（水利工程专业论文）三峡三期工程混凝土表面缺陷和裂缝的预防.pdf

华中科技大学硕士学位论文 摘要 三峡工程举世瞩目，规模宏大，三峡一、二期工程施工过程中，一些比较先进 的施工技术不断地在进行创新和推广应用。二期工程施工质量不断提高，整体施工 质量优良。但在旆工过程中存在的需要进一步改进和提高的地方，如混凝土表面缺 陷、混凝土裂缝问题。本文主要从有关混凝土施工环节着手，从技术措施的改进角 度探讨如何在三峡三期工程中来解决完善一、二期工程中存在的问题，为今后大坝 混凝土施工提供参考依据。 和其它大多数水利工程类似，三峡一、二期工程中混凝土产生表面缺陷产生 的原因是施工环节的技术措施不配套问题，模板、混凝土浇筑环节上存在一些薄 弱环节；混凝土裂缝的产生则主要是混凝土温控施工中如：混凝土内部温度超温、 气温变化的保温措施未进一步完善而导致出现混凝土裂缝。 在三峡三期工程采取了一些相对其它工程更加先进和独特的措施对混凝土表面 缺陷问题予以解决：一是模板工序环节的改进，即优化模板配板设计，并采用了大 量新型高质量模板。二是浇筑工序的改进，从控制混凝土坍落度、浇筑方法、振捣 资源、混凝土浇筑工艺等各项施工环节上，三峡三期工程均采取了比较先进的措施， 如平仓浇筑法的推广、技术新的大功率振捣机具的使用，仓面设计等先进管理制度 的执行等。 三峡三期工程中针对混凝土裂缝问题的解决办法：一是优化混凝土施工配合比， 二是加强温对温控凝土浇筑旌工的各环节，包括混凝土浇筑、冷却通水、养护、保 温等采取措施加强控制，许多先进技术在三峡三期工程中得到推广和运用，如：个 性化冷却通水、新型保温材料的使用，温控工作组和温控预警制度的执行等，都有 别于其它工程的施工，值得其它工程参考。 关键词：三峡一、二期工程三峡三期工程混凝土表面缺陷混凝士裂缝 华中科技大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h et h r e eg o r g e sp r o j e c t sa t t r a c t sw o r l d w i d ea t t e n t i o n ，l a r g e - s c a l e ，o n e ，t h es e c o n d s t a g ei ns a n x i ac o n s t r u c ti nt h ec o u r s e ，s o m em o r ea d v a n c e dc o n s t r u c t i o nt e c h n o l o g yi s i n n o v a t i n ga n dp o p u l a r i z i n ga n da p p l y i n gc o n s t a n t l y t h ec o n s t r u c t i o nq u a l i t yo ft h e s e c o n ds t a g ei si m p r o v i n gc o n s t a n t l y , t h ew h o l ec o n s t r u c t i o nq u a l i t yi sf i n e b u tt h ep l a c e w h e r et h en e e de x i s t i n gi nt h ec o u r s eo fc o n s t r u c t i n gi m p r o v e sa n du p g r a d e sf u r t h c r ，s u c h a st h ec o n c r e t es u r f a c ed e f e c t ，c o n c r e t ec r a c kq u e s t i o n ，t h i st e x tc o n s t r u c t sf r o mr e l e v a n t c o n c r e t em a i n l yt h el i n ki ss e ta b o u t ，d i s c u s sf r o mi m p r o v e m e n to ft h et e c h n o l o g i c a l m e a s u r eh o wt oc o m et os o l v et h ep r o b l e mt h a tp e r f e c to n e ，e x i s ti nt h es e c o n ds t a g ea n d t h et h i r ds t a g eo ft h et h r e eg o r g e sp r o j c o t s ，o f f e rt h er e f e r e n c eb a s i sf o rt h et h i n gt h a tt h e d a mc o n c r e t ew i l lc o n s t r u c ti nt h ef u t u r e t e c h n o l o g i c a lr e l a t e dq u e s t i o no fm e a s u r eo ft h el i n kt h a