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应用QC方法_提高大体积混凝土施工质量 ThunDam项目部应用QC方法Application of QC method解决博茨瓦纳Thune大坝溢流坝大体积混凝土温度裂缝问题Solve the problem of concrete mass cracks in Botswana Thune Dam spillway due to temperature单 位：博茨瓦纳Thune大坝项目部Contractor: Main headquarter in Thune Dam project发 表 人：张国如、孙国俊Issue : Guoru.Zhang & Guojun.Sun发表时间：2012年5月Posted: May 2012应用QC方法解决博茨瓦纳Thune大坝溢流坝大体积混凝土温度裂缝问题1、工程概况1.1概况图尼大坝位于博茨瓦纳共和国东部博博农附近的Mathathane与Molalatau两个村庄之间的图尼河中上游，距塞莱比皮奎76km。总库容1.6亿m3, 有效库容0.97亿m3。该大坝建造的目的是为该地区八个村庄约10000人的生活用水和近100km2公里野生动物保护区牲畜饮水，以及Mathathane村庄附近的大约3000公顷的灌溉用水提供水源保障。是一座以人畜,灌溉用水为主、兼有防洪、水产养殖等综合效益的大（）型水利枢纽工程。枢纽工程由主坝、溢洪道、放水设施等组成。主坝为粘土心墙石渣坝，最大坝高34m，坝顶长1670m，坝顶宽8.0m，坝顶高程635.50m。溢洪道位于大坝中部,长115米，为WES型混凝土重力溢流坝, 坝高28.5m,堰顶高程为628.50m，进口宽115m，为开廠式正堰溢流。设计洪水标准按100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核，相应下泄流量3000m3/s。校核洪水位高程633.50m，正常蓄水位高程628.50m。枢纽工程平面布置图WES型混凝土重力坝剖面图溢洪道介于0+942-1+057桩号之间，设计坝长115m, 共设计分为10个坝缝，长均为11.5m。设计最大堰体 (628.50-600.2m) 高28.30m。设有左右边墙,左边墙设计长174m,共分15条横向缝; 右边墙长108m,共分9条横向缝。属大体积砼。边墙剖面图 溢流堰设计固结灌浆孔342个, 帷幕灌浆孔19个;左边墙设计固结灌浆孔279个, 帷幕灌浆孔6个;右边墙设计固结灌浆孔179个, 帷幕灌浆孔3个。 放水设施设在大坝右岸为分层取水, 笫一级高程623.00m, 为平板闸门,断面800800mm ;笫二级615.00m为平板闸门,断面800800mm; 最后一级取水洞进口最低高程607.00m，平板闸门,断面为18001800mm长方形，后接直径=1500mm钢管。主管长约为88.08m, 支主管长约为42.43m的压力钢管,尾部设有DN=1000mm放水蝶阀二个，DN=800mm放水蝶阀个。1.2主要工程量主要工程量详以下统计表：主要工程量统计表1-1项目名称单 位工 程 量备 注左挡墙固结灌浆个279右挡墙固结灌浆个179溢流段结灌浆个342左挡墙帷幕灌浆孔个6右挡墙帷幕灌浆孔个3溢流段帷幕灌浆个19溢流段护坦锚杆根800溢流段混凝土m346038左边墙混凝土m324015右边墙混凝土m314639廊道钢筋混凝土m3748钢筋制安t770闸门制安台3800800mm台;18001800mm台启闭机安装台31500mm钢管m88.08变径钢管m42.蝶阀台3 混凝土设计强度为C15/38-C25/19，数量为85500m3，属于大体积混凝土施工。2、QC小组概况2.1小组概况表：小组名称大体积混凝土温控小组小组类型攻关型课题名称应用QC方法解决博茨瓦纳Thune大坝溢流坝大体积混凝土温度裂缝问题成立时间2011年5月1日活动时间2011.5.12012. 