沙河（北）倒虹吸工程冬季混凝土施工技術(shù)應(yīng)用與探討

□井瑞祥（南水北調(diào)中線局河南直管建管部）

一、工程概況

沙河（北）倒虹吸是南水北調(diào)中線工程的大型河渠交叉建筑物，工程位于河北省新樂市，總長2833.88 m；工程主要施工任務(wù)包括：土方開挖240.56萬m3、土方填筑248.96萬m3、混凝土澆筑21.26萬m3、鋼筋制安17773.5萬t、振沖碎石樁8501.1 m、砌體3.6萬m3、金屬結(jié)構(gòu)安裝383.1 t。倒虹吸管身斷面為3孔一聯(lián)鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)，每孔凈寬為600 c m×610 c m（寬×高），結(jié)構(gòu)斷面尺寸為頂板、中墻、邊墻厚120 c m，底板厚為130 c m。管身段混凝土為C 30 W6 F 100（二級配），工程具有工期長、規(guī)模大、技術(shù)復(fù)雜、施工強度大、施工環(huán)境復(fù)雜、施工資源投入多等特點；為確保合同工期，需在2006年11-12月進行倒虹吸管身段混凝土的澆筑。工程所處區(qū)域為我國北部，冬季施工時段晝夜最大溫差19℃。根據(jù)“水工混凝土施工規(guī)范”，當(dāng)日平均氣溫連續(xù)5 d穩(wěn)定在5℃以下或最低氣溫連續(xù)5 d穩(wěn)定在-3℃以下時需按低溫季節(jié)混凝土施工采取相應(yīng)的施工技術(shù)措施。由于本工程的混凝土施工過程中采取了科學(xué)合理的溫控技術(shù)，混凝土澆筑質(zhì)量得到了保證。

二、冬季混凝土施工技術(shù)應(yīng)用

（一）冬季混凝土施工準備

冬季施工前，項目部明確人員和崗位職責(zé)，組織有關(guān)人員認真學(xué)習(xí)技術(shù)規(guī)范及設(shè)計要求，對施工程序、防凍、測溫以及質(zhì)量安全等方面作周密布署，同時做好冬季施工技術(shù)交底。對現(xiàn)場的技術(shù)員、施工員、工班長和高空作業(yè)人員進行培訓(xùn)，掌握有關(guān)施工方案、施工方法和質(zhì)量標準。明確外加劑添加、原材料加熱、混凝土混凝土養(yǎng)護和測溫、混凝土試塊制作養(yǎng)護、加熱設(shè)施管理等相關(guān)人員及職責(zé),及時做好各項記錄。指定專人收看天氣預(yù)報信息，做好記錄,并及時傳達有關(guān)人員。

（二）骨料和砂的保溫技術(shù)

本工程砂石貯料場正常貯備碎石數(shù)量為4000 m3，正常貯備砂數(shù)量為3000 m3。冬季混凝土澆筑前，提前采購滿足冬季施工需要的骨料，將砂石骨料的堆積3～4 m到高度，在堆積的砂石骨料表面先覆蓋一層彩條布，再在上面覆蓋一層2 c m厚的草袋；拌和樓料倉內(nèi)的骨料用彩條布和草袋覆蓋保溫；施工時，盡量取用中部保溫性能合適的骨料。在中午時段溫度高于10℃時，掀開彩條布及草袋，讓砂石骨料接受陽光的照射，吸收能量；溫度＜10℃時再覆蓋。施工時，加強砂石骨料溫度的檢測，每一工作班≥4次。

（三）拌和水的溫控

混凝土拌合樓的蓄水池有2 m埋入地下，其四周的沙土對蓄水池的水能起到一定的保溫作用，在低溫期，將蓄水池四周的沙土再增加50 c m～100 c m的埋深，在水池里安裝20根1 k W加熱管，水溫加熱控制不超過60℃，并在水池上覆蓋草袋保溫。在施工過程中，加強對水溫的檢測，每一工作班≥4次，并詳細記錄。在攪拌混凝土的過程中，為避免出現(xiàn)假凝現(xiàn)象，投料時改變加料順序，將骨料和水先拌合，再加水泥；按照此措施，可提高混凝土溫度15℃左右。

