空冷柱清水混凝土施工工藝

西北電力建設第四工程公司     王永正  710038 西安

    近年來，隨著社會的快速發展，建筑工程的高能耗得到國家有關部門的高度關注。在大力發展城市建設而新建建筑工程的同時，實施著節能、節水、節地、節材以及加強環境保護的措施。使得“四節一環保”的綠色施工理念在建筑工程中推廣與應用。而在火電廠的建設中，水冷系統將逐漸被空冷系統所替代。

    空冷柱是空冷平臺系統中一個圓柱體帶中空的混凝土結構，單根矗立，長細比大，高達40余米，是電廠建筑結構中為數不多、影響造型美觀的砼結構外露工程，其工程質量的好壞、幾何尺寸的準確都將直接影響工程的整體觀感。但是，其特殊的結構型式、高標準的觀感要求，使得其外觀質量的控制成為了施工的重點和難點。

    1、工程簡介

    陜西府谷清水川電廠二期工程為2×1000MW超超臨界燃煤機組，空冷島設計為混凝土柱支撐的鋼平臺。每臺機組空冷支架由20根圓形獨立柱組成，3＃、4＃機組共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，混凝土強度C40。空冷平臺柱采用清水混凝土施工工藝，要求平臺立柱一次成型，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

    根據工程施工質量及進度要求，#3機組空冷柱施工完再進行#4機組施工，為提高機械利用率和成本控制，本工程在空冷柱中間部位平行于A排設置一臺TCT5516行走式塔吊供施工上料。柱體結構外模采用無對拉定型鋼模板，外模板數量按10套進行配置，內模板采用組合鋼模板拼裝，施工采用翻模法。每根空冷柱搭設獨立排架，外腳手架采用四面雙排整體腳手架，內支撐架采用井字架。

    3、施工工藝流程

    內外腳手架搭設→鋼筋綁扎→預埋件安裝→外模板安裝→內模板安裝→混凝土澆筑→拆模養護→轉入到下一層外腳手架搭設→至頂層。

    4、施工要點

    4.1 模板及支撐制作

    為保證混凝土的外觀質量和幾何尺寸，每3m設一施工縫。柱段外模采用定型鋼模，直徑4m，高度3.1m，等分4份，每個按1/4圓弧制作拼裝。定型模板面板用6mm厚鋼板，加強肋采用【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。在模板頂部及下部內面做一條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，達到結構美觀的效果。柱段內模P1015、P2015標準鋼模板組合安裝，不足之處采用木模補縫。內模支撐架采用Φ48×3.5mm鋼管制弧形支撐架，支撐架弧長按1/4圓制作。

圖一：單塊外模板

圖二：組合好的外模板

圖三：內模板安裝

圖四：內模板弧形支撐架

    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計規范要求進行。加工好半成品應分類編號并掛牌標識，并按下料單發料。豎向主筋接頭采用滾軋直螺紋接頭，要符合設計及規范要求。

    4.2.2 鋼筋綁扎

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

    (2)綁扎時應熟悉構件的軸線、中心線、邊線位置、頂面的標高和予埋件、預留洞口的位置及標高等。

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

    鋼筋保護層的厚度采用塑料卡進行控制，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，確保保護層的厚度符合規范要求。

    (1) 鋼筋綁扎完后，應重點檢查以下幾個方面：

    1)根據設計圖紙檢查鋼筋的型號、直徑、根數、間距是否正確。

    2)檢查鋼筋接頭的位置及接頭長度是否符合設計及規范的要求。

    3)檢查鋼筋保護層厚度是否符合要求。

    4)檢查鋼筋綁扎是否牢固，有無松動現象。

    4.3 腳手架搭設

    結合工程結構形式及實際施工特點，每個柱段單獨搭設全高全封閉的扣件式雙排鋼管腳手架，φ48×3.5mm鋼管搭設。構造要求如下：

    4.3.1立桿和水平桿：腳手架立桿和橫桿均用對接扣件進行連接，相鄰立桿的接頭位置應錯開布置在不同的步距內，并且不得設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，不得隔步設置和遺漏。