tt h ec o n c r e t ep r o d u c e st h e r e a s o nw h yt h es u r f a c ed e f e c tp r o d u c e st oc o n s t r u c t ，s o m ew e a kl i n k se x i s to nt e m p l a t e ， l i n ko fb u i l d i n go fc o n c r e t e ；c o n c r e t ep r o d u c t i o no fc r a c km a i n l yi sh a v et h ew a r mt o a c c u s eo fi nn o tc o n s t r u c t i n gc o n c r e t el i k e ：t h em e a s u r eo fk e e p i n gw i t h i nt h ec o n c r e t e w a r mt h a tt e m p e r a t u r ei su l t r aa n dw a r n l ，t h et e m p e r a t u r ec h a n g e sh a sn o tp e r f e c t e da n d l e dt ot h ef a c tf u r t h e rt h a tt h ec o n c r e t ec r a c ka p p e a r s i nt h et h i r ds t a g eo ft h et h r e eg o r g e sp r o j e c t s ，h a v et a k e ns o m eo t h e rr e l a t i v e m e a s u r e sw i t l lm o r ea d v a n c e da n dm o r eu n i q u ep r o j e c tt os o l v et h ec o n c r e t es u r f a c e d e f e c tp r o b l e m ：f i r s t ，t h ei m p r o v e m e n to ft h et e m p l a t e ，n a m e l yo p t i m i z et h et e m p l a t ea n d m i xt h eb o a r dt od e s i g n ，a n dh a sa d o p t e da l a r g en u m b e ro fn e w - t y p eh i g h - q u a l i t y t e m p l a t e s s e c o n d ，b u i l dt h ei m p r o v e m e n to ft h ep r o c e s s ，f r o mc o n t r o lt h es l u m po f c o n c r e t e ，b u i l d i n gt h em e t h o d ，s h a k i n ga n ds m a s h i n gt h er e s o u r c e ，c o n c r e t et ob u i l dt h e c r a f t o ns e v e r a lc o n s t r u c t i o nl i n k s ，h a v i n gt a k e nm o r ea d v a n c e dm e a s u r ei nt h et h i r d s t a g eo ft h ep r o j e c to ft g p , t h en e wh i g h p o w e ro fp o p u l a r i z a t i o n ，t e c h n o l o g yo fb u i l d i n g t h el a ws h a k e st h eu s ew h i c hs m a s h e st h em a c h i n e ss u c ha sc l o s i n gap o s i t i o n ，d e s i g n ； 华中科技大学硕士学位论文 e x e c u t i o no ft h ea d v a n c e dm a n a g e m e n ts y s t e m ，t h es t o r e h o u s e ，e t c d i r e c ta g a i n s tt h es o l u t i o no ft h ec o n c r e t ec r a c kp r o b l e mi nt h et h i r ds t a g eo ft h e p r o j e c to ft g p ：f i r s t ，o p t i m i z ec o n c r e t ec o n s t r u c t i o nm a t c hr a t i o ，s e c o n d ，i ti sw a r mt o c o n g