劉軍 呂琳琳 尹維維 編輯   劉真 文徑 審核)