（四）外加劑的應(yīng)用

為減少水灰比，加快混凝土強度的增長，在攪拌混凝土?xí)r需加入早強劑、減水劑。加早強劑可以加快混凝土硬化速度，同時提高混凝土的早期強度，利用混凝土硬化過程中水化熱達到蓄熱保溫的目的；加減水劑可降低混凝土中的用水量，控制混凝土料的坍落度，從而減少混凝土中水的凍害。由于外加劑溶液使用量相對較少，施工時采用電熱器加熱并采用保溫被包裹容積保溫。

（五）混凝土拌合質(zhì)量的溫控

低溫情況下，合理的延長混凝土拌制時間，每次混凝土的拌和時間≥180 s。在混凝土攪拌過程中，加強對混凝土出機口溫度的檢測，每班≥4次。

（六）混凝土運輸過程的保溫

混凝土運輸距離為2 km右右，經(jīng)檢測，混凝土在運輸過程中溫度損失1～2℃。混凝土運輸車罐體包裹一層厚2 c m的棉被；布料機皮帶輸送系統(tǒng)搭設(shè)小暖棚，采用彩條布包裹的草簾封閉；在小暖棚內(nèi)每100 c m懸掛一盞1 k W碘鎢燈。此外，為縮短混凝土的運輸時間，澆筑施工前加強對混凝土運輸設(shè)備以及沿線運輸?shù)缆返木S護及檢查，要保持路線暢通，無堵塞、無坑坑洼洼、無急彎。施工過程中，加強調(diào)度，使混凝土從拌和樓至澆筑倉號的運輸時間控制在20 m i n左右。

（七）管身段底板混凝土施工保溫技術(shù)

管身段底板尺寸為22800 c m（寬）×20000 c m（長），澆筑面積較大，澆筑混凝土740 m3。在混凝土澆筑前，在外圍模板四周用2 c m厚的草袋封閉，底板上層鋼筋上覆蓋彩條布封閉，在底板上層鋼筋上每2 m2懸掛一盞1 k W碘鎢燈對倉號進行預(yù)加熱。混凝土澆筑時，加強入倉溫度的檢測，每班≥4次；當(dāng)倉內(nèi)溫度＞15℃時，就可進行混凝土澆筑。當(dāng)混凝土分區(qū)分層澆筑時，拆除澆筑部位的彩條布及碘鎢燈，混凝土面上臨時采用塑料薄膜保溫，邊澆筑邊覆蓋。待大面澆筑完成，為便于永久面找平收光，在倒虹吸內(nèi)部，距離底板過水面110 c m高度搭設(shè)暖棚。暖棚采用架管按照間距5 m做橫梁，兩頭支在側(cè)墻上，上面及兩端采用彩條布封頂和掛簾，暖棚內(nèi)部仍采用每2 m2懸掛一盞1 k W碘鎢燈采光和保暖，碘鎢燈懸掛距離過水面的高度為0.8 m左右。當(dāng)過水面收平抹光達到終凝后，可在混凝土面上鋪設(shè)塑料薄膜、草袋、保溫被進行長期保溫，并拆除暖棚及相關(guān)設(shè)施。

（八）管身段墻體混凝土施工保溫技術(shù)

管身段墻體共4個，墻寬120 c m，在混凝土澆筑前，預(yù)先在倉號頂部及墻體外圍模板四周鋪用2 c m厚的草袋封閉，采用碘鎢燈對倉號內(nèi)部進行加熱保溫，當(dāng)倉內(nèi)溫度高于15℃時，就可進行混凝土的澆筑。混凝土澆筑時，加強入倉溫度的檢測，每班≥4次。澆筑時根據(jù)澆筑強度劃分澆筑面積，在單位澆筑范圍內(nèi)拆除倉號頂部的加熱保溫設(shè)施，混凝土表面采用塑料薄膜臨時保溫，邊澆筑邊覆蓋。當(dāng)單位墻體澆筑到設(shè)定高度后，在混凝土表面采用塑料薄膜、草袋、保溫被進行長期保溫，再移至下一澆筑范圍內(nèi)施工。