e a l i n ge v e r yl i n k t h a tt h es o i lb u i l d sa n dc o n s t r u c t st e m p e r a t u r e c o n t r o l e d l yt o s t r e n g t h e n ，i n c l u d i n gt h ec o n c r e t eb u i l d s ，c o o l st h eo p e nw a t e lm a i n t a i n s ，k e e p sw a r me t c a n dt a k e sm e a s u r e st os t r e n g t h e nc o n t r o l l i n g , al o to fa d v a n c e dt e c h n o l o g yi sp o p u l a r i z e d a n du s e di nt h et h i r ds t a g eo ft h ep r o j e c to ft g p , f o ri n s t a n c e ：i n d i v i d u a l i z a t i o nc o o l st h e u s eo fo p e nw a t e r ，n e w - t y p eh e a ti n s u l a t o r ，e x e c u t i o no ft e m p e r a t u r e - c o n t r o l e dw o r k g r o u p a n dt e m p e r a t u r e c o n t r o l e d e a r l yw a r n i n gs y s t e m ，e t c ，d i f f e r e n t f r o mt h e c o n s t r u c t i o no fo t h e rp r o j e c t s ，w o r t ho t h e rp r o j e c t sa r ec o n s u l t e d k e yw o r d s ：t h es e c o n ds t a g ei nt h et h r e eg o r g e sv r o j e c t st h et h i r ds t a g eo ft h e t h r e eg o r g e sf r o i e c t sc o n c r e t es u r f a c ed e f e c tc o n c r e t ec r a c k i n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已 经发表或撰写的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：舳j 日期z 。辟冀月f 者 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采 用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 保密口，可年解密后适用本授权书。 本论文属于 ， 不保密囱。 ( 请在以上方框内打“”) 一繇尸竣阁 日期对年r f 月了日 指导教师繇亿永魂、1 日期：黼，f 月f = i 华中科技大学硕士学位论文 1 1 引畜 1 绪论 三峡工程举世瞩目，规模宏大，工程建设任务艰巨，责任重大，党和国家领导 历来十分重视三蛱工程，将三峡工程建设提升到“千年大计，国运所系”的高度， 其设计要求之严，质量标准之高，超过了部颁水利水电施工规范和质量标准，只有 依靠一流的施工技术，才能创造一流的三峡u 丁程。 三峡工程从1 9 9 4 年开工到现在，先后完成了一期、二期：r 程，从2 0 0 3 年开始 进行三期工程建设施工。三峡一、二期工程施工过程中，些比较先进的施：l ：管理 办法、先进的施工技术不断地在进行创新和推广应用。二期f t - 程旋工进度突飞猛进， 施工质量不断提高，整体施工质量优良，在国务院三峡工程质量专家组对二：期1 ：程 的评价是：“施工技术不断改进，工程质量不断进步，混凝土施工质量水平已接近 一流的工程质量标准。” 兰峡三期工程主要包括右岸厂坝和，一房工程，混凝土总方量约为6 0 0 力- m 3 ，最 大施工强度为3 0 万m 3 ) 日。根据合同协议，三峡三期工程要求提前一年发电，任务 非常艰巨。同时对三峡工程质量的要求也越来越高，国务院三峡建设委员会提出了 “三峡三期工程施工质量再上一个台阶”，并最终实现三峡兰期工程质量创精品， 管理创一流的目标。 因此，有必要总结三峡一、二期工程中的经验，同时，本着精益求精的态度， 探讨在施工过程中存在的需要进一步改进和提高的地方，在三峡三期工程中充分吸 取了一、二期施工中的经验和教训，采取相应的解决措施，使施工进一步得到完善， 确保施工质量和各项施工目标的实现。 本文的重点是针对三峡三期混凝土施工，探讨各工序环节的改进措施。 