1000MW塔式锅炉基础大体积混凝土裂缝控制.pdf

金明权等 1 0 0 0 MW 塔式锅 炉基础大体积混凝土裂缝控 制 1 5 5 1 0 0 0 MW 塔式锅炉基础 大体 积混凝土裂缝控制 金明权 ， 黄民顺 1 ．中电投电力1 - 程有 限公司 ． 上海2 0 0 2 3 3； 2 ．上海石化安东混凝 土有 限公司 。 上海2 0 0 5 0 1 【 摘要】 火力发电厂 1 0 0 0 M W塔式锅炉大底板基础一次混凝土浇筑量已达 1 0 0 0 0 m ， 大混凝土裂缝的防控 较一般大体积混凝土更为突出。本文通过对混凝土结构特征对大体积混凝土裂缝的影响分析 ， 介绍了上海漕泾 电厂 2 1 0 0 0 M W 塔式锅炉大底板混凝土基础裂缝的温度措施和经验， 供同类工程施工技术人员参考。 【 关键词】 塔式锅炉基础； 混凝土结构特征； 温度控制； 裂缝控制 【 中图分类号】 T U 7 5 5 ． 7 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 2 0 1 4 1 1 0 1 5 5 0 3 相对于一般大体积混凝土基础， 塔式锅炉大底板 混凝土体量大， 温度收缩效应更加明显 ， 混凝土裂缝控 制难度更大， 而作为火电厂最重要设备之一的锅炉基 础一旦结构上出现有害裂缝， 特别是基础贯穿裂缝对 整个工程都带来难以挽回的影响， 必须采取切实、 可靠 的措施， 确保不出现有害裂缝。 1 塔式锅炉基础的特点 塔式锅炉钢架包括 由四根主立柱和横梁组成的 主钢架和锅炉两侧、 炉前和炉后的辅钢架。塔式锅炉 高度高， 主钢架构件少、 重量大， 炉架重量重， 基础承受 荷载大且受力集中， 基础一般采用整体式大底板结构 形式 ， 1 0 0 0 M W 等级锅炉基础混凝土量约 1 0 0 0 0 m 。 塔式锅炉基础荷载大， 沉降要求高， 采用天然地基 要求具有较高的承载力和较低的压缩性， 在天然地基 承载力受 到限制 时需要采 用桩基人 工处理 地基 ， 地 基 对基础约束大， 外部的约束应力相应变大。 2 塔式锅炉大体积混凝土基础裂缝影响因素分析 1 大体积混凝土基础裂缝产生的主要原 因。 施工中， 由于水泥水化热引起混凝土浇筑体内部温度 剧烈变化， 使混凝土浇筑体早期塑性收缩和硬化过程 中的收缩增大， 使浇筑体内部温度 一收缩应力剧烈变 化， 温度变化和混凝土收缩的共同作用 ， 将会产生较大 温度胀缩和硬化收缩u 。温度胀缩和硬化 收缩在受 到内外各种条件约束时， 在混凝土基础中产生的 自身 约束应力和外部约束应力， 温度胀缩和硬化收缩越大， 应力也越大， 当超过混凝土抗拉强度时， 在混凝土结构 或基础的薄弱环节 出现裂缝 ， 特别是在混凝土降温阶 段， 当大体积混凝土降温产生的收缩和 自身收缩受到 地基或基础约束时 ， 在截面中产生拉应力， 当拉应力超 过混凝土的抗拉强度时， 便会产生贯穿裂缝 。 2 结构特征对大体积混凝土裂缝的影响分析。 大体积混凝土基础中心不同龄期的温度和最高温度为混 凝土浇筑温度与经散热修订的混凝土绝热温升之和。混 凝土的散热情况与大体积混凝 土的结构尺寸和表面系数 密切相关， 在散热条件大致相同的条件下， 结构尺寸越大、 越厚， 表面系数越小， 散热越慢， 混凝土内部温升和温度也 越高 。当混凝土浇筑厚度在5 m以上， 混凝土实际温升 已接近绝热温升状态 。此外 ， 水泥水化反应过程， 遵循 一 般的化学反应规律 ， 即温度升高会加速水化反应 ， 相应 地混凝土基础越为厚大， 混凝土温度增长越快， 混凝土绝 热温升曲线峰值也越高 。