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

    4.3.3剪刀撐：剪刀撐跨越立桿根數為7根，隨立桿、縱橫向水平桿同步搭設，并沿架高連續布置，兩端分別用旋轉扣件固定，在其中間增加2-4個扣結點。

    剪刀撐的桿件連接采用搭接，其搭接長度≥800mm，并用不少于2個旋轉扣件固定，剪刀撐與地面的傾角不得大于60°，桿件統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：在外側處設置“之字”型跑道，按構造要求搭設，并附著于內、外架之間，跑道寬度0.9米（雙跑），設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，板下端與橫桿綁扎牢靠，每300mm設防滑條一道。跑道下支撐橫桿間距為600mm，休息平臺寬度為1.2米，長為1.8米。

圖五： 腳手架搭設平面

 圖六： 外模板安裝及腳手架搭設圖  

    4.4 埋件制作及安裝

    4.4.1埋件制作：所有埋件根據圖紙要求進行加工制作，柱側埋件鋼板下料前提前用卷板機卷成與柱班級相同的弧度，再用等離子切割機裁剪鋼板，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柱外側埋件安裝：為保證立柱清水砼工藝質量，埋件安裝的位置及規格必須準確。安裝外模板前線將埋件準確地掛在柱鋼筋上，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筋上固定，焊接過程不得燒壞主筋。安裝完畢后再安裝內模板。

    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行預拼裝，并將拼裝好的模板進行編號，模板使用時確保每個柱子施工時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，留調整余地，再用吊線砣定位軸線和垂直度，邊測量邊調整，調好后擰緊螺栓，上口用頂撐固定在腳手架上，外模支好后開始支設內模，用U型卡組合好內模，模數不對之處用木模板調節，再用弧形架固定好，注意安裝好的外模板內壁不得接觸污染物。

    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外觀會造成很大影響，施工時采取每一模測一次垂直度，具體方法是在柱子底部側壁四面沿縱橫軸線預埋四塊鐵件，待第一模拆除后，在預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，每次安裝完外模板，必須用2kg吊線砣嚴格吊垂線，誤差控制在2mm以內，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的砂、石、水泥、外加劑、水、粉煤灰等，要求規格、性能、色澤一致，特別是砂、水泥、粉煤灰、外加劑等嚴格要求同批次生產。為了確保砼的前后顏色一致，所用原材料一經確定，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，混凝土配合比也應保持不變，如需調整，應在色差影響小的材料上調，調整以后必須做對比試驗，對混凝土性能和色差上達到不影響整體外觀質量的情況下才能供工程上使用。還應對原材料進行有效覆蓋保護，避免雜質混入。

    攪拌混凝土的時間控制在每盤3分鐘，投料按照先石子、水泥、粉煤灰、外加劑，再砂子、水的順序進行，并嚴格按照要求進行，不得隨意調整。

    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，在管頭加一米長帆布管用于緩沖混凝土對外模板的沖擊，整個澆筑時間控制在25分鐘左右，盡量縮短澆筑混凝土的時間的好處在于澆筑時由于泵車的沖擊力導致產生的水泥漿粘附在澆筑混凝土面還未達到的模板表面之上，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，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高都控制在模板頂部的分隔縫處。

    4.7.4混凝土養護控制措施

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

    4.8施工注意事項

    （1）施工中應注意避免電焊和切割等對模板制作質量的影響。

    （2）對于柱鋼筋綁扎，柱內外側的兩個相對鋼筋網片應用掛鉤拉結筋拉結，綁扎鋼筋的鐵絲應折向鋼筋骨架中間，以防鐵絲外露形成銹斑，污染混凝土表面。

    （3）嚴格混凝土配合比管理，混凝土拌制時，各類材料計量準確，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，造成構件色澤不一致，影響清水混凝土的效果，更不利于成品保護。

    （5）保證混凝土的和易性，振搗混凝土時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拉體系施工的空冷柱，拆模后質量驗收實測偏差均在控制允許偏差范圍內，清水混凝土外觀質量優良，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鍵控制點，不僅要在模板的制作、安裝和混凝土原材料、攪拌、澆筑、養護等方面加以控制，還要根據現場環境變化及時制定各種應對措施，施工中認真控制好每一個可能影響到工藝質量的環節，做好技術交底和加強現場施工管理。

    參考文獻：

    1、《清水混凝土應用技術規程》JGJ169-2009。

    2、張軼《清水混凝土的發展與應用》中國建材2005年。

(本文來源：陜西省土木建筑學會     文徑網絡：劉軍 呂琳琳 尹維維 編輯   劉真 文徑 審核)