华中科技大学硕士学位论文 1 2 三峡工程混凝土施工的工序环节 1 2 1 混凝土施工的各工序环节 三峡工程混凝土施工各工序环节包括：模板、钢筋、缝面、预埋件、混凝土浇 筑、温控等。 ( 1 ) 模板工序：模板是水电工程施工常见的施工工序，主要作用是使混凝土浇 筑成型。混凝土施工规范中要求其结构必须具有足够的稳定性、刚度和强度，以 保证浇筑混凝土时的结构形状尺寸和相互位置符合设计要求。 ( 2 ) 钢筋工序：钢筋是水工混凝土施工中最常见的施工工序之一，凡有结构要 求的部位一般均布置有钢筋。三峡工程仓面钢筋接头连接种类有：绑扎连接、手工 电弧焊( 搭接焊、帮条焊、熔槽焊等) 、机械连接技术( 包括镦粗直螺纹、滚轧宜螺 纹等) 。 ( 3 ) 缝面工序：混凝土在上升之前，对将要覆盖的混凝土面进行处理，以便上下 层混凝土很好地结合，维持坝体的整体性。三峡工程仓位缝面处理采取的主要方式 为：高压水冲毛、风砂枪打毛、人工凿毛等方式。 ( 4 ) 预埋件工序：三峡工程中常见的预埋件有：止水、坝体排水管、坝内冷却 水管、接缝灌浆预埋件、观测仪器、预埋铁件等，属隐蔽工程。 ( 5 ) 混凝土浇筑工序：在仓位模板、钢筋、缝面、预埋件等施工工序施工完毕并 经过监理工程师验收后，进行混凝土浇筑工序施工环节。混凝土浇筑施工涉及到的 环节有：拌和楼生产混凝土，通过塔带机和汽车等水平运输手段运送混凝土料，塔 带机直接将混凝土运至仓内，汽车将混凝土运至仓位附近，再通过垂直运输手段如 门塔机将混凝土料运至仓位内。混凝土入仓后进行分层和振捣，将混凝土振捣密实。 ( 6 ) 混凝土温控施工：混凝土胶凝材料在凝结过程中发生物理和化学反应，会产 生大量的水化热，混凝土温度上升，当混凝土温度上升到一定的程度，混凝士内外 温差过大，容易产生裂缝。混凝土温控工作主要是控制混凝土的内部温度满足设计 和规范要求，避免混凝士出现裂缝。其主要控制环节为：混凝土浇筑温度的控制、 混凝土冷却通水、混凝土表面养护、混凝土冬季保温。 2 华中科技大学硕士学位论文 1 2 2 三峡一、二期工程混凝土施工中需要进一步注意的问题 一是大坝混凝土产生表面缺陷( 主要包括错台、麻面和气泡等) 问题，主要原 因是施工环节的技术措施不配套问题，模板、混凝土浇筑环节上存在一些薄弱环 节：二是混凝土裂缝问题，主要原因是混凝土温控施工中如：混凝土内部温度超 温、气温变化的保温措施未进一步完善而导致出现混凝土裂缝。 ( 1 ) 混凝土表面缺陷，主要是大坝过流面、廊道、上下游等外露面存在错台、 麻面和气泡问题。 混凝土面错台是混凝土表面形成的台口和升、跌坎；麻面是混凝土料失浆和振 捣不充分，混凝土表面形成骨料外露、骨料之间无胶凝材料并留有空隙：气泡是指 混凝土排气不充分，混凝土表面形成的小孔洞，大而密集、具有一定深度的气泡就 成为麻面。混凝土表面缺陷除影响混凝土外观效果外，对大坝体型尺寸、过流要 求将带来一定的影响， ( 2 ) 混凝土裂缝。 混凝土裂缝一般出现在坝体混凝土自身抵抗应力薄弱位置，或坝体结构最不 利位置处，如胚层层间结合处、坝块中间平行于短边、孔洞尖角处等位置，如按 照其形状和产状分i 、i i 、i i i 、i v 类裂缝，从i i v 类逐缴变大。混凝土坝裂 缝，特别是深层裂缝，将影响大坝的整体性、耐久性、安全性。 1 2 3 三峡一、二期施工存在的问蹶解决办法 ( 1 ) 针对混凝土表面缺陷，包括过流面、廊道、上下游面等外露面存在错台、麻 面和气泡等问题的解决办法。 a 模板工序施工改进： 优化模板配板设计，选用新型质量标准高的模扳，如芬兰模板、定型模板或其 它改进摸板。质量标准高的模板是提高混凝土外观质量的基础条件。 b 浇筑工序的改进 控制混凝土坍落度，确保混凝土流动性，便于振捣施工。 浇筑方法改进，尽量使用平仓法旌工，避免接头过多造成漏振。 3 华中科技大学硕士学位论文 配备充足的振捣资源和振捣人员，使振捣力量与混凝土浇筑强度相匹配，确保 混凝土及时、充分振捣 实行仓面设计制度，使混凝土浇筑施工更加规范化 加强混凝土施工管理，进一步完善混凝土浇筑工艺，提高混凝土振捣质量。 ( 2 ) 针对混凝土出现裂缝问题的解决办法。 优化混凝士施工配合比，减少混凝土胶凝材料，控制混凝土凝结时间，延长水 化热释放时间。 加强温控混凝土浇筑旆工的环节，避免出现混凝土浇筑温度超温。 混凝土冷却通水进一步细化，控制混凝土内部温度不超温。 混凝土保温措施的加强，各种新型保温材料和保温技术的运用，保温效果更佳。 1 3 国内外施工概况 本课题是国内外大坝建筑上的一个重要的长久课题。纵观国际和国内水电工程 施工，特别是一些大型水电工程均采用了高新施工技术，通过高新的技术方案和施 工工艺来获得施工质量。如伊泰普水电站，混凝土浇筑的机械化施工水平采用了世 界最先进的技术，主要混凝土入仓手段为缆机配吊罐。在模板施工上，大量采用了 混凝土预制构件、滑模施工技术，即加快了施工进度，又确保了混凝土外观质量。 在温控上采取了预冷低温混凝土施工技术：通过三个系统( 风冷、加冰、冷水) 将混 凝土预冷到6 ，再送入仓面。为加快混凝土散热，尽可能采用小分块仓位施工方 案，浇筑后也采用了用冷水进行通水降温等措旌。防止混凝土超温，诱发混凝土裂 缝的产生【1 1 。 再比如我国小浪底水电工程，是一项设计新、管理新、设备新、技术新、工艺 新的大型水电工程。