因此 ， 大体积混凝土浇筑块 越大， 混凝土内部温升也增加相应增加， 水泥反应速率 加大而且呈几何增长， 水化反应在混凝土硬化前期更 加剧烈 ， 形成 恶性循环 ， 温度应力也越 大。 3 地基约束对大体积混凝土基础结构裂缝的 影响。大体积混凝土基础与地基浇筑在一起， 当温度 变化时受到下部地基的限制。混凝土在早期温度上升 时， 产生的膨胀变形受到约束面的约束而产生压应力， 此时混凝土的弹性模 量很小 ， 徐变和应力 松驰均较大 ， 混凝土与基层连接不太牢固， 因而压应力较小。但 当 温度下降时， 则产生较大的拉应力， 地基对基础的约束 越强 ， 对硬化后的混凝土约束应力也越大 ， 若超过混凝 土的极限抗拉强度， 混凝土将会出现垂直裂缝。 不同地基对大体积混凝土基础约束影响不 同， 随 地基的水平剪切刚度 C 增大而增大， 取值见表 l ⋯。 表 1 不同外约束介质下 取值 1 0 ～N I T U T I 土 毗 m 筋 C 13 3 6 61 0 6 01 0 0 1 0 01 5 0 3工程 实例 相对于一般大体积混凝土， 结构厚大、 一次浇筑混 凝土 1 0 0 0 0 m 的塔式锅炉大体积混凝土裂缝控制必须 其考虑因其接近绝热温升造成的温升高、 温差大的特 点以及对温度应力的影响， 最大温升和温差等温控指 标应在合理可行的范围内尽量低， 应根据结构特点、 地 基约束条件、 施工环境等在结构设计方面、 施工方面采 1 5 6 低温建筑技术 2 0 1 4 年第 1 1 期 总第 1 9 7 期 取针对性 的技术措施和 管理措施 ， 必须 严格控 制混凝 土温升和混凝土内部最高温度， 才能有效地控制有害 裂缝的产生。 3 ． 1 工程概况 上海漕 泾电 厂 21 0 0 0 MW 工 程塔 式锅 炉基 础 为钢 筋 混 凝 土 采 用 大 底 板 基 础 ， 长 5 7 ． 3 0 m， 宽 4 5 ． 2 0 m， 高4 ． 7 5 m， 锅炉基础支撑在 4 3 5根 P H C桩上， 混凝土强度等级为 C 3 0 R 6 0 ， 每台锅炉基础一次浇筑混 凝土工程量 1 2 8 9 1 m ， 通过在设计 、 施工方面采取相应 的措施 ， 有效控制了大体积混凝 土裂缝 ， 工程荣获 2 0 1 1年国家 优质工程金质奖 。 3 ． 2 温升的控制 1 采用高掺量粉煤灰配合 比， 降低水化热， 延 缓水化热释放。研究表明 掺粉煤灰的水泥 ， 粉煤灰在 水泥水化主要阶段 1 1 8 h 明显减速水泥水化， 在稳 定期 2 0～ 4 5 h ， 掺粉煤灰的水泥随粉煤灰掺量增加 其水化放热量减少。类似地 ， 大体积混凝土中掺加粉 煤灰， 也能使水泥水化速度减缓， 放热速率不仅向后推 移且随着粉煤灰掺量的增加其最大放热速率值也降 低， 降低混凝土的早期绝热温升 。 因此， 本工程在保证混凝土强度等级和耐久陡、 体 积稳定性及具有良好工作性前提下， 参照水泥厂水泥 强度的历史资料， 充分利用水泥的富余活性， 掺加较高 掺量的优质、 低钙粉煤灰 ， 选用适宜的外加剂 ， “ 高强、 高韧性、 中弹、 低热和高极拉值” 的抗裂混凝土， 水泥 用量仅单方水泥用量仅仅 2 2 9 k g ， 粉煤灰掺量达到了 胶凝材料总量的 3 5 ％， 混凝土的等效水灰比为 0 ． 5 9 ， 砂率 4 3 ％ ， 外加剂掺量为 1 ． 2 ％， 具体配合比见表 2 。 表 2 C 3 0 R 6 0混凝 土配合比 2 控制浇筑温度 ， 延缓水化热释放。水泥水 化反应过程， 遵循一般化学反应规律 ， 即温度升高会加 速水化反应。水泥开始水化温度越高， 水泥的初始水 化程度越高， 其初始水化热也就越高。