巖錨梁混凝土在施工中的應用

□蘇建偉（河南省水利第一工程局）

□張 冰（鄭州水文水資源勘測局）

巖錨梁混凝土在施工中的應用

□蘇建偉（河南省水利第一工程局）

□張 冰（鄭州水文水資源勘測局）

彭水水電站主廠房巖壁梁布置于上下游側墻XCF0+0.00+252.00m段，高程EL230.80～233.80m范圍，體型尺寸為：252m×2m×3m（長×寬×高）。巖錨梁一期混凝土標號為C30，二級配，工程量為2228m3，二期混凝土標號為C30鋼纖維混凝土，工程量為182m3，鋼筋制安共297.4t。

巖錨梁混凝土；溫度檢測；溫度控制

一、施工準備

主廠房選用雙小車橋式起重機，巖錨梁混凝土施工質量關系到橋機的安全運行，混凝土澆筑的質量是整個主廠房施工的重點。

在巖錨梁混凝土施工中，通過精心組織，科學管理，嚴格控制施工工藝和澆筑質量，巖壁梁混凝土自澆筑結束至今，經主廠房開挖爆破、橋機運行吊運大件等過程，未出現一條裂縫，混凝土澆筑非常成功。

質量控制目標，在巖錨梁混凝土施工過程中，對施工技術水平及施工組織水平要求高，本工程彭水水電站1500T巖錨梁大體積混凝土施工質量控制目標是：防止巖錨梁混凝土開裂。引起巖錨梁混凝土開裂的主要因素有2個：首先，由于水泥的水化熱，造成巖錨梁混凝土內外溫差過大，再加上巖錨梁混凝土內部的自約束及地基對它的外約束，使巖錨梁混凝土中產生溫差裂縫；其次，由于巖錨梁混凝土收縮時產生的收縮應力，使巖錨梁混凝土出現了應力收縮裂縫。根據類似工程的實踐經驗及理論計算，巖錨梁混凝土在3m厚的時候巖錨梁混凝土最高溫升可達63℃左右。彭水水電站1500T巖錨梁混凝土的施工在洞內溫度除受季節產生的緩慢變化影響外，一定時段內基本處于恒溫狀態，溫度無驟降變化，洞內基本穩定的溫度對混凝土的施工是有利的。施工中應嚴格控制溫差，否則容易產生裂縫。出于整體性的目的，要求施工時連續澆筑混凝土，不留施工縫。

確保巖錨梁混凝土的施工質量，我們要貫徹以人為本、預防為主、人員組織到位、施工措施有力的原則，認真、負責地實施混凝土澆筑中的每一個施工環節。具體工作如下：

（一）認真、嚴謹組織人員審閱施工圖紙，讓每個參與人員能夠深刻地體會到總體設計意圖及設計采用的技術規范，認真、負責地編寫切合實際的大體積混凝土施工方案。

（二）巖錨梁混凝土的主要材料配制要進行優選，（水泥、砂石料、外加劑等）優化混凝土的配合比；選擇合理混凝土澆筑方案、混凝土先后澆筑時間差；選擇可行的大體積混凝土的溫度控制方案；確保水電供應，避免施工期間停水、停電、停料。

（三）施工安全措施要嚴密。

（四）嚴格控制混凝土溫度。這是防止巖錨梁混凝土發生裂縫的關鍵措施。混凝土溫控的主要任務是：降低混凝土內部最高溫升，減少混凝土的內外總降溫差；外部進行保溫、內部冷卻降溫，減少溫度梯度；延緩混凝土的降溫速率，減少單位時間內的溫差。

根據上述要素，以科學的預測和準確的監測相結合，是整個溫度控制取得成功的切實保證。施工中采取的具體保證措施有：水泥優先選用低水化熱的水泥；嚴格控制砂、石骨料的級配及質量，不得超標；在混凝土中添加一定量的減水劑，降低水泥用量，來降低水化熱；對拌合混凝土用骨料，采取一定的降溫措施，如風冷、遮陽、噴霧，降低骨料溫度；巖錨梁混凝土澆筑按每層厚度應≤300mm，采用分段分層施工法澆筑混凝土，加快散熱，使溫度分布比較均勻，也便于施工振搗。在分層分段澆筑過程中要嚴把層段結合之間的混凝土施工質量；混凝土上表面保溫應采用覆蓋塑料薄膜外加保溫被。