在混凝土施工，采用了许多新型模板施工技术，大量使用了多 卡模板和顶拱钢模台车，边坡混凝土施工中采用了滑模旌工技术。混凝土外观质量 很好。在温控技术上，也采用预冷混凝土施工技术：混凝土在拌和楼预冷到7 1 0 ，浇筑后混凝土表面主要采取养护措施进行降温，冬季施工时采用燃油喷灯加温， 4 华中科技大学硕士学位论文 浇筑温度不低于5 。8 ，避免混凝土过冷而冻裂，浇筑后加盖塑料保温板进行 保温啪。 国内有一些工程因施工技术措施不到位出现了混凝土缺陷和裂缝。如葛洲坝一 期工程施工中，施工技术措施不配套：采用皮带机输送混凝土进行浇筑，仓内无大 的振捣设备，全部采用人工振捣，振捣跟不上混凝土入仓速度，使坝体混凝土出现 蜂窝麻面嘲。还有侵窝水库大坝，原采用柱状法施工，有温控要求，后改为皮带机 入仓浇筑混凝土，取消了温控要求，混凝土内部最高温升达到4 0 5 0 ，混凝土内 部温度过高，致使坝体产生了大量裂缝嘲。包括正在旌工建设中的三峡工程也一度 产生了混凝土裂缝，2 0 0 0 年1 0 1 2 月相继在三峡二期泄洪坝段上游面v 5 6 m 处发 现了8 条竖向裂缝，经分析表明裂缝产生的原因是：后期坝面在冬天未采取保温措 施，在气温骤降期间，混凝土表面区域出现了超过混凝土抗拉极限强度的水平拉应 力。针对三峡工程混凝土出现的裂缝及时进行了处理，但花费了大量的人力物力和 资源 4 1 。2 0 0 1 年，国务院三峡工程质量专家组来三峡工地检查，对三峡泄洪坝段出 现的裂缝及处理情况予以高度重视，强调要认真分析原因，吸取教训，并认真处理。 中国科学院院士、质量专家组副组长潘家铮指出：混凝土出现裂缝要采取措施予以 预防，并克服松懈和麻痹的思想，高度重视裂缝问题嘲。 纵贯国内外大坝混凝土施工技术，对混凝土缺陷、裂缝等质量问题进行了专门 研究，消除混凝土缺陷的产生，首先混凝土施工的原材料要满足各项要求，施工技 术措施要配套，各施工环节要规范顺畅，混凝土模板、混凝土拌和、运输、振捣都 要严格控制。混凝土裂缝的预防主要从温控技术措施上进行优化并从严控制，混凝 士浇筑施工温度、坝体成形后内部温度要控制在一定的范围，采取的技术方案为： 通水冷却、表面护理、气温变化时的保温、控制上下层温差、坝体体形结构合适等 都是预防裂缝的重要措施。当然，混凝土裂缝产生的原因很复杂，涉及到的因素和 环节很多，温控混凝土的防裂是一项长久、深远的工作，留给人们的研究空间还很 多很多。但应该注意，首先要有不断技术创新的态度，另外要有一套严格的施工管 理制度，确保制度的执行力度，只有不断的改进，才能不断地提高施工质量【6 】 7 1 8 1 。 5 华中科技大学硕士学位论文 1 4 本课题内容安排 本文是在三峡一、= 期工程施工情况的基础上，通过对三峡三期工程中混凝土 施工模板、混凝土浇筑和温控施工等工序环节的探讨，来研究解决混凝土表面缺陷 和混凝土裂缝问题的办法。论文分四章： 第一章绪论，介绍课题背景、意义以及国内外的研究近况。 第二章研究如何从混凝士各施工环节( 主要是模板工序和浇筑工序环节) 上采 取措施来解决混凝土表面缺陷问题。 第三章研究如何从混凝士温控施工环节上采取措施来避免出现混凝土裂缝问 题。 第四章介绍三峡工程混凝土表面缺陷的处理技术。 第五章论文总结。 6 华中科技大学硕士学位论文 2 混凝土表面缺陷的预防 2 1 混凝土表面缺陷的危害 三峡一、二期工程出现的混凝土表面缺陷主要有错台、麻面和气泡等。 混凝土表面缺陷影响混凝土外观效果，对于混凝土过流面存在缺陷将无法满 足过流要求，严重的缺陷还会影响大坝运行安全，混凝土表面麻面和气泡缺陷部 位为混凝士薄弱环节，气孔发育，混凝土强度不均匀，容易在水中和大气中受到 侵蚀和破坏，有时也诱发混凝土裂缝。重要部位混凝土表面缺陷需要专门进行处 理，将增加工程投入。 2 混凝土表面缺陷产生的原因 在三峡一、二期工程中，混凝土表面缺陷产生的原因较多，主要原因是： ( 1 ) 混凝土施工措施不配套的问题，是三峡一、二期工程主要存在的问题， 表现在： 。 a 模板配板不合理，对于外观标准较高的部位使用了一些散装钢模板和木模 板，其平整度和光洁度无法满足外观要求，浇筑后混凝土表面存在错台现象。 b 模板与混凝土浇筑强度不相匹配。二期工程大部分采用塔带机入仓浇筑施 工，混凝土浇筑强度1 5 0 m 3 h ，当使用散装模板或木模板时，模板刚度无法满 足混凝土的侧压力，出现跑模和走样，模板底口漏浆，混凝土表面形成错台和麻 面。 c 浇筑仓位振捣能力不足或人员数量不够，振捣能力与混凝土浇筑强度不匹 配，容易因振捣跟不上造成漏振和欠振，从而出现麻面和气泡，在三峡一、二期工 程中，也没有一个明确的规定要求混凝土浇筑施工时需要配备多少资源。 ( 2 ) 坍落度损失过大的问题：一、二期旋工中，塔带机的仓位坍落度损失太 大，坍落度的损失未采取有效的措施予以解决。混凝土入仓后因坍落度太小，流 7 华中科技大学硕士学位论文 动性较差，无法振捣密实，形成混凝土表面麻面和气泡。 ( 3 ) 混凝土浇筑方法不太合理，使用了过多的台阶法浇筑方法。使用台阶法 施工的原因是：仓位振捣能力不足，降低了混凝土施工强度：仓位混凝土胚层厚 度为5 0 c m ，胚层覆盖时间较长，为避免混凝土时间过长而采取台阶法施工。