石 沖 蔡 勇 吳彬彬

(1.新疆大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830091；(2.中國葛洲壩集團(tuán)三峽建設(shè)工程有限公司，湖北 宜昌 443000)

長龍山抽水蓄能電站下水庫工程進(jìn)出水口過流面承擔(dān)抽水和放水時(shí)的過流任務(wù)，要承受排水發(fā)電時(shí)巨大壓力水流的劇烈沖刷。建設(shè)單位要求施工單位必須保證主體工程混凝土質(zhì)量評定優(yōu)良率達(dá)到95%以上，且必須確保進(jìn)出水口過流面混凝土外觀質(zhì)量優(yōu)良。而2020年3—5月混凝土單元評定總體優(yōu)良率僅達(dá)到92.5%，無法滿足建設(shè)單位要求，故將提高進(jìn)出水口過流面混凝土評定優(yōu)良率作為本次課題的研究與實(shí)踐內(nèi)容，設(shè)定目標(biāo)值為95%。

1 工程概況

長龍山抽水蓄能電站下庫進(jìn)出水口位于山河港轉(zhuǎn)彎處，距下水庫右壩頭約700m處，采用側(cè)向豎井式結(jié)構(gòu)[1]。三個(gè)進(jìn)出水口平行布置，體型相同，軸線方向N76°W，軸線間距離為22.5m，沿蓄水水流方向依次為進(jìn)水渠、攔污柵段、擴(kuò)散段、平方段、閘門井段和漸變段。攔污柵和擴(kuò)散段為箱形混凝土結(jié)構(gòu)，總長44.5m，其中攔污柵段長10m，擴(kuò)散段長34.5m。每個(gè)進(jìn)出水口凈寬(不含分流墩厚度)16.5m，凈高9.0m，經(jīng)擴(kuò)散段漸變?yōu)?.8m×6.0m的矩形孔口。進(jìn)出水口前端設(shè)置5道防渦梁，斷面尺寸1.0m×1.5m，間距1.0m。

擴(kuò)散段由2個(gè)分流墩分成3孔，孔口首端凈寬5.5m，墩厚1.5m，高9.0m，墩尾處厚0.5m。墩頭為半徑0.5m的半圓，墩尾為圓弧曲線。

平方段沿中心線水平方向長40.465m，襯砌厚度1.0m，流道尺寸為6.0m×4.8m。閘門井段沿中心線水平方向長7.96m，流道尺寸為6.0m×4.8m。漸變段沿中心線水平方向長8.957m，流道斷面沿蓄水方向由6.0m×4.8m矩形斷面變?yōu)橹睆?.0m圓形斷面。

2 評定優(yōu)良率不高的原因

2.1 原因分析

通過查看評定資料及現(xiàn)場查勘發(fā)現(xiàn)，混凝土評定優(yōu)良率低的原因是四項(xiàng)混凝土工序(外觀、鋼筋、澆筑、基礎(chǔ)面及施工縫)評定等級為合格，不符合監(jiān)理單位評定優(yōu)良的要求。通過累計(jì)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)(見表1)，外觀合格占比較高，占混凝土評定優(yōu)良率較低原因的62.3%，確認(rèn)為問題癥結(jié)所在。

表1 原因調(diào)查分析累計(jì)占比統(tǒng)計(jì)

2.2 技術(shù)路線研究

為了給本次研究與實(shí)踐尋找理論依據(jù)和實(shí)踐技術(shù)支撐，盡快找到影響進(jìn)出水口過流面混凝土外觀質(zhì)量的影響因素，并確定對應(yīng)的防治對策，以本次研究的相關(guān)詞“抽水蓄能”“進(jìn)出水口”“過流面”“混凝土”為主題或關(guān)鍵詞在知網(wǎng)進(jìn)行搜索，得到的近5年相關(guān)業(yè)內(nèi)研究成果比較有限，張從聯(lián)等[2]對惠州抽水蓄能電站進(jìn)行了模型試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)進(jìn)出水口與水平彎段之間直線洞段的長度需要大于40倍引水洞洞徑才能滿足各流道均勻分流的要求。本次課題所涉及的進(jìn)出水口與水平彎段之間的直線洞段長度僅30m，未達(dá)到均勻分流條件，因此本次研究與實(shí)踐的進(jìn)出水口水流狀態(tài)為紊流。

