祝家杰,鄭元?jiǎng)P

(四川二灘國(guó)際工程咨詢有限責(zé)任公司,四川 成都 610072)

1 前 言

貴州北盤江光照水電站發(fā)電廠房位于壩址右岸下游,為地面廠房,主廠房尺寸為 142m×28.1m×66.85m(長(zhǎng) ×寬 ×高 )。

廠房結(jié)構(gòu)工程于 2005年 5月 25日正式開工,2008年 1月 16日主體工程施工完畢,2008年 5月30日完成主體結(jié)構(gòu)分部工程驗(yàn)收工作。

根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)工程施工合同專用條款的約定,要求對(duì)廠房?jī)?nèi)外墻面不進(jìn)行二次裝修,采用清水混凝土工藝。2005年 6月 10日,業(yè)主在“光照水電站廠房結(jié)構(gòu)工程施工組織設(shè)計(jì)審查會(huì)”上確定廠房結(jié)構(gòu)工程高程 591.45m以上主機(jī)間及上、下游副廠房墻體等部位采用清水混凝土(混凝土外露面總計(jì)57559.4m2,設(shè)計(jì)方量約 17000m3)。

清水混凝土,即混凝土表面不加以任何裝飾,直接展現(xiàn)出水泥本身特有的原色和樸素。清水混凝土與普通混凝土相比,其表面更加平整,顏色更加一致且有一定光澤,杜絕了蜂窩麻面等質(zhì)量通病。清水混凝土施工工藝要求很高,對(duì)混凝土配合比的設(shè)計(jì),模板的選型與安拆,混凝土的澆筑、養(yǎng)護(hù)與保護(hù),以及外觀修補(bǔ)的要求非常嚴(yán)格。在水利水電工程施工領(lǐng)域,由于水工結(jié)構(gòu)體積大、體型復(fù)雜,清水混凝土應(yīng)用較少。因此,光照水電站廠房部分結(jié)構(gòu)墻面采用清水混凝土工藝,將能改變傳統(tǒng)裝修觀念,節(jié)省工程裝修投資,具有重要意義。清水混凝土工藝一般在工民建、高速公路、火電廠等工程中應(yīng)用較多,而國(guó)內(nèi)已建或在建的水電站廠房則很少采用。因此,如何確保清水混凝土施工質(zhì)量,對(duì)承包人和監(jiān)理工程師而言,都是一個(gè)新的課題。

2 施工準(zhǔn)備

為確保電站廠房結(jié)構(gòu)工程清水混凝土施工質(zhì)量滿足合同要求,在業(yè)主的建議下,由業(yè)主、監(jiān)理、施工三方抽調(diào)技術(shù)骨干成立了廠房清水混凝土質(zhì)量控制QC小組?？紤]到清水混凝土在廠房大體積混凝土施工中應(yīng)用的實(shí)例較少,為了明確本工程的清水混凝土施工工藝和質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn),QC小組參照中國(guó)建筑工程總公司編寫的《清水混凝土施工工藝標(biāo)準(zhǔn)》,并借鑒清水混凝土在工民建、高速公路及火電工程中的施工經(jīng)驗(yàn),結(jié)合光照水電站廠房施工的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,制定了《光照水電站廠房結(jié)構(gòu)工程清水混凝土質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》(見表1)。

在 QC小組制定出質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)后,承包人根據(jù)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的要求,編制上報(bào)了“光照水電站廠房結(jié)構(gòu)工程清水混凝土施工措施”和“清水混凝土施工質(zhì)量保證措施”。監(jiān)理工程師審查后,對(duì)清水混凝土施工前、施工中、施工后等階段需要重視和加強(qiáng)控制的地方一一指出,并要求承包人在清水混凝土區(qū)域施工前先在廠房其它部位進(jìn)行清水混凝土試驗(yàn)。