5.20活动次数12次2.2、小组成员简介：小组分工姓 名文化程度职务职称任务划分接受QC 教育时间组长张国如大学项目经理方案制定96小时副组长孙国俊大学项目总工方案制定96小时副组长吴义明中专项目副经理方案制定96小时副组长彭家万大学项目副经理方案制定96小时组员王二磊大学现场工程师检查、反馈90小时组员吕 平中专试验室主任监测、反馈90小时组员罗长久大学现场工程师方案实施86小时组员杜炳潮中专现场施工负责人方案实施86小时组员李永丰中专现场砼浇筑工长方案实施86小时2.3、活动宗旨、作用、选题理由和活动目标2.3.1活动宗旨1 提高职工素质，激发职工的积极性和创造性；2 改进质量、降低消耗，提高经济效益；3 建立文明的、心情舒畅的生产、服务、工作现场。2.3.2作用1 有利于开发智力资源，发挥人的潜能，提高人的素质;2 有利于预防质量问题和改进质量;3 有利于实现全员参加管理;4 有利于改善人与人之间的关系，增强人的团结协作精神;5 有利于改善和加强管理工作，提高管理水平;6 有助于提高职工的科学思维能力、组织协调能力、分析与解决问题的能力，从而使职工岗位成才;7 有利于提高顾客的满意程度。2.3.3.课题的选定 右岸放水压力钢管安装角 监理与温控检测人员浇筑中的溢流堰一角 测量人员正在进行施工放线2.3.4.可行性分析 大体积混凝土在水化过程中会产生大量的水化热，且热量不易散发，当内外温差过大时，容易使混凝土产生温度应力裂缝，破坏混凝土结构。 一是事先对混凝土的配合比进行了设计、试验,择优选择了水泥用量少的配合比。 二是为了防止混凝土开裂, 事先进行了混凝土温度裂缝控制的计算。 三是制定了大体积混凝土施工方案,采用了薄层连续上升方式，跳仓斜面分层法浇筑的施工方法。分块跳仓浇筑即按照设计结构分成约1012m的块体跳仓浇筑，块体浇筑时间间隔710d，施工缝设橡胶膨胀止水条避免渗漏，抗放结合，先放后抗、以抗为主的方法。分块并仓浇筑即在分块跳仓浇筑的基础上对浇筑仓进行合理合并浇筑。根据机械强度、混凝土初凝时间和浇筑层厚度反算出最大可浇面积，并据此确定并仓块段数。 为快速、高质地完成大体积混凝土施工，同时为今后的同类工程施工积累经验，我们成立了本QC活动小组。3、活动过程第一阶段，P：计划阶段 第一步：分析现状2011年05月初在溢流堰护坦混凝土浇筑施工之前就开展了QC活动，对影响大体积混凝土质量的理论原理和各个施工环节进行了详细的分析(详付件3: THUNE大体积混凝土施工裂缝控制计算)，认为大体积从混凝土配合比的选定到混凝土现场浇筑温度控制施工存在诸多影响混凝土质量的不利因素，须提前逐一解决。第二步：分析产生问题的原因 1、溢流堰混凝土强度等级均为C15/38,共设计分为10个坝缝，长均为11.5m,混凝土设计浇筑层厚1.0m。左右边墙混凝土强度等级除顶部4.0m有钢筋外, 其余均为C15/38,左边墙设计长174m,共分15条横向缝; 右边墙长108m,共分9条横向缝; 混凝土设计浇筑层厚2.0m。属大体积砼，产生的水化热较大且热量不易散发。 2、夏季施工期间环境温度较高，砂、石和水泥的温度较高，致使混凝土出料温度较高，且混凝土在运输的过程中，升温较快，致使混凝土入模温度较高。3、冬季施工期间环境温度较低，混凝土内外温差加大，不利于温控；4、混凝土数量大，施工时间长，工人易产生疲劳，责任心下降。第三步：拟定措施、对策1、针对第1个原因，我们首先优化了C15/38混凝土配合比，遵循了以下几个原则：选用水化热低、凝结时间长的水泥，以降低混凝土的温度；掺加粉煤灰取代一部分水泥以降低水化热产生的高温峰值；掺加高效减水剂，以减少水和水泥的用量，延长混凝土达到最高温度的时间；在保证混凝土强度的前提下，尽量减少单位体积混凝土的用水量，严格控制水灰比(详附件:1)。