查閱知網(wǎng)“紊流”條件下的水力狀態(tài)及其對混凝土狀態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)國內(nèi)大部分研究僅涉及進(jìn)出水口紊流狀態(tài)所形成的漩渦對攔污柵和防渦梁的傷害分析，其水力結(jié)構(gòu)模型為理想狀態(tài)下的玻璃面結(jié)構(gòu)或室內(nèi)等比例理想模型，對本次課題研究中所涉及的進(jìn)出水口過流面混凝土分層分段施工[3-4]作業(yè)面具體情況不相符，對于高水頭大流量作用下進(jìn)出水口過流面混凝土及其施工縫的外觀質(zhì)量在不優(yōu)良或略有瑕疵的狀態(tài)下是否會(huì)受到水流滲透及沖刷作用尚未可知，無法獲得已經(jīng)證明可行性的研究理論支撐。

基于以上文獻(xiàn)查閱與情況分析，確定本次課題的原因分析和對策制定是一次具有突破性與創(chuàng)新性的研究與實(shí)踐，需要依靠現(xiàn)有的管理經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場施工技術(shù)措施進(jìn)行實(shí)踐。

2.3 末端因素查找

基于全面質(zhì)量管理理論思想[5]，運(yùn)用5M因素分析方法[6]，即從“人、機(jī)、料、法、環(huán)”五個(gè)影響因素出發(fā)，結(jié)合《水工混凝土施工規(guī)范》(SL 677—2014)、《水工混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5144—2015)、《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50080—2016)等相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)場管理規(guī)定要求，以魚骨圖的形式進(jìn)行關(guān)聯(lián)性分析，針對發(fā)現(xiàn)的問題癥結(jié)進(jìn)行細(xì)致研究和解剖，根據(jù)施工方案和現(xiàn)場實(shí)際管理情況與資源調(diào)度情況，分析問題產(chǎn)生的可能性(見圖1)，最終確認(rèn)了六個(gè)末端因素：

圖1 “5M因素法”魚骨圖關(guān)聯(lián)性原因分析

人的因素：培訓(xùn)交底次數(shù)少。

機(jī)械設(shè)備與機(jī)器的因素：來料運(yùn)輸時(shí)間過長。

材料的因素：混凝土坍落度過大。

在配制砂漿過程中摻用了再生細(xì)骨料，且再生細(xì)骨料占骨料總質(zhì)量30%以上的建筑砂漿稱為再生砂漿[15]。再生砂漿包括再生砌筑砂漿、再生抹面砂漿等。相對于普通砂漿而言，再生砂漿具有密度小、需水量大、內(nèi)養(yǎng)護(hù)等特點(diǎn)[16]。

方式方法的因素：抹面質(zhì)量不符合要求。

環(huán)境的因素：一是施工面日間氣溫較高；二是防雨措施不到位。

2.4 要因確認(rèn)

2.4.1 培訓(xùn)交底次數(shù)少

以檢查培訓(xùn)資料及培訓(xùn)次數(shù)的方式，確認(rèn)是否滿足每月至少組織培訓(xùn)2次及開倉前進(jìn)行作業(yè)質(zhì)量交底的管理要求，結(jié)果發(fā)現(xiàn)質(zhì)量保證部門已根據(jù)相關(guān)制度質(zhì)量控制要求，組織現(xiàn)場人員開展班組培訓(xùn)以及開倉前質(zhì)量交底工作，并進(jìn)行了簽字確認(rèn)。確認(rèn)該因素為非要因。

