水電站尾水渠砼冬季施工要點(diǎn)探討

肖昌樹(shù)

(安徽省交通航務(wù)工程有限公司，安徽 合肥 230011)

作為水電站主要結(jié)構(gòu)組成之一，尾水渠的主要功能是將生產(chǎn)使用后的水順利排至下游“發(fā)揮余熱”，因此其建設(shè)施工質(zhì)量關(guān)鍵而不可小覷。而鑒于冬季時(shí)氣溫偏低，在此條件下進(jìn)行砼的澆筑，若未切實(shí)予以妥當(dāng)防控，則極易導(dǎo)致所澆筑的砼出現(xiàn)裂縫、起皮、破損等質(zhì)量問(wèn)題。

某水電站尾水渠工程約有1.6×104m3的砼需在冬季施工，以滿足水電站大壩投入運(yùn)行的時(shí)間要求。確定于12 月中旬至次年2 月底按照冬季施工要求進(jìn)行作業(yè)。根據(jù)庫(kù)區(qū)氣候資料，庫(kù)區(qū)12 月年均氣溫為-4.5℃，并在12 月初平均每日氣溫達(dá)到了-1.9℃。按相關(guān)規(guī)范要求，日平均氣溫連續(xù)5d 低于5℃或連續(xù)5d 最低氣溫低于-3℃時(shí)，則應(yīng)按要求進(jìn)入冬季施工。

1 尾水渠砼冬季施工要點(diǎn)

1.1 施工準(zhǔn)備

1）關(guān)注氣象變化 收集匯總當(dāng)?shù)貧庀蠛蜑?zāi)害資料，掌握每天的天氣、氣溫變化，根據(jù)氣象情況，合理安排冬季砼施工計(jì)劃。如出現(xiàn)暴雪、霜凍等極端天氣，需停止或避開(kāi)砼施工。

2）編制專(zhuān)項(xiàng)方案 根據(jù)施組設(shè)計(jì)，編制冬季砼施工專(zhuān)項(xiàng)方案。落實(shí)質(zhì)量責(zé)任制，制定專(zhuān)項(xiàng)質(zhì)量控制規(guī)程和措施。做好“三級(jí)”技術(shù)質(zhì)量交底，確保項(xiàng)目管理人員、施工人員充分掌握冬季施工的有關(guān)要點(diǎn)。

3）合理配置資源 根據(jù)施工計(jì)劃，合理調(diào)配施工人員、機(jī)械設(shè)備、物資材料等，特別注意做好冬季人員的保暖防寒、機(jī)械設(shè)備的低溫運(yùn)行、物資材料的保溫防凍等工作，確保在冬季砼施工中，各項(xiàng)資源有序合理配置、充分運(yùn)轉(zhuǎn)利用。

1.2 原材選控

1）原材質(zhì)量控制 冬季施工對(duì)砼原材質(zhì)量要求高，對(duì)此，須依照施工規(guī)范要求嚴(yán)格選擇原材。首先，水泥選擇散裝普通水泥P.O32.5 級(jí)，根據(jù)配比摻入一級(jí)粉煤灰；其次，骨料選擇質(zhì)硬、干凈，具有良好級(jí)配的碎石，以及2.2～3.0細(xì)度模數(shù)的中砂；另外，砼外加劑選擇能夠提高砼流動(dòng)性、可塑性、抗凍等性能的減水劑。

2）原材溫度控制 砼早期強(qiáng)度的提升，除了與砼配比相關(guān)外，還與砼溫度密切相關(guān)，由于冬季氣溫較低，施工時(shí)需采取如下措施：①儲(chǔ)存水泥、粉煤灰等專(zhuān)用罐要進(jìn)行包裹覆蓋，防止罐內(nèi)溫度過(guò)低，有條件的項(xiàng)目可以采用地下罐方式儲(chǔ)存，這樣既環(huán)保又保溫；②骨料根據(jù)類(lèi)型、粒徑分別儲(chǔ)存在不同的料倉(cāng)內(nèi)，適當(dāng)增加儲(chǔ)量，提升堆放高度，在倉(cāng)外建設(shè)鋼管或鋼結(jié)構(gòu)大棚，封蓋保溫塑料布，遮擋風(fēng)雨冰雪，以保持溫度濕度；③砼拌和水需提前用施工鍋爐加熱，并儲(chǔ)存在保溫水池中，水溫控制在54～58℃，添加外加劑前，先放置于暖棚內(nèi)進(jìn)行保溫預(yù)熱一段時(shí)間；④在-5～-10℃較為寒冷的氣溫下，需要對(duì)料倉(cāng)大棚進(jìn)行加熱至10℃左右，并使用熱水?dāng)嚢桧?，以增加砼的性能；在外界溫度?10℃非常寒冷的氣溫下，要停止砼施工。

1.3 配比設(shè)計(jì)