表1 光照水電站廠房結(jié)構(gòu)工程清水混凝土質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)過承包人的多次配合比試驗(yàn)及經(jīng)試驗(yàn)墻的驗(yàn)證,最終確定了光照水電站清水混凝土的推薦施工配合比(包括泵送 C20、泵送 C25、泵送 C 30三種),具體的參數(shù)見表2。

表2 光照水電站清水混凝土推薦施工配合比

說明:水為光照西泌河施工供水系統(tǒng)供應(yīng)的生產(chǎn)用水,水泥為貴州普定明達(dá)水泥有限公司生產(chǎn)的“明鷹”牌 P.O42.5普通硅酸鹽水泥,粉煤灰為貴州安順火力發(fā)電廠生產(chǎn)的二級(jí)灰,外加劑為緩凝高效減水劑型號(hào)為 HJUNF-2H,砂石骨料為光照水電站八九聯(lián)營(yíng)體生產(chǎn)的人工砂石骨料。原材料各項(xiàng)指標(biāo)均符合相關(guān)規(guī)范的要求。

經(jīng)過對(duì)人員、技術(shù)、材料及設(shè)備等各方面的精心準(zhǔn)備,2006年 3月 10～12日,承包人在廠房拌和樓附近澆筑了三個(gè)清水混凝土試驗(yàn)墻(尺寸為 300cm×60cm×300cm),對(duì)清水混凝土的配合比、模板安裝、混凝土振搗、養(yǎng)護(hù)等工序進(jìn)行工藝試驗(yàn)。經(jīng)對(duì)拆模后的混凝土進(jìn)行觀察、尺量,并對(duì)三種標(biāo)號(hào)清水混凝土配合比試驗(yàn)墻的外觀進(jìn)行對(duì)比分析,得出以下結(jié)論:標(biāo)號(hào)為 C20的混凝土墻外觀偏黑、氣泡較多;標(biāo)號(hào)為 C25、C30的混凝土墻外觀偏灰白、氣泡很少。高標(biāo)號(hào)的混凝土外觀明顯比較低標(biāo)號(hào)的外觀好。

雖然設(shè)計(jì)圖紙中明確廠房結(jié)構(gòu)工程在高程591.45m以上主機(jī)間及上、下游副廠房墻體等部位的混凝土標(biāo)號(hào)為 C20,但是從試驗(yàn)墻的試驗(yàn)表明,如果采用 C20的混凝土配合比,其外觀顏色偏黑、混凝土表面氣孔多,不能滿足清水混凝土的外觀要求。因此,經(jīng)參建四方召開專題討論會(huì),業(yè)主決定,為了保證廠房清水混凝土的外觀效果,綜合考慮經(jīng)濟(jì)利益(標(biāo)號(hào)提高將增加費(fèi)用),在實(shí)際施工中使用泵送C25(二級(jí)配)配合比,這樣既能保證清水混凝土施工質(zhì)量,又可以避免增加太多的投資。增加的費(fèi)用將按合同變更方式處理。

在成功進(jìn)行工藝試驗(yàn)后,經(jīng)專題會(huì)議討論通過,為保證混凝土外觀質(zhì)量盡可能一致、均勻,經(jīng)到工地附近的鎮(zhèn)勝高速公路工地進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)后,承包人確定選用大模板方案,并針對(duì)具體的澆筑部位,確定了大面積墻體(如主機(jī)間、安裝間、裝卸場(chǎng)、GIS開關(guān)站墻體等)模板采用北京卓良模板廠生產(chǎn)的 DP180懸臂模板,面板為 21mm厚(尺寸 3.0m×3.2m)的VISA(維薩)板,用塔機(jī)配合安裝就位;對(duì)于上、下游副廠房邊墻,由于受到墻體分層澆筑的高度限制,則采用 21mm厚的竹膠板作為模板,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行裁剪,現(xiàn)場(chǎng)安裝。模板支撐采用 φ48焊接鋼管腳手架。梁、板、柱及牛腿部位的模板使用竹膠板,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)尺寸加工組模。