2.4.2 混凝土來料運(yùn)輸時(shí)間長

現(xiàn)場跟蹤調(diào)查混凝土攪拌車從出機(jī)口至入倉所用時(shí)間(見表2)，最長時(shí)間為57min，符合最長時(shí)間不超過90min的《水工混凝土施工規(guī)范》(SL 677—2014)及相關(guān)技術(shù)文件要求。確認(rèn)該因素為非要因。

表2 混凝土來料運(yùn)輸時(shí)間統(tǒng)計(jì)

2.4.3 混凝土坍落度過大

要求試驗(yàn)室專業(yè)人員根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》(DL/T 5144—2015)相關(guān)要求，現(xiàn)場取樣調(diào)查混凝土入倉坍落度損失情況(見表3)；根據(jù)《普通混凝土拌合物性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50080—2016)相關(guān)要求，檢測混凝土坍落度是否超標(biāo)或不穩(wěn)定。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，坍落度平均值符合規(guī)范要求，合格率100%，未發(fā)生異常變化。確認(rèn)該因素為非要因。

表3 混凝土出機(jī)口至入倉坍落度變化統(tǒng)計(jì)

2.4.4 抹面質(zhì)量不符合要求

跟蹤現(xiàn)場混凝土澆筑過程發(fā)現(xiàn)，振搗之后抹面不及時(shí)，未做到邊收面邊抹面，收面質(zhì)量較差，不符合抹面平整、光潔的規(guī)范要求。抹面質(zhì)量差導(dǎo)致外觀評定合格，影響單元優(yōu)良率整體評定。確認(rèn)抹面質(zhì)量不符合要求是要因。

2.4.5 施工面氣溫較高

查詢了3—5月進(jìn)出水口現(xiàn)場施工記錄，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析(見表4)日平均氣溫為17.3℃<18℃，符合《水工混凝土施工規(guī)范》(SL 677—2014)要求的澆筑溫度，極端氣溫未進(jìn)行施工，施工面日均氣溫較低，且澆筑時(shí)間一般為下午或夜間。確認(rèn)該因素為非要因。

表4 施工現(xiàn)場記錄氣溫統(tǒng)計(jì)分析

2.4.6 防雨措施不到位

根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》(SL 677—2014)相關(guān)要求，現(xiàn)場檢查是否購置防雨布及澆筑過程是否做好防雨措施[7]。跟蹤現(xiàn)場混凝土備倉及澆筑過程發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場未采取有效防雨措施，導(dǎo)致澆筑外觀質(zhì)量較差。不符合施工方案中關(guān)于開倉前做好防雨措施，澆筑中跟進(jìn)覆蓋防雨的規(guī)定要求。確認(rèn)該因素為要因。

經(jīng)過末端因素的分析確認(rèn)，找出了兩個(gè)造成進(jìn)出水口混凝土評定優(yōu)良率低的主要因素：一是抹面質(zhì)量差；二是防雨措施不到位。

3 采取的措施

根據(jù)以上分析得到的兩個(gè)主要因素，按照5W2H分析方法制定出相應(yīng)對策和實(shí)施措施，以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。具體措施如下。

3.1 針對抹面質(zhì)量差進(jìn)行5W2H分析

日期(When)：7月30日。

地點(diǎn)(Where)：進(jìn)出水口施工現(xiàn)場。

問題(What)：抹面質(zhì)量差。

目標(biāo)(Why)：提升抹面質(zhì)量至無明顯氣泡產(chǎn)出。

責(zé)任人員(Who)：專職質(zhì)量管理人員。

對策(How)：開展專題培訓(xùn)會(huì)議，現(xiàn)場收面作業(yè)專人追蹤。

實(shí)施措施(How Much)：質(zhì)量專職管理人員組織現(xiàn)場施工管理及作業(yè)班組人員開展了混凝土專題質(zhì)量培訓(xùn)工作，并對前期存在的質(zhì)量問題召開了分析總結(jié)會(huì)議，提升后續(xù)施工質(zhì)量水平。