根 据统计资料，二期工程有5 0 左右的仓位采用台阶法浇筑，采用台阶法施工时， 仓内混凝土接头台阶过多，容易因台阶混乱和层次不清楚造成漏振，因而造成混 凝土表面麻面和气泡。 ( 4 ) 施工和管理上的不精细和不完善也是三峡一、二期工程一个主要问题，表 现在浇筑振捣工艺措施不到位造成了混凝土表面出现麻面和气泡。 2 3 三峡三期工程对混凝土表面缺陷的预防措施 针对三峡一、二期工程存在的混凝土表面缺陷问题，采取了相应的预防措施： 2 3 1 进一步优化模板配板设计 针对模板配板不合理，散装模板过多，表面平整度无法满足外观要求，散装 模板本身刚度无法满足混凝土浇筑但口压力的情况，采取的措施是在三期工程中进 一步优化模板配板设计，选用新型质量标准高的模板，如芬兰模板、廊道预制模板、 过流面定型模板和其它工艺改进模板。该模板平整度和光洁度满足施工设计要求， 模板刚度也能也混凝土浇筑施工强度相匹配。质量标准高的模板是提高混凝土外观 质量的基础条件。 上述新型的高质量模板施工技术如下： 2 3 1 1 芬兰模板 在三峡三期工程中，大量使用了芬兰模板。芬兰模板框架和支撑系统均使用 普通多卡模板，面板采用芬兰板，芬兰板表面光洁、平整度好，可重复周转使用， 模板拆除后外观质量较好。芬兰模板主要用于外观质量要求高的部位，如：厂房上、 下游承重墙。 ( 1 ) 芬兰模板构造 8 华中科技大学硕士学位论文 芬兰模板由芬兰面板、支撑系统、连结件和锚固件组成。芬兰模板构造见图 2 1 ： a 面板： 采用芬兰板贴于平面钢板上面，芬兰板厚度一般为2 c m ，平面钢面板为5 m m 厚钢板板面与6 m m 厚钢板筋板焊接而成。面板均按相同的孔眼模数在四边设有连 接孔，在中间筋板上也布置了与竖围令连接的连接孔，同时面板表面与浇筑高程 配套布置了锚筋孔。 b 支撑系统：主要由工作平台支架、竖围令、轴杆、连接模件、支架组成。 c 连接件：连接件主要包括u 型卡、钩头螺栓，s 调节件和l 调节件。u 型 卡用于模板间连接。 图2 1 芬兰模板构造图( 单位；m m ) d 钩头螺栓：平面模板上用于面板与竖支撑之间的连接。键槽模板有两种 钩头螺栓，小钩头螺栓用于键槽面板与次围令的连接，大钩头螺栓用于次围令与 9 华中科技大学硕士学位论文 竖支撑之间的连接；s 调节件和l 调节件用于面板的上下调节，其中s 件用于平 面模板系统，l 调节件用于键槽模板系统。 e 锚固件主要由锚锥、b 7 螺栓和锚筋、塑料杯套组成。承担模板所受混凝 土侧压力。 ( 2 ) 芬兰模板的安装 a 起始仓预埋定位锥 根据仓位配板图及锚筋布置图，利用小钢模或多卡起始浇筑装置或多卡无腿 支架浇筑3 o m 起始仓，并利用定位木条预埋定位锥、挠形锚筋及b 7 螺栓，准备 好第一层悬挂锚固点。必须浇筑3 o m 层高后方可悬挂芬兰模板支架。 从仓位末端或仓位转角处开始，根据模板配板图将组装好的模板依次挂到混 凝土面上，第一次模板立模时，应使用水平仪和铅垂线，以保证立模时模板水平、 垂直。 b 模板调节 模板悬挂好后，沿整个仓位拉一条直线，用轴杆调节模板倾斜度，用高度调 节件进行竖向调节，用锤子敲打楔块，使模板贴紧混凝土面，将模板校正对直。 模板单元之间用u 型卡连接。 在面板空隙之间插入拼缝板，用大号螺母将其固定。 模板第一次立模时，面板比仓位设计线前倾l o m m ，以后各次立模时，将面 板前倾6 m m 。此时模板紧压在混凝土面上，面板涂刷脱模剂，上好定位锥及预埋 锚筋，准备开仓浇筑。 c 模板安装验收合格后，即可交付混凝土浇筑。注意浇筑过程中应避免吊罐 及入仓汽车撞击模板。 d ：模板第二次提升 第一层浇筑完成后，拆模、提升模板并悬挂在第二层悬挂锚固点上，依次类 推进行第三层及以上浇筑层的模板安装施工。 芬兰模板工艺基本上采用了多卡模板的施工技术，最大的优点是模板外观质 量好，整体刚度强，在施工中不变形和发生位移，而且拆装方便，极大地提高了 华中科技大学硕士学位论文 施工效率，确保了施工质量 9 1 1 0 1 。 2 3 1 2 廊道预制混凝土模板 ( 1 ) 预制模板构造 三期工程廊道顶拱大量采用了预制模板。根据廊道顶拱直径分为2 0 0 c m 、 2 5 0 c m 、3 0 0 c m 三种规格，为便于加工，运输及吊装，顶拱预制时均采用全断面 配筋，宽度为1 米，厚度为1 5 c m 。 ( 2 ) 廊道预制模板的加工 加工场地：预制模板必须布置有现浇砼地模，砼厚度1 5 2 0 c m ，其平整度 用3 m 直尺检查时不大于2 m m ，砼表面必须严格抹平收光，并在加工前均匀涂抹 一层0 2 m m 厚黄油。 加工方法：加工模板采用全钢结构，其加工误差不大于2 m m ，模板必须有足 够的刚度和强度，并便于施工操作，加工时采用单块加工的形式，其内外模板采 用定型钢模，可调螺栓连接，以防止加工过程模板走样和移位，砼浇筑时用插入 式振动棒振捣密实，拆模板外侧表面要及时刷毛处理。 ( 3 ) 预制廊道模板的安装 安装部位的质量控制：廊道底板部位浇筑时，严格控制收仓高程； 安装前平整度控制：预制模板吊装前，廊道两侧安装台口处提前3 4 小时 用砂浆找平，再吊装预制模板； 安装后预制模板的接缝处理：预制模板吊装好并调整到位后，对拱问缝采用 吊缝、砂浆塞缝等办法处理，以保证拱间接缝严密： 安装质量控制：预制模板吊装到位后，在两侧安装台口上加钢筋对撑，对模板 拱脚予以固定，在浇筑过程中保持两侧对称下料并禁止碰撞模板，以防止模板走样 和产生位移。 预制混凝土模板的采用，将较大地加快了施工效率，提高了混凝土外观质量( 预 制模板的外观即为坝体混凝土外观) ，目前三峡三期工程大部分廊道采用了预制混 凝土做施工模板，廊道外观质量很好，已成为三峡三期工程的一个亮点。 2 3 1 3 整体提升模板 1 1 华中科技大学硕士学位论文 ( 1 ) 整体提升模板的构造 三峡三期工程吊物井整体提升模板由面板系统、连接角模、中间框架支撑系 统、锚固支撑系统、辅助系统等部分组成。整体提升模板构造见图2 2 ， ( 2 ) 整体提升模板簏工程序 整体提升模板的施工工序如下：模板组装成型一起始仓锚固系统埋设一模板 吊装就位一锚固螺栓拧紧一角模到位一模板面板调整一角模固定一上层锚固系统 预埋一砼浇筑一角模螺栓拆除一面板脱模一角模拆除一模板提升一上层锚固螺栓 到位一模板吊装就位一依次循环。 七、隧 口 一 r t 0 1 亡r 上上口j _ 竖杆 肘撑 西扳 垫块 对捧 l 一口1 _ 叶亍一 口_ 口 一 竖杆一p 、 图2 - - 2 整体提升模板构造图 2 3 1 4 过流面定型模板( 包括厂房尾水扩散段模板、进水口渐变段模板) ( 1 ) 尾水管扩散段模板 三期厂房下游设尾水过流孔洞，体型为圆角方形。其左、右墩墙内侧模板从 2 0 + 1 5 4 0 0 m 2 0 + 1 6 7 2 5 m 段采用整体木桁架定型结构模板，木桁架定型模板构造 为： 整体木桁架模扳从2 0 + 1 5 4 0 0 m 2 0 + 1 6 7 2 5 m 段共分为三节，节与节之间预留 3 0 c m 凑合节现场钉制木板，木板需在加工厂内加工好并编号，现场钉制时要求接缝 严密，并外贴三夹板。每节又分为上下两块，第一节从2 0 + 1 5 4 0 0 m 2 0 + 1 5 7 4 0 m ( 该节模板的第一榀木桁架中心位置至最后一榀木桁架中心位置，以下同) ，长 华中科技大学硕士学位论文 3 4 m ，第二节从2 0 + 1 5 7 7 0 m 2 0 + 1 6 2 3 5 m ，长4 6 5 m ，第三节从2 0 + 1 6 2 6 5 m 2 0 + 1 6 7 2 0 m ，长4 5 5 m 。桁架模板的支撑和连接方木之间、方木与龙骨架之间等均 采用钢板穿m 1 2 螺栓连接牢固，使每块木桁架模板形成整体。模板结构( 第一节) 见图2 3 。 圈2 3 术桁架模板结构图 ( 2 ) 厂房进水口渐变段模板 a 钢模台车结构 渐变段模板采用钢模台车方案，台车采用有轨式牵引型式。 钢模台车支架顺流向分为5 组，每组由3 片焊接组成，组与组之间由z 6 3 x 6 角钢通过节点板采用螺栓连接，每组又分为上下两段。台车支架立柱、水平杆采用 2 根 1 0 槽钢肢尖对肢尖焊接形成的方柱，斜撑剪刀撑采用2 根l 6 3 x 6 角钢。钢模 台车支撑构造见图2 4 。 华中科技大学硕士学位论文 图2 4钢模台车支撑构造图( 单位；高程以h i 计，其它以c m 计) 在渐变段底板混凝土预埋轨道支柱，支柱在混凝土面预留浅槽，后期轨道拆除 后，将支柱割除，预留槽回填。 轨道采用1 1 8 工字钢，轨道与支柱采用螺栓连接。在台车支架下口焊接 1 4 a 槽钢，槽钢扣在轨道上，台车牵引采用手拉葫芦。 b 。钢模设计 渐变段模板分为底模、角模、边模1 ，边模2 和顶模。角模、边模l 及边模 2 顺流各分为5 块，每块长3 m ，对称加工，顶模顺流向分为7 块。边模1 高2 3 m ， 边模2 高4 o m ，边模底口与混凝土面搭接5 c m 。 角模、边模及顶模由5 = 6 m m 厚钢面板与钢桁架组成，钢面板后设筋板，模板 与模板之间采用m 1 8 螺栓联接。钢桁架采用型钢加工制作。 底模布置在l = 6 0 0 1 5 0 0 c m 范围，分为3 块，左右对称加工，采用木定型模 板。混凝土初凝前，拆除底模，混凝土面抹平收光。 1 4 华中科技大学硕士学位论文 渐变段模板布置见图2 5 。 图2 5渐变段模板布置图 c 调节系统 台车支架外侧设压梁，压梁由两根 1 0 槽钢焊接形成，压梁通过卡槽由销 轴与支架联系起来，每根压梁上设4 个耳板。 在角模、边模桁架外侧焊接压梁，压梁上设顶杆支铰。 顶杆安装：顶杆一端与支架上的耳板通过销钉连接，顶杆另一端与模板上的 耳板连接。模板调节通过转动顶杆来完成。 在台车支架顶部安装千斤顶，千斤顶上安装1 2 0 a 1 2 2 a 工字钢梁，钢梁调 平后安装顶模，顶模拆除时，通过调节千斤顶，使顶模靠自重力脱离混凝土面。 d 钢模台车施工顺序 钢筋施工，底模、轨道安装一第一层混凝土浇筑一台车支架下段安装一钢筋施 工，角模安装一第二层混凝土浇筑一角模拆除，钢筋施工，边模1 安装一第三层混 凝浇筑一台车支架上段安装，边模l 拆除，钢筋旌工一边模2 安装一第四、五层 混凝土浇筑一边模2 拆除一边模1 安装，钢筋施工一第六层混凝土浇筑一边模1 拆 除一角模、顶模安装，钢筋施工一第七、八层混凝土浇筑一角模、顶模及台车拆除 华中科技大学硕士学位论文 2 。