為有效保證砼的強(qiáng)度等級(jí)，在進(jìn)行砼的配制時(shí)，應(yīng)略大于設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)。根據(jù)水工砼施工規(guī)范，砼強(qiáng)度保證率采用95%，坍落度為10～30mm，水膠比0.5，以有效防止砼發(fā)生凍傷。同時(shí)，為有效降低砼坍落度、提高耐久性、減少用水量，粗骨料選擇二級(jí)配碎石，含砂率為36%，摻入30%的粉煤灰，0.8%高效引氣減水劑。按照砼配合比試驗(yàn)結(jié)果，確定砼設(shè)計(jì)配合比參數(shù)。

1.4 砼拌制

首先，選擇智能數(shù)控一體化砼攪拌站，實(shí)現(xiàn)配料分料、計(jì)量送料、拌制出料等各項(xiàng)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)控制，提高砼拌制的精準(zhǔn)性，保證砼的工作性能。其次，砼加工拌制時(shí)，須嚴(yán)格依照配比參數(shù)，結(jié)合骨料和外加劑含水率，合理調(diào)整施工配合比參數(shù)，控制好砼水灰比。另外，結(jié)合冬季環(huán)境溫度，適當(dāng)摻入防凍劑，采用小包裝嚴(yán)格按計(jì)量摻加，并延長(zhǎng)拌和時(shí)間約30s，以保證砼的早期強(qiáng)度以及延緩冰點(diǎn)時(shí)間。此外，安排專(zhuān)人跟進(jìn)檢查測(cè)量入料和水的溫度、拌制過(guò)程溫度，以及砼出機(jī)溫度，保證砼出機(jī)溫度≥10℃。

1.5 砼運(yùn)輸

制定施組設(shè)計(jì)時(shí)需結(jié)合項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)，合理設(shè)置砼攪拌站的位置，原則上砼攪拌站離尾水渠施工現(xiàn)場(chǎng)較近，且往返交通順暢便捷，以便原材料運(yùn)輸進(jìn)來(lái)和砼運(yùn)輸出去，特別是在冬季要減少在運(yùn)輸途中的散熱、降溫，以免影響砼質(zhì)量。為了減少熱量損失，砼罐車(chē)盡量采用小方量，一般以6m3為宜，運(yùn)輸距離盡量控制在5km 以?xún)?nèi)，砼運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)直到入模，溫度需≥5℃。如果因場(chǎng)地規(guī)劃導(dǎo)致砼攪拌站與尾水渠施工現(xiàn)場(chǎng)距離較遠(yuǎn)，運(yùn)輸前需要對(duì)罐車(chē)進(jìn)行預(yù)熱，待各個(gè)部位運(yùn)轉(zhuǎn)正常、溫度達(dá)標(biāo)后再進(jìn)行作業(yè)。運(yùn)輸時(shí)需增加保溫措施，如在罐車(chē)上鋪設(shè)保溫篷布，防止砼運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)結(jié)冰而影響整體性能。砼運(yùn)輸?shù)那昂髨?chǎng)要做好協(xié)調(diào)，以免交通不便引起砼運(yùn)輸時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

1.6 澆筑振搗

①冬季澆筑砼之前，需要對(duì)模板、鋼筋以及接茬部位進(jìn)行清理，如有冰霜需要使用熱水處理，澆筑時(shí)間需根據(jù)氣溫進(jìn)行調(diào)整，如晝夜溫差較大，應(yīng)避免夜間施工。如若尾水渠一次性大方量的砼澆筑，還要計(jì)算好整體澆筑時(shí)間，盡量避開(kāi)低溫時(shí)間段。②砼澆筑施工時(shí)，要對(duì)倉(cāng)面底板進(jìn)行預(yù)熱，檢測(cè)底板溫度＞0℃才可以澆筑。白天平均氣溫＞-5℃時(shí)，可以正常澆筑，但需要對(duì)基礎(chǔ)面結(jié)冰的部位進(jìn)行預(yù)熱，通常使用熱水或蒸汽法；平均氣溫＜-5℃時(shí)，須使用暖棚保溫法；平均氣溫＜-10℃時(shí)，則暫停砼澆筑作業(yè)。③砼澆筑應(yīng)分層進(jìn)行，輸送泵要包裹電熱毯并加熱，在外層包裹一層厚實(shí)的棉被保溫，以減少泵送時(shí)砼熱量的散失。同時(shí)，控制砼的入倉(cāng)溫度≥15℃，并檢查砼入倉(cāng)后的均勻性、和易性，一旦出現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)處理。④人工平倉(cāng)后，按照先邊角、再整體的順序，分別使用插入式和平板式振動(dòng)器振實(shí)，移動(dòng)速度控制于2～3m/min，防止過(guò)振、漏振，最后對(duì)砼進(jìn)行碾壓、找平。待以上工序完成后，使用砼抹面機(jī)進(jìn)行抹面和收光。