3 施工質(zhì)量控制過程及措施

經(jīng)過充分準(zhǔn)備后,正式的清水混凝土澆筑于2006年 5月從安裝間的上、下游墻開始。但是,由于承包人現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員對(duì)清水混凝土的具體施工方法還不十分了解,現(xiàn)場(chǎng)管理人員對(duì)清水混凝土的質(zhì)量管理有疏忽,導(dǎo)致 2006年 5月份至 6月份期間澆筑的安裝間上、下游墻清水混凝土在拆模后發(fā)現(xiàn)有較多的外觀質(zhì)量問題,具體表現(xiàn)在:

(1)拆模后外觀色澤不一致,表面有氣孔;

(2)部分采用溜槽入倉(cāng)的混凝土骨料分離,在振搗不充分的情況下,外觀有蜂窩、麻面等缺陷;

(3)模板拼縫不緊,導(dǎo)致新、老混凝土施工縫出現(xiàn)漏漿和錯(cuò)臺(tái)。

2006年 6月 20日,QC小組成員對(duì)前期施工的廠房安裝間右側(cè)墻及上、下游墻高程 591.45～598.0m間的墻面混凝土進(jìn)行檢查,結(jié)果見表3。

表3 廠房安裝間上下游墻混凝土質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)已澆筑清水混凝土的外觀質(zhì)量檢查結(jié)果,QC小組對(duì)未達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求的問題進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果見表4。

從表4可以看出,影響清水混凝土質(zhì)量的主要問題是觀感和形狀質(zhì)量缺陷,占到總問題的77.2%。對(duì)造成問題的主要原因,QC小組采用以下關(guān)聯(lián)圖進(jìn)行了分析(見圖1、2)。

從上述關(guān)聯(lián)圖中,QC小組找出了 19個(gè)末端因素,并分析出 6個(gè)要因(見表5)。

通過要因分析,QC小組找到了導(dǎo)致清水混凝土外觀質(zhì)量問題的主要原因,針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工情況制定了相應(yīng)的對(duì)策(見表6)。

表4 前期清水混凝土未達(dá)到質(zhì)量要求的問題頻率統(tǒng)計(jì)

根據(jù)表6經(jīng)專題會(huì)議討論,監(jiān)理工程師和承包人針對(duì)可能導(dǎo)致清水混凝土外觀質(zhì)量問題的因素采取了以下對(duì)應(yīng)措施:

圖1 清水混凝土觀感缺陷原因關(guān)聯(lián)圖(深色背景為主要原因)

圖2 清水混凝土形狀缺陷原因關(guān)聯(lián)圖(深色背景為主要原因)

(1)砂石料含水率波動(dòng)問題。廠房結(jié)構(gòu)工程所用的砂石骨料由業(yè)主委托八九聯(lián)營(yíng)體生產(chǎn)供應(yīng),骨料堆放在小河渣場(chǎng)平臺(tái)料場(chǎng)。按照八九聯(lián)營(yíng)體的投標(biāo)承諾,只有成品砂才有彩鋼板屋頂遮蓋,而小石、中石、大石是露天堆放的。因小石、中石的料堆面積過大,無法搭設(shè)簡(jiǎn)易遮蓋設(shè)施,因此,平日堆放在料場(chǎng)的骨料無法避免含水率波動(dòng)問題。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,為最大限度地保證骨料在進(jìn)入拌和機(jī)前保持一定的含水率,承包人在拌和系統(tǒng)的料堆上方搭設(shè)了固定的鋼板棚,遮蓋骨料倉(cāng)內(nèi)的砂石料。同時(shí),規(guī)定砂石料經(jīng)堆放自然脫水 3天以上才能使用。

通過采取上述措施,基本解決了含水率波動(dòng)問題。另外,監(jiān)理工程師要求承包人加大砂石料含水率檢測(cè)頻率,從原來的每班一次增加到每班三次,并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果動(dòng)態(tài)調(diào)整混凝土攪拌加水量,從而保證了混凝土的坍落度控制在允許偏差范圍內(nèi)。

