小中甸水利樞紐大體積混凝土施工措施

趙光龍，李國林，李曉松，李云飛，李亞周，浦 銳

淵云南建投第一水利水電建設有限公司袁650217袁昆明冤

云南省迪慶州小中甸水利樞紐工程區(qū)位于海拔3237m以上，流域內(nèi)地勢高低懸殊，高山積雪終年不化。上游氣候嚴寒，據(jù)氣象站資料，年平均氣溫為5.4℃，最低氣溫為-25.4℃，最高氣溫為25.1℃，最低月平均氣溫為-2.4℃。下游河谷地區(qū)，春秋兩季氣候溫和，夏季炎熱，冬季不積雪，最高氣溫可達30℃以上，最低氣溫約-15℃左右。大壩混凝土要求滿足強度、抗?jié)B、抗凍、抗浸蝕、抗沖刷、抗熱、抗裂等性能的要求。由于本工程項目地處高海拔高寒地區(qū)，有效施工時段較短，在工期緊張的情況下采取了低溫季節(jié)施工措施，實施過程中通過不斷地分析總結(jié)，提出了一些技術改進措施，取得了良好的效果。

一、低溫季節(jié)施工技術要求

本工程地處高海拔嚴寒地區(qū)，混凝土施工期為每年3月—11月，每年12月—次年2月停止混凝土澆筑施工。2013年氣溫較往年相對偏低，即11月份最低氣溫達-13℃，白天最高溫度達20℃，對混凝土施工造成了極大的影響。根據(jù)要求，需要開展低溫季節(jié)施工，為保障混凝土澆筑質(zhì)量，分析提出了主要控制技術要點：嚴寒地區(qū)混凝土施工“蓄熱法不宜低于5℃”，考慮運輸損失，本工程設計提出出機口混凝土溫度不低于15℃、澆筑溫度不低于5℃、老混凝土表面（倉面）溫度不低于3℃、拆模養(yǎng)護溫度保證、養(yǎng)護持續(xù)時間等要點進行控制。

二、高海拔地區(qū)低溫季節(jié)大體積混凝土施工措施

1.混凝土出機口溫度保證措施

（1）拌和用水溫度控制

結(jié)合工程本地白天氣溫較高、夜間氣溫較低的天氣情況，原則上計劃施工時段為白天時段。依據(jù)實測溫度較高的情況下混凝土澆筑過程中不必對拌和用水進行加熱，拌和供水系統(tǒng)布置加熱鍋爐及水箱，水箱采用粘貼2層保溫泡沫板對整個水箱進行保溫。水溫較低時采用鍋爐對拌和用水加熱的施工措施。具體為：當混凝土出機口混凝土溫度低于15℃時啟用拌和用水加熱系統(tǒng)對拌和水進行加熱，加熱后水溫控制在65～85℃。在拌和站嚴格控制出機口溫度并將混凝土出機口溫度控制在15℃以上，確?；炷翝仓囟却笥?℃。

拌和用水溫度根據(jù)以下公式結(jié)合實測砂石料溫度、外界溫度及入倉溫度確定。

式中，T0為混凝土出機溫度，℃；Tp為混凝土出機溫度，℃；Ta為混凝土出機溫度，℃。茲為溫度損失系數(shù)其值取決于各種倒運次數(shù)、運輸距離和保溫條件。在一般情況下裝卸倒運一次茲=0.032 t，t為澆筑時間。

式中，t混為混凝土混合材料混合溫度，℃；t口為混凝土出機口溫度，℃；t內(nèi)為拌和樓或攪拌站內(nèi)氣溫，℃；茲為溫度損失系數(shù)。

混凝土拌和材料實際混合溫度t混可用熱平衡原理計算。

根據(jù)實測統(tǒng)計氣溫并確定施工時段為上午10時至22時。據(jù)實測并統(tǒng)計：此時段拌和站室內(nèi)溫度為5～-5℃；砂的溫度范圍在3～5℃；碎石的溫度范圍在1～5℃；粉煤灰、水泥溫度為8℃；砂含水率為2%，碎石含水率為0%；通過經(jīng)濟對比設定混凝土拌和用水溫度范圍 65～85℃；以C9015W4F50混凝土為例進行混合料溫度計算，配合比用量見表1；計算得到各種溫度參數(shù)見表2。