在混凝土养护期间，在混凝土内部预埋温度传感器，以加强对混凝土内部温度场的分布和内外温度差的监控，如发现温度有异常立即采取措施。2. 根据设计混凝土配合比和当地气象资料计算出不同混凝土中心计算温度、混凝土表面温度。为防止混凝土温度裂缝提供了依据, 如下图表所示。混凝土表面计算温度曲线图 混凝土中心计算温度曲线图3、根据选定的设计配合比计算出不同龄期混凝土收缩应力ftk=1.2（N/mm2），说明设计配比及浇筑厚度不会出现开裂。均小于允许值, 如下图表所示。混凝土的温度收缩应力曲线图4、针对第2个原因，我们采取以下措施：降低砂石料和水泥等材料温度，砂石料仓和水泥罐上搭设凉棚，避免太阳光直接照射，碎石用冷水喷淋；拌和用水在距离开盘前1小时从水井内抽出来；混凝土输送吊罐外包裹塑料保温膜，防止太阳照射后升温过快。 5、针对第3个原因，我们采取搭设保温棚的方法，在棚内采取适当的加温措施，以防止混凝土表面温度过低。6、针对第4个原因，我们首先对工人采取动员教育，提高大家的责任感。同时，增加工人数量，混凝土施工期间采用三班倒作业。第二阶段，D：实施阶段大体积混凝土施工工艺流程图施工准备（方案、物资、设备、劳力） 更换 如发现失灵测温元件检查 派专人检查水管和测温元件，防止意外损坏修理或更换混凝土浇筑 如发现温度异常，需及时改进通水措施混凝土通水养护施工结束温度监测 我们从2012/1/13-2012/5/30之间,对溢流堰及左右边墙混凝土浇筑温度检测资料进行了统计(详附件:2);左挡墙号块混凝土浇筑, 2012年1月13日16:20至2012年1月14日05：00结束，历时约13个小时。混凝土浇筑时温度监控观测时间为每隔1小时测温1次。如下表、图所示:混凝土浇筑温度观测表月日时窒外气温()入仓温度()水温()骨料温度()顶部温度()中部温度()底部温度()113-1416:20-5:0平均值()26.324.417.318.625.427.4425.7最大值()322822243132.530最小值()23221416232524在持温和降温阶段，每24小时测温1次。根据测点编号顺序，记录所测温度数据。混凝土通过洒水散热养护时间为2012年1月13日2月10日，持续时间为28天。在洒水散热养护的过程中，需随时结合温度监控的结果，如发现局部水升温或停止通水等，以使混凝土内部温度呈连续、均匀的变化，尽量减小温度应力。在混凝土养护期间，通过对温度监测，发现存在以下问题：1、夜间环境温度较低，致使混凝土内外温差加大；2、因线路故障中途停电，致使中断洒水却水达2小时，混凝土内外温差加大。针对以上问题，立即实施了如下措施：实施1、夜间温度较低时，混凝土表面采用蓄水养护，以减小混凝土内外温差；实施2、在现场备用一台小型发电机和一台水泵，以防止意外停电和水泵损坏，保证水供应的连续性。规定在后续的施工前和施工过程中加强管路检查，防止堵管；同时，通过大会、讲座和谈话等形式，对职工进行了深入的思想教育，加强了全员的责任心，强化质量意思。第三阶段，C：检查阶段数据检查对比分析及研究结论：这种情况与理论分析情况是相符的：因为下层虽然先施工，其水化热释放较早，但其由于靠近地面，热量不易自然散发，所以其温度较之上层的温度要高。根据混凝土浇筑时温度监控观测记录表眀,计算表面温度为39.3,观测温度为25.4; 计算中部温度为41.94, 观测砼中部温度27.44 ; 计算温差2.64, 观测温差2.04。符合混凝土结构工程施工与验收规范的相关要求（内表温差不宜超过25）。 左挡墙号块砼浇筑温度观测曲线图第四阶段，A：处理阶段各个施工完毕后经监理检查验收，大体积混凝土的施工质量均符合设计和规范要求。我们QC小组总结出了大体积混凝土在水化养生期间水温度场分布的曲线图，掌握了混凝土温度场变化之间的内在关系。同时，我们在施工过程中不断对施工方案进行优化，并完成了大体积混凝土施工论文一篇，为我单位以后施工同类工程提