养护温度越高 ， 初始水化反应 程度越快 ， 但最终反应却 越慢 J 。 本工程在施工过程中通过控制水泥进场温度、 搅 拌用水温度等措施， 将混凝土出罐温度和浇筑温度严 格控制在温控计算文件要求的 1 6 ℃以下。 3 优选外加剂 ， 延缓水泥水化， 降低水化热。 为保证大体积混凝土的力学和工作性能， 在大体积混 凝土中掺加高效减水剂配制大流动性混凝土。混凝土 中掺加高效减水剂后， 水泥在诱导期的水化被推迟了， 放热率缓慢且水化放热峰滞后 ， 随减水剂掺量的增加， 水化热降低越多， 延长温峰的时问也就越长 。 本工程参考其它类似工程成功经验， 外加剂采用 了上海元顺 新 型化学 建 材有 限公 司生产 的 Y S一2 0 1 泵送剂。质量符合 G B 8 0 7 6 、 G B 5 0 1 1 9国家标准。 4 加强养护管理， 严格控制混凝土内外温差。根 据施工前温控计算文件确定的保温措施， 混凝土养护采 用混凝土表面覆盖 3 层麻袋， 上覆一层油布的保温措施， 侧面采用钢模内侧衬 2 5 m m厚聚苯乙烯泡沫板。 设专人分别负责混凝土测温和养护工作 ， 每天根 据采集到的测温资料和天气预报资料填写温度记录 表， 按照 “ 混凝土表面和内部温度差不宜超过 2 0 ℃” 的规定 ， 通过对基础内外温差和基础降温速率 基础 降温速率控制在 1 ． 5 C ／ d以下 的测定及 比较， 提 出 关于养护工作的进一步方案和措施， 为科学地做好养 护工作提供了依据。如内外温差大于 2 0 ℃， 要及时增 加保温材料。 5 温控效果。大体积混凝土工程施工前 ， 根 据混凝土配合 比和大体积混凝土浇筑和养护期间天 气预报资料， 施工阶段大体积混凝土浇筑体的温度、 温 度应力及收缩应力进行验算 ， 并根据浇筑混凝土天气 预报进行保温覆盖层保温性能验算。大体积混凝土内 部最大温升和中心最高温度和不同龄期表面温度 ⋯ 及不同龄期最高温度 与不同龄期混凝土表面温度 ㈤温差、 不同龄期混凝土表面温度 ㈤与养护期间 大气平均温度 取 l 2 温差计算见表 3和表4 。 表 3大体积混凝土内部最大温升和中心最高温度估算 备注 为不同的浇灌块厚度、 不同龄期的降温系数。混凝土 浇筑温度 1 6 ％ ， 11 1 取 0 ． 3 4 0 表4 混凝土表面温度、 温差计算 7 d大体积混凝 土中心实测最高温度为 4 4 ． 6 ℃ ， 与 计算值基本相符， 在养护过程中内外温差实测值略高 于均控制温控估算值， 低于温控指标。 3 ． 3 设计方面采取的措施 ‘ 许飞洲等 某沉管灌注桩质量事故检测及原因分析 1 5 7 某沉管灌注桩质量事故检测及原因分析 许飞洲 ， 帅海乐 贵州中建建筑科研设计院有限公司 。 贵 阳5 5 0 0 0 6 【 摘要】 对山区软土地基某沉管灌注桩质量事故进行 了全面的检测， 分析了导致桩基出现质量缺陷的原 因， 为今后同类似工程设计、 施工提供有益的经验。 【 关键词】 沉管灌注桩； 质量事故； 检测； 原因分析 【 中图分类号】 T U 4 7 3 ． 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 2 0 1 4 1 1 0 1 5 7 0 2 1 工程概况 某商住楼为底框结构， 设计层数为 61层， 建筑 面积约为5 9 8 2 m 。该楼所在场地为山区软土地基， 上 覆第四系土层由红粘土及有机质软土组成， 场平过程 中地表进行大面积人工回填， 填土层厚约 3 5 m， 回填 土主要由粘土、 块石、 建筑垃圾组成。由于地下水丰 富， 且水位高， 将原人工挖孔桩改为振动沉管灌注桩， 采用复打工艺， 设计桩径 4 0 0 m m， 桩间距 1 8 0 0 m m， ， 总 桩数 2 5 8 根， 桩长 81 4 ． 