(2)模板縫隙不嚴(yán)密產(chǎn)生漏漿問題。根據(jù)其它工程的經(jīng)驗(yàn),為解決模板縫隙不嚴(yán)密的問題,要求承包人在模板四周側(cè)面粘貼雙面膠后才進(jìn)行安裝,少量模板縫隙則用專用膩?zhàn)友a(bǔ)縫。通過現(xiàn)場(chǎng)的旁站觀察,采取對(duì)應(yīng)措施后安裝的模板在澆筑過程中基本上達(dá)到了不漏水、不漏漿的效果。

(3)混凝土振搗時(shí)間不足或過長(zhǎng)問題。針對(duì)因混凝土振搗時(shí)間不足而出現(xiàn)的蜂窩、麻面及表面氣泡問題,監(jiān)理工程師組織承包人分別澆筑兩根柱子進(jìn)行振搗時(shí)間對(duì)比試驗(yàn),即分別采用了35s、38s、42s、45s時(shí)間進(jìn)行振搗對(duì)比試驗(yàn),拆模后檢查不同振搗時(shí)間混凝土表面質(zhì)量。試驗(yàn)表明,振搗時(shí)間為42s的混凝土表面無砂帶、氣泡孔最少?？紤]到澆筑上、下游墻時(shí)倉(cāng)面較大,為避免發(fā)生振搗時(shí)間不足的問題,最終確定混凝土的合理振搗時(shí)間范圍為 42～44s。在實(shí)際施工過程中,要求施工單位加強(qiáng)對(duì)一線振搗工人的技術(shù)交底,必須嚴(yán)格按要求時(shí)間進(jìn)行振搗,做到嚴(yán)防少振、避免過振。

表5 清水混凝土外觀質(zhì)量問題的要因確認(rèn)

表6 清水混凝土外觀質(zhì)量問題對(duì)策

(4)澆筑混凝土?xí)r砂漿飛濺到部分模板的問題。為減少混凝土振搗時(shí)砂漿飛濺,在澆筑時(shí),要求施工人員先用彩條布遮蓋未被混凝土覆蓋的部分模板面,待澆筑到時(shí)再移走彩條布,防止振搗時(shí)砂漿粘附到模板面,避免拆模后粘附砂漿脫落致使混凝土出現(xiàn)麻面的情況。同時(shí),在混凝土澆筑過程中,要求倉(cāng)面施工人員注意對(duì)模板的保護(hù),避免在走動(dòng)過程中把砂漿帶到模板上。

(5)模板圍柃間距大的問題。鋼模板的強(qiáng)度較高,一般情況下模板圍柃的間距為 45cm左右。但清水混凝土的梁、柱模板采用的是膠合板材模板,外觀精度要求很高,如果仍然按照常規(guī)的鋼模板圍柃間距來布置清水混凝土模板的圍柃,必然出現(xiàn)因間距過大、圍柃剛度不足而導(dǎo)致混凝土入倉(cāng)后發(fā)生微脹變形的情況,造成梁、柱垂直度或截面尺寸超標(biāo)。

為解決這一問題,通過受力計(jì)算分析和現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比試驗(yàn),最終確定清水混凝土梁、柱模板的圍柃間距為 15～18cm。雖然加大了立模階段的工作量,工效有所降低,但解決了因圍柃剛度不足而導(dǎo)致混凝土變形的問題。

(6)模板底部與下層混凝土接縫不嚴(yán)密的問題。由于下層混凝土的細(xì)微變形,會(huì)使安裝上層模板時(shí)底部接縫不嚴(yán)密,導(dǎo)致混凝土上下層間錯(cuò)臺(tái),影響混凝土外觀質(zhì)量。經(jīng)過多次嘗試,并借鑒其他施工單位的經(jīng)驗(yàn),承包人最終確定采用砂輪機(jī)打磨掉影響模板底部嚴(yán)密的下層混凝土的處理辦法。實(shí)踐證明,經(jīng)打磨后的下層混凝土在上層模板安裝后基本上達(dá)到模板底部接縫不透光的要求,從而解決了接縫不嚴(yán)密的問題。