表1 配合比材料用量 單位：kg

表2 各種溫度參數(shù) 單位：℃

通過分析計算，按照施工區(qū)溫度條件統(tǒng)計及經(jīng)濟比選，在介于溫度條件1和溫度條件2的施工條件下，控制拌和用水水溫在65～85℃能滿足保證混凝土出機口溫度達到15℃以上，考慮運輸過程損失，混凝土澆筑溫度實測大于8℃，符合設計要求，同時供熱措施方案經(jīng)濟合理。

（2）砂石料

在堆存砂石料過程中采用集中分倉堆存，堆存厚度不低于5m，通過增加料堆厚度達到砂石料保溫的效果。在開盤澆筑前將表面結(jié)冰結(jié)塊的砂石料清除并實測砂石骨料溫度確定拌和用水溫度后方能開盤澆筑。

（3）抽水管路防止結(jié)冰措施

夜間溫度較低，抽水管路早晚處于冰凍狀態(tài)，結(jié)合現(xiàn)場施工條件采取增加一套抽水管路設施，為避免管路內(nèi)水產(chǎn)生冰凍，每天晚上降溫前對增加的水泵與管路接頭進行拆除，讓其管路內(nèi)水流干，次日進行管路安裝抽水供拌和站使用，確保在澆筑時能正常供水。

2.混凝土運輸保溫措施

根據(jù)本工程兩套拌和系統(tǒng)45 m3/h的生產(chǎn)能力計算，混凝土運輸車輛7.5 m3/車，為避免混凝土在運輸過程中溫度損失，配備足夠的混凝土運輸車輛，保證及時運輸至倉面進行澆筑。本工程混凝土運輸距離較近，混凝土能及時運輸至倉面澆筑，運輸過程中混凝土溫度損失不大，到倉面實測溫度大于8℃，符合澆筑要求。

3.混凝土澆筑倉面保溫措施

（1）倉面清掃準備

根據(jù)實際情況用水沖洗倉面作好準備工作，倉面積水不可避免地在倉面結(jié)冰無法澆筑。為此，倉面沖洗采取高壓水沖洗后及時用空壓機將倉面積水吹干，具備高壓風清理的倉面直接采用高壓風進行清理備倉，并在澆筑前對有冰塊部位提前2小時采取火爐局部生火提高混凝土表面溫度使老混凝土溫度升至正常溫度，滿足澆筑條件。

（2）暖棚搭設措施

混凝土澆筑完成應及時采取保溫措施，本工程采用簡易暖棚對新澆混凝土進行保溫。根據(jù)工程實際在澆筑完成后快速進入混凝土保溫程序，以方便安裝拆卸、經(jīng)濟合理為原則，暖棚主要采用現(xiàn)場設備材料拼裝搭設，主要材料為Φ40鋼管、1.2 m高的油桶以及厚塑料布。以1.2 m高油桶作為立柱，間排距為5 m，采用Φ40鋼管作為橫梁固定于油桶上，在頂面及四周用厚塑料布封閉。