3 m， 桩身混凝土强度 C 2 5 。 2 施工过程及质量 问题 基础施工选用 D Z K S型振动式打拔桩机 ， 采用复打 桩工艺， 桩基施工先从场地西侧开始成桩向东侧逐步推 进见图 1 。在① 一 ⑤轴区间主要采取南④轴{北◎轴之 间往返的横向打桩顺序； 施工约3 0 d 后发现局部桩产生位 移， 暂停施工后调整施工顺序， 在⑤ 一 ◎轴区间主要采取 从北侧边桩 ◎轴 开始成桩向内侧⑥轴逐步推进， 即由 中部⑤轴 东侧◎轴之间往返的纵向打桩顺序； 施工至 5 0 d 时发现已经施工的2 3 7根桩大部分桩桩顶出现位移， 桩顶最大位移达 1 4 0 0 1 6 0 0 ra m。 3 质量事故检测 1 桩顶位移。对桩顶位移进行检测， 发现桩 顶位移具有普遍性、 明显的方向性、 位移量大的特点。 2 0 7 根桩均产生了不 同程度的位移 ， 大部分桩的位移 主要方向为北东向， 即纵向主要向◎轴方向位移、 横向 主要向◎轴方向位移， 并且越靠近◎轴和◎轴位移量 越大。在⑤ ～ 轴区域桩部分桩顶位移纵向达到 4 5 0 1 充分考虑桩基、 下卧层及刚性基础 的关联 作用， 合理确定基础板厚 ， 在大体积基础不可避免的情 况下 ， 最大 限度地减小板厚 ， 理论上减小混凝土方量 ； 2 征得设计同意 ， 在浇垫层时 P H C桩顶用塑 料进行包裹， 使钢管桩与垫层脱开， 减少混凝土在冷 却 、 收缩过程 中受 到底部桩基及垫层的约束。 3 合 理增 配温 度 配筋提 高抗 裂性 能 ， 在 基础 表面和侧 面增设 钢筋 网 片 1 5 01 5 0 ， ， 控 制表 面 裂缝产生数量 、 深度。 4 采用合理的混凝土强度等级。大体积混凝 土的设计强度等级宜在 C 2 5～C 4 0的范围内， 并可利 用混凝土6 0 d的后期强度作为混凝土强度评定、 工程 交工验收及混凝土设计的依据。 通过在拆模后基础表面检查， 未发现可见裂缝。 混凝土同条件试件在养护 6 0 0度天进行抗压强度试 验 ， 混凝土抗压强度完全能满足 C 3 0 R 6 0的性 能要求 。 4结语 大体积混凝 土结构特征对大体积混凝土温升有 较大影响， 体积越大， 影响越大。在大体积混凝土裂缝 控制中应分析不同因素对大体积混凝土裂缝的影响 程度 ， 对不同阶段 的主要 、 关 键 因素在设 计方 面、 施 工 方面采取针对性的技术措 施和管 理措施 ， 减少 和避免 温度裂缝的形成和发展 ， 保证建筑物和结构构件安全、 稳定地工作。鉴于目前还难以对每一工程的大体积混 凝土的温度场变化和约束情况进行量化控制的情况 下， 继续不断总结不同工程在设计、 施工方面的经验对 提升大体积混凝土裂缝控制水平至关重要。 参考文献 [ 1 ] G B 5 0 4 9 6 2 0 0 9 ， 大体积混凝土施工规范 [ S ] ． [ 2 ] 宋国秉， 郁淇， 许荣熙， 竺召圩． 火力发电厂土建施工[ M] ．北 京 水利 电力 出版社 ， 1 9 9 1 ． [ 3 ] 杨嗣信． 高层建筑施工技术 第二版 [ M] 。 北京 中国建筑工 业出版社， 2 0 0 1 ． [ 4 ] 施惠生． 黄小亚．硅酸盐水泥水化热的研究及其进展[ J ] ．水 泥 ， 2 0 0 9 ， 1 2 4 9 ． [ 收稿 日期] 2 0 1 4 0 7 0 8 [ 作者简介] 金明权 1 9 6 6 一 ， 男， 黑龙江双鸭山人， 高级工程 师， 国家注册监理工程师， 注册造价师， 一级建造 师 ， 从 事火 电工程施工 、 监理和建设管理工作。