4 工作總結(jié)

在 QC小組的技術(shù)指導(dǎo)下,承包人加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理力度,現(xiàn)場(chǎng)工人施工水平不斷提高,后續(xù)的清水混凝土施工非常順利。

根據(jù)已制定的檢查項(xiàng)目、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和檢查方法,QC小組對(duì)已完工的主廠房及安裝間 591.45m高程以上周邊墻、608.65m高程以上排架柱清水混凝土進(jìn)行了抽樣檢查,檢查結(jié)果見表7。

表7 廠房清水混凝土質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果

各項(xiàng)檢測(cè)數(shù)據(jù)表明,抽樣檢查的清水混凝土表面平整光滑、色澤均勻,無碰損和污染,檢驗(yàn)合格率達(dá)到 93.1%,實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。實(shí)踐表明,通過 QC小組活動(dòng),在承包人及監(jiān)理工程師的共同努力下,廠房清水混凝土質(zhì)量控制取得了明顯的效果,清水混凝土外觀質(zhì)量滿足了合同要求。

5 結(jié)束語

通過參建四方抽調(diào)技術(shù)骨干成立 QC小組,進(jìn)行 QC活動(dòng),集思廣益,在承包人和監(jiān)理工程師的共同努力下,光照水電站廠房結(jié)構(gòu)工程清水混凝土的施工質(zhì)量控制達(dá)到了預(yù)期目標(biāo),滿足合同要求,并積累了寶貴的水電廠房清水混凝土施工經(jīng)驗(yàn)。

通過對(duì)清水混凝土施工全過程的研究、分析,監(jiān)理工程師認(rèn)為:

(1)設(shè)計(jì)圖紙要求的廠房清水混凝土標(biāo)號(hào)為C20,但是為了達(dá)到清水混凝土外觀要求,經(jīng)業(yè)主同意,實(shí)際施工中采用了 C 25泵送混凝土,混凝土內(nèi)在質(zhì)量超過了設(shè)計(jì)要求,外觀質(zhì)量滿足了清水混凝土的要求,但是,也造成了工程費(fèi)用的增加。監(jiān)理工程師認(rèn)為,如果為了追求外觀質(zhì)量而提高混凝土標(biāo)號(hào),將導(dǎo)致費(fèi)用的大幅度增加,與通過澆筑清水混凝土減少后期裝修費(fèi)用的初衷相違背。然而,如果澆筑 C20混凝土,則出現(xiàn)混凝土外觀質(zhì)量與清水混凝土要求有一定的距離的情況。因此,清水混凝土的效果與成本難以做到平衡。

(2)清水混凝土需要安裝較大面積的懸臂模板,需要垂直起吊設(shè)備的配合,這就限制了它的澆筑部位只能局限于墻體或大的直立面,因此在水電站的使用范圍有限。

(3)由于清水混凝土對(duì)模板要求較高,一般情況下,模板周轉(zhuǎn)使用二三次就要修復(fù)或報(bào)廢,相對(duì)于傳統(tǒng)的鋼模板,將大幅增加承包人的成本支出。

(4)清水混凝土倉(cāng)面準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)操作工人的要求高,后期還需要進(jìn)行表面處理,對(duì)混凝土施工工期有一定的影響,需要用時(shí)間來換取質(zhì)量,難以做到既好又快。

受工期和費(fèi)用的制約,光照水電站廠房結(jié)構(gòu)工程清水混凝土施工未能對(duì)如何提高較低標(biāo)號(hào)清水混凝土的表面光澤、如何有效加快清水混凝土施工進(jìn)度進(jìn)行深入、詳細(xì)的研究。如果今后遇到類似的工程,在不需要增加太多費(fèi)用的前提下,施工單位可在模板設(shè)計(jì)、混凝土配合比設(shè)計(jì)、脫模劑選擇等方面做進(jìn)一步的研究。

[1]中國(guó)建筑工程總公司.清水混凝土施工工藝標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2005.