1.7 養(yǎng)護(hù)施工

為防止冬季尾水渠砼施工發(fā)生凍害，應(yīng)嚴(yán)格按要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)：①砼澆筑完成后，及時(shí)使用帶有移動(dòng)桁架的保溫棚覆蓋，罩住澆筑部位，再使用碳爐加熱，確保砼在初凝之前不會(huì)受凍；②在保溫棚內(nèi)砼初凝前，進(jìn)行二次抹面和收光，以減少砼表面的裂紋，在砼初凝后，將預(yù)熱過(guò)的砼保溫被覆蓋到砼表面，至少2 層，壓蓋壓實(shí)、牢固，不得留有空隙，并持續(xù)覆蓋28d，直至砼達(dá)到既定強(qiáng)度等級(jí)；③冬季砼養(yǎng)護(hù)和夏季不同，要防凍、防風(fēng)、保濕，嚴(yán)禁直接澆水養(yǎng)護(hù)。

2 尾水渠砼冬季施工控制

2.1 溫度控制計(jì)算

按照冬季砼施工規(guī)程，需要嚴(yán)格做好計(jì)算，確保砼出機(jī)口溫度T出≥10 ℃，澆筑溫度T澆≥5℃。各個(gè)邊界條件分別如下：

1）砼運(yùn)輸至完成澆筑耗時(shí)Xt為：Xt=X1+X2。

其中：X1為運(yùn)輸耗時(shí)，取0.4h，X2為砼澆筑耗時(shí)，取0.4h，即Xt=0.8h。

2）砼澆筑溫度T澆為：T澆=T出－（aXt＋0.032n）×（T出－T環(huán)）。

其中：T澆為砼澆筑溫度；n為砼運(yùn)輸周轉(zhuǎn)次數(shù)，取值4 次；T環(huán)為環(huán)境溫度，冬季取0℃；a為砼運(yùn)輸途中溫度損失，取值0.25h-1；T出為砼出機(jī)溫度，因T出≥10℃，取10℃；經(jīng)計(jì)算得出T澆≥6.7℃，滿足冬季砼施工要求。

3）砼拌制溫度為T(mén)拌：

T拌＝（T出－0.16T棚）/0.84。

其中：T棚為保溫棚內(nèi)溫度，取12℃；經(jīng)計(jì)算T拌約為9.6℃。

4）拌和水熱量為Q水：∑Qk=∑Wk×T拌。

根據(jù)表1 熱量計(jì)算表可知，∑Wk=2660.97kJ/℃，代入計(jì)算得∑Qk=25595.95kJ，根據(jù)表1 數(shù)據(jù)計(jì)算得出Q水=13779.98kJ。

則砼拌和水溫度T水為：T水＝Q水／W水。結(jié)合表1 拌合水熱當(dāng)量W水=588，最終計(jì)算得出T水＝23.4℃。保險(xiǎn)起見(jiàn)，在冬季施工條件下，拌和水溫度應(yīng)≥25℃。

表1 熱量計(jì)算表

2.2 施工過(guò)程控制

1）抓好質(zhì)量檢查 制定尾水渠冬季施工工程質(zhì)量巡檢制度，對(duì)各個(gè)工序、施工全程進(jìn)行不定期巡檢，確保所使用的物資材料質(zhì)量符合規(guī)范要求，特殊作業(yè)人員持證上崗，機(jī)械設(shè)備性能參數(shù)滿足指標(biāo)。通過(guò)質(zhì)量巡檢，將質(zhì)量控制從事后驗(yàn)收前移至事前把關(guān)、事中控制，以便一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患能及時(shí)排查整改。如發(fā)現(xiàn)工序異常，要立即停工，并召集相關(guān)專(zhuān)家分析討論，以對(duì)施工方案進(jìn)行優(yōu)化完善；如發(fā)現(xiàn)操作不規(guī)范，要及時(shí)指正。開(kāi)展質(zhì)量檢查，除巡檢外，還應(yīng)結(jié)合自檢、互檢進(jìn)行質(zhì)量檢查，以有效提升檢查成效。

2）加強(qiáng)溫度管控 施工過(guò)程中還需要做好以下控制：冬季砼施工盡量選擇在白天進(jìn)行；每次澆筑前，都要對(duì)尾水渠場(chǎng)地及周邊、模具、工具進(jìn)行清理，防止有積雪、冰塊或其他雜物；各項(xiàng)原材料在使用后，剩余部分及時(shí)歸儲(chǔ)至料倉(cāng)或棚內(nèi)，做好保溫，防止凍損。施工過(guò)程，要保證有專(zhuān)人旁站指揮。

3）嚴(yán)格質(zhì)檢驗(yàn)收 每項(xiàng)工序完成后，及時(shí)報(bào)驗(yàn)，由項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人、監(jiān)理工程師及時(shí)簽認(rèn)資料，對(duì)初驗(yàn)不合格的部位及時(shí)修復(fù)整改。待水電站尾水渠砼完成以后，按規(guī)定做好交竣工驗(yàn)收。

3 結(jié)語(yǔ)

水電站尾水渠與其他工程項(xiàng)目的砼冬施有所相同亦有所差異，水電站尾水渠的砼冬施要點(diǎn)更多且管控難度更大，因此，應(yīng)多方考量，切實(shí)制定出適宜的管控舉措，并在后續(xù)的施工中緊抓落實(shí)，及時(shí)處置，以保障尾水渠砼冬施順利、優(yōu)質(zhì)完成。