3 。1 5 其它工艺改进模板 ( 1 ) 双止水片模板 在三期工程中拟推广使用带排水槽的止水片整体钢模板，面板厚度采用 5 5 m m ，以便于与组合钢模板连接使用，横围令采用2 6 3 槽钢，竖围令采用多 卡臂架。采用止水片整体钢模能确保紫铜止水片埋设质量，确保不漏浆不跑模， 提高紫铜止水片部位砼的密实性和外观质量。 ( 2 ) 廊道排水沟模板 二期工程中廊道排水沟均采用木制模板，木模板平整度、光洁和刚度不够， 在浇筑中容易跑模，排水沟成型后不平直，外观质量较差。三期工程廊道排水沟 模板采用钢制，模板连接均采用u 形卡，拆装方便，可重复周转使用5 0 6 0 次， 与木模板相比，使用成本低并能保证排水沟砼成型质量。 2 3 2 控制混凝土坍落度，防止坍落度损失过大 针对坍落度损失过大的问题，三期工程采取了适当加大出机口坍落度，来补偿 坍落度损失，并采取措施防止坍落度损失过大。 ( 1 ) 混凝土坍落度应根据建筑物性质、钢筋含量、混凝土运输方式、浇筑方法 和气候条件决定。三峡工程中分别使用了胎带机和塔带机施工方式，混凝土在塔带 机运输工程中，坍落度损失很大，从混凝土出楼到入仓，坍落度损失可达2 3 c m ， 为满足混凝土浇筑旋工的坍落度要求，在选择混凝土旋工配合比时，应考虑气候、 运输方法、运距等因素对坍落度损失的影响，机口控制坍落度比浇筑地点坍落度适 当增大。机口与仓面坍落度的差值应通过试验确定 1 1 1 。 三峡工程混凝土采用塑性和低塑性混凝土施工，依据混凝土施工规范，在浇筑 地点的混凝土坍落度符合表2 1 的规定1 2 】吲【1 4 1 。 表2 1混凝土浇筑地点的坍落度 建筑物性质 坍落度( m m ) 大体积混凝土和少筋混凝土加3 0 配筋率不超过1 的钢筋混凝土 3 0 7 0 配筋率超过1 的钢筋混凝土 7 0 9 0 三峡三期施工中混凝土出机口坍落度实际控制比浇筑地点要高l 2 c m ，其坍落 华中科技大学硕士学位论文 度控制情况见表2 2 ： 表2 2 混凝土出机口坍落度 建筑物性质 出机口坍落度( r m ) 大体积混凝土和少筋混凝土 3 0 5 0 配筋率不超过l 的钢筋混凝土 5 0 7 0 配筋率超过1 的钢筋混凝土7 0 1 2 0 ( 2 ) 为防止混凝土坍落度损失过大，要求混凝土尽快入仓，减少混凝土在仓外 滞留时间，对入仓前混凝土表面进行保温被覆盖，避免失水、风干和凝结。 2 3 3 改进浇筑方法 尽量采用平仓法施工，避免采用台阶法。国务院三峡工程质量专家组特别提出 三期工程尽量使用平仓法施工，一般塔带机施工仓位均采用平仓法施工，对于门塔 机施工的仓位仓面面积较大( 8 0 0 m 2 ) 时采用台阶法施工。为保证实施平仓法施工， 采取了一些有效的措施：配备足够的振捣力量和人员，使入仓混凝土及时振捣，提 高混凝土浇筑强度，缩短胚层覆盖时间；将胚层厚度由二期工程的5 0 c m 改为4 0 a m ， 同样缩短了覆盖时间，使平仓法施工得于广泛实施。 平仓法和台阶法介绍： ( 1 ) 平仓法浇筑。混凝土按水平层连续地逐层铺填，第一层浇完后，再浇第二 层，依次类推直至达到设计高度。它的优点是一次通仓布料，无混凝土台阶和接头， 保证了混凝土的连续性和整体性，浇筑中振捣控制容易，不会造成漏振和欠振。 ( 2 ) 台阶浇筑法。从块体短边一端向另一端铺料，边前进、边加高，逐步向前 推进并形成明显的台阶，直到把整个仓位浇到收仓高程。浇筑坝体迎水面仓位时， 应顺坝轴线方向铺料。浇筑过程中，要求台阶层次分明，浇筑能力及振捣设备的 能力决定台阶的宽度，一般台阶宽度不小于4 m ，台阶坡度不大于1 ：2 。台阶法施 工的优点是当混凝土浇筑强度跟不上时一般采用台阶法，避免混凝土接头时间过 长，出现超温或初凝。它的缺点是：混凝土台阶位置是最薄弱的部位，混凝土成 松散状，容易失水发硬，当接头时间过长时容易造成初凝。仓内混凝土接头台 阶过多，容易因台阶混乱和层次不清楚造成漏振，漏振会造成混凝土表面麻面 1 7 华中科技大学硕士学位论文 和气泡。 据资料统计，二期工程中平仓法施工仓位占仓位总数的7 0 左右，三期工程 中，平仓法施工仓位占仓位总数的8 0 以上。平仓法施工方法的广泛实施，使混 凝土层次更清晰，混凝士更连续，整体性更强，并有效解决了混凝土欠振漏振问 题，避免了麻面、气泡等混凝土表面缺陷的产生。 2 3 4 规范浇筑施工资源配置，使振捣力量与混凝土浇筑强度相匹配 针对振捣资源不足，振捣力量与混凝土浇筑强度不匹配的问题。在三峡三期过 程中，对混凝土浇筑仓位资源配置作了明确的规定，使振捣力量与混凝土浇筑强度 相匹配，确保混凝土及时、充分振捣。资源配置情况见表2 3 表2 - 3 三期混凝土施工仓位振捣资源配置表 仓位种类振捣设备浇筑人员数量 2 台8 根中1 3 0 振捣机- t - 6 ( p1 3 0 素混凝土仓位 2 0 2 2 人 振捣棒+ 6 中1 0 0 振捣棒 l 2 台8 根0 1 3 0 振捣机+ 6 ( f p 少筋混凝土仓位 1 8 2 0 人 1 3 0 振捣棒+ 6 中1 0 0 振捣棒 1 台6 ( 8 ) 根中1 3 0 振