（九）管身段頂板混凝土施工保溫技術(shù)

管身段底板尺寸為22800 c m（寬）×20000 c m（長），根據(jù)施工計劃，按照最短澆筑時間，合理的劃分澆筑面積，邊施工，邊采用塑料薄膜臨時覆蓋保溫。混凝土澆筑時，加強入倉溫度的檢測，每班≥4次。當(dāng)大面澆筑完成，為方便人工收面找平，在頂板上用腳手架搭設(shè)暖棚，暖棚搭設(shè)高度和內(nèi)部保溫設(shè)施與底板澆筑時搭設(shè)的暖棚結(jié)構(gòu)相同。暖棚拆設(shè)后，對于中間因搭設(shè)暖棚所留下的立柱坐墊部位，采用抹光機抹平。

（十）適當(dāng)延長拆模時間

對于管身段不承重的側(cè)墻模板，在混凝土強度達到25 k g/c m2以上，且保證其表面及棱角不因拆模而損壞時拆除；管身段頂部的承重模板，在混凝土達到混凝土設(shè)計標號的70%后拆除。模板拆除主要集中在日照強度較大的中午時間拆除。低溫時段，當(dāng)預(yù)計拆模后混凝土表面溫降可能超過6～9℃時，則推遲拆模時間或采取保溫措施后拆除。

三、混凝土的養(yǎng)護及溫度檢測

（一）低溫時段混凝土的養(yǎng)護

對于澆筑完成的整體管身段混凝土，管涵內(nèi)部養(yǎng)護為：在管段兩段掛簾擋風(fēng)，內(nèi)部設(shè)置適量的碘鎢燈進行保溫養(yǎng)護；管身段外部掛設(shè)塑料薄膜、草簾、保溫被保溫。對于未澆筑成型的管身段混凝土，鋪設(shè)塑料薄膜、草袋和保溫被保溫。新澆筑的混凝土表面先鋪設(shè)一層塑料薄膜，再鋪設(shè)草簾保溫。在單簾不能滿足保溫要求的特殊情況下，采用保溫被保溫。

（二）混凝土內(nèi)外溫差的檢測

為了解養(yǎng)護期間混凝土溫度的變化，必須合理布置測溫井，加強混凝土內(nèi)外溫差的檢測。測溫井施工技術(shù)為：管身段各層混凝土澆筑期間，選擇兩個側(cè)墻，在墻體混凝土中部埋設(shè)深度為1.2 m和深度0.2 m的Φ25，δ=1.5 m m的無縫鋼管各1根，作為混凝土內(nèi)外觀測孔。觀測完畢，在下層混凝土澆筑前用同標號的砂漿填充密實。當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差超過24℃，則應(yīng)加強混凝土保溫力度，增加保溫層厚度?；炷帘貢r間的最低限制：強度不能低于10 MPa，成熟度＞1800℃.h。當(dāng)混凝土超過受凍臨界強度時，仍要采取保溫措施，以控制內(nèi)外溫差＜24℃。

四、結(jié)束語

沙河（北）倒虹吸每段管身一段三孔，混凝土澆筑分為底板、墻身、頂板三次完成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，冬季混凝土施工難度大。在冬季混凝土施工中，首先做好施工組織計劃和準備工作；其次，溫度控制是冬季施工的核心問題,施工中必須定人專門負責(zé),生產(chǎn)過程中不間斷觀察和測量,認真做好測量記錄；再次，冬季氣溫低,機械十分容易出現(xiàn)故障，故機械的保養(yǎng)也是關(guān)鍵。