4.混凝土保溫

（1）混凝土澆筑過程中保溫

在澆筑過程中，澆筑好一段后及時采用泡沫保溫板覆蓋，覆蓋保溫板的同時搭設臨時暖棚架，在澆筑完成后用三防布對臨時暖棚架進行封閉。

（2）澆筑好混凝土的保溫養(yǎng)護措施

混凝土澆筑后采用雙層泡沫保溫板覆蓋，并搭設臨時暖棚，白天由于氣溫較溫和，不單獨采取措施提供熱源，夜間對完成澆筑的混凝土在暖棚內(nèi)主要采用2 kW電爐進行升溫，每200 m2的倉面配備電爐15～20只。為防止停電等意外情況發(fā)生，配備碳火爐及焦炭作為備用升溫措施，炭火爐上覆蓋鋼板。在暖棚內(nèi)設置3個測溫點監(jiān)測棚內(nèi)溫度，暖棚內(nèi)溫度控制在5～10℃，電爐或火爐開啟數(shù)量根據(jù)棚內(nèi)溫度確定。在晚間模板四周用碘鎢燈進行加熱保溫，按每3 m碘鎢燈數(shù)量控制在1盞的密度來確定。對暖棚內(nèi)加熱保溫持續(xù)時間不少于5天或根據(jù)規(guī)范要求大體積混凝土允許受凍強度不應低于7.0 MPa控制。

5.拆模后混凝土保溫措施

①考慮到模板對混凝土表面有一定的保溫作用，同時混凝土自身水化熱與外界溫差較大，特別是高海拔低溫季節(jié)時段把握好拆模時機尤為關鍵?；炷敛鹉r，混凝土與外界的溫差應不超過25℃，最好在一天溫度最高的13～15℃時，同時要加強保溫措施，并做好混凝土養(yǎng)護工作（養(yǎng)護是大體積混凝土施工中一項十分關鍵的工作）。 低溫季節(jié)養(yǎng)護主要是保持適宜的溫度，以便控制混凝土內(nèi)表溫差，促進混凝土強度的正常發(fā)展及防止混凝土裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。根據(jù)工程的具體情況，應盡可能多養(yǎng)護一段時間，拆模后立即回土或覆蓋保溫板保護，同時預防近期驟冷氣候影響，以控制內(nèi)表溫差，防止混凝土早期和中期裂縫。大體積混凝土的養(yǎng)護，不僅要滿足強度增長的需要，還應通過人工的溫度控制，防止因溫度變化引起混凝土開裂。

②對于混凝土的永久外露面，拆模后應立即設永久保溫，必要情況下過冬后繼續(xù)施工時拆模。廊道洞口及孔洞結(jié)構的孔口在低溫季節(jié)予以封閉，防止空氣對流。本工程采用30 mm厚聚苯乙烯泡沫保溫板防護，外保溫材料選擇時應注意不吸水、不透水、不透風、阻燃性較好、方便裁剪、無毒無害、不易粉化等性能指標。

③保溫層揭開應滿足:日平均氣溫不小于3℃、遇氣溫驟降或有降雪天氣揭開時間應適當推遲。

④為了保證混凝土保溫養(yǎng)護措施有效實施應成立專業(yè)保溫養(yǎng)護班組，專門負責養(yǎng)護保溫工作。項目部還成立領導小組負責落實檢查保溫養(yǎng)護工作的落實，并要求施工期間做好溫度觀測和記錄。

混凝土施工質(zhì)量的好壞是影響工程優(yōu)劣的關健環(huán)節(jié)，因此在本工程高海拔低溫季節(jié)施工混凝土質(zhì)量控制成為該時段施工的重點，在施工過程中對混凝土澆筑關鍵工序（原材料溫度控制、混凝土拌制、運輸、入倉、平倉、振搗、保溫養(yǎng)護）進行跟蹤檢查，對施工過程中遇到的情況及時協(xié)調(diào)解決，確?；炷潦┕さ恼麄€過程處于可控狀態(tài)。

三、低溫季節(jié)施工質(zhì)量控制

在高海拔高寒地區(qū)，結(jié)構物混凝土除了應滿足強度、抗裂、抗?jié)B等要求外，對抗凍性能要求也很高。在滿足工期的情況下采取有效的低溫季節(jié)施工措施是保證混凝土性能指標及結(jié)構物質(zhì)量達標的關鍵。實施過程中通過試驗、分析、總結(jié)等方法控制措施的有效實施，并對單元結(jié)構物增加現(xiàn)場取樣進行同等條件下養(yǎng)護試驗，對混凝土試件7天、28天、90天性能進行試驗，表明7天強度指標稍微偏低，最終28天、90天指標符合設計要求。 ■