現(xiàn)場終檢人員全程跟蹤對混凝土澆筑、抹面的施工質(zhì)量要求落實(shí)情況，及時(shí)督促作業(yè)人員按照質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行振搗、二次抹面施工，及時(shí)督促執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3.2 針對防雨措施不到位進(jìn)行5W2H分析

時(shí)間(When)：7月30日。

地點(diǎn)(Where)：進(jìn)出水口施工現(xiàn)場。

問題(What)：防雨措施不到位。

目標(biāo)(Why)：消除雨水對澆筑及收面質(zhì)量影響。

責(zé)任人員(Who)：專職質(zhì)量管理人員。

對策(How)：現(xiàn)場監(jiān)督落實(shí)防雨措施執(zhí)行情況。

實(shí)施措施(How Much)：督促隊(duì)伍必須購置防雨布，并運(yùn)用到施工現(xiàn)場；開倉前檢查落實(shí)情況，不滿足防雨措施要求不予開倉；施工過程中認(rèn)真檢查落實(shí)防雨布是否起到作用，加強(qiáng)收面質(zhì)量控制免受雨水侵蝕。

4 結(jié) 果

經(jīng)專題培訓(xùn)后，終檢盯倉過程中不斷督促和提醒工人施工要點(diǎn)，嚴(yán)格遵循快插慢拔的原則，邊振搗邊收面，督促落實(shí)二次抹面要求，有效改善了抹面水平，提高了外觀質(zhì)量。經(jīng)過現(xiàn)場檢查防雨和覆蓋薄膜雙項(xiàng)措施落實(shí)情況，以及對抹面施工質(zhì)量的跟蹤檢查，發(fā)現(xiàn)通過開倉前和施工過程中做好防雨措施，有效減少了混凝土收面表觀氣泡，后續(xù)倉位外觀質(zhì)量明顯提高。

經(jīng)過對2020年6—9月進(jìn)出水口過流面混凝土單元評定情況進(jìn)行調(diào)查(見圖2)，平均優(yōu)良率為98%，均達(dá)到95%以上，實(shí)現(xiàn)超越目標(biāo)值3%的水平提升，使得進(jìn)出水口過流面混凝土單元整體評定優(yōu)良率達(dá)到95.4%，高于業(yè)主對主體結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量評定優(yōu)良率95%以上的要求，超越目標(biāo)值，本次課題研究與實(shí)踐取得成功。

圖2 課題實(shí)踐前后評定優(yōu)良率對比統(tǒng)計(jì)

5 結(jié) 語

2020年3—5月，施工混凝土外觀合格33倉，后期需進(jìn)行外觀修補(bǔ)，修補(bǔ)費(fèi)用共計(jì)95000元，即每倉修補(bǔ)費(fèi)用約2879元。通過本次課題的研究與實(shí)踐，減少了107個(gè)外觀合格倉位，即可節(jié)約修補(bǔ)費(fèi)用308053元，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

通過本次課題的研究與實(shí)踐形成以下實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，供后續(xù)解決同類問題參考：為加強(qiáng)進(jìn)出水口過流面混凝土的抗沖刷和抗侵蝕性能，在確保施工質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，采用清水漆對過流面混凝土外觀進(jìn)行裝飾保護(hù)，確保進(jìn)出水口過流面混凝土的結(jié)構(gòu)安全；在混凝土施工過程中，要求現(xiàn)場必須嚴(yán)格執(zhí)行終檢盯倉責(zé)任制，并進(jìn)行收面質(zhì)量全過程監(jiān)督，嚴(yán)格確保主體結(jié)構(gòu)及受力情況復(fù)雜的施工面收面質(zhì)量符合使用功能要求。高水頭、大流量和紊流條件下抽水蓄能電站過流面混凝土的傷害機(jī)理研究，還應(yīng)考慮流水侵蝕作用和沖刷次數(shù)對施工縫或修補(bǔ)面的影響。