為防止混凝土產生表面開裂，提高混凝土的抗裂性能。只有在混凝土自身抗裂性能良好的前提下，進行溫度控制才有實效意義。提高混凝土的抗裂性能，應從提高混凝土抗拉強度、減低水化熱入手，在混凝土配合比設計、施工工藝、施工質量、后期養護、改善配筋等方面采取措施。

為了制定合理的溫度控制方案，對混凝土的溫度變化進行科學預測是不可缺少的，掌握混凝土溫度變化狀況并隨時監測、檢查是混凝土溫度控制的關鍵。

二、巖錨梁混凝土施工過程中的質量檢查

混凝土施工各項準備工作檢查符合要求后，監理工程師發布開工指令，正式開始澆筑。開始澆筑后應注意以下幾個問題：

（一）指派專職人員到攪拌站檢查、控制混凝土的配合比、攪拌時間等是否達到要求，檢查砂石骨料、水泥、外加劑及用水是否計量準確，試驗人員在出機口和澆筑現場進行混凝土取樣試驗，現測的塌落度在運輸過程中的損失必須立即調整，以保證混凝土的入倉要求。取樣次數每工作臺班至少取樣一次，取樣數量符合試驗要求，取樣每次3組。每天都必須整理好當天所有的試驗資料。

（二）混凝土澆注帶的寬度、厚度是否與混凝土澆筑方案的要求一致，分層分段澆筑，一次澆筑成形。

（三）振搗要符合操作規程，每層振搗時，上下層需振搗搭接≥10cm，振搗時間適中。

（四）待混凝土表面無水漬時，宜進行研壓抹光，防止混凝土表面龜裂。

（五）在混凝土澆完后除在其表面覆蓋塑料薄膜外，要加蓋保溫被，另外要及時指派專人做好養護工作。

（六）要及時掌握大體積混凝土內外的溫度分布情況，派專人晝夜測溫，一旦出現異常，及時采取相應措施。

三、巖錨梁混凝土溫度監控

加強溫度監控、監測，輔以應變觀測。根據本工程具體情況，在基礎預先安裝測溫儀，定時監測混凝土表面和中心溫度。根據監測結果采取相應措施，將溫差控制在設計要求范圍內，或控制溫差不超過25℃,確保混凝土的溫度剃度不宜過大，要及時調整保溫及養護措施,以有效控制預防有害裂縫的出現。

（一）測溫孔的布置，每處位置測距混凝土表面0.3m、中部、距底0.3m,測溫探頭。

（二）測溫儀器采用電子測溫探頭，混凝土施工過程中預埋了電子測溫探頭，根據測量結果，巖錨梁混凝土中心溫度及表面溫度均未超過設計要求，最大溫差為14.9℃，滿足規范要求。

（三）混凝土澆筑前預埋Φ28冷卻水管，混凝土初凝后覆蓋保溫被，并通水冷卻，這樣合理散發水泥的水化熱，防止澆筑塊內外的溫差過高。

（四）測溫時間：在混凝土溫升階段（混凝土澆筑完后3～5d）每4h測溫一次，溫降階段8h測溫一次，同時測洞內溫度。

（五）指派專職人員進行測量工作，并記錄好測溫數據，對檢測結果做進一步的分析。

（六）冷卻管孔的處理：冷卻管孔是薄弱部位，因此每一個孔用比結構混凝土高一等級的細石混凝土（摻微脹劑）填實。

施工中應嚴格控制溫差，否則容易產生裂縫。

四、監測結果分析

（一）混凝土入倉平均溫度21～22℃，混凝土澆筑及養護期間環境溫度24～37℃。

（二）各監測點的中心測點熱峰值基本在53～55℃左右，發生在混凝土澆筑過后3天左右。混凝土底部水化熱峰值最先達到（由于先澆注，第二天溫度就緩慢下降）。混凝土澆搗后2d內，混凝土上表面以及混凝土中部水化熱釋放最快，第三天達到峰值。混凝土4～5d后表面測點溫度首先開始下降，中心點由于散熱降溫作用也開始降溫，而板底溫度降溫趨勢較為緩慢。總之，在混凝土升溫過程中，中心測點和板底測點的溫度升降較平緩，而表面及模板邊測點由于受外界環境溫度變化影響最大，溫度有明顯波動。

（三）從混凝土整體溫度變化來看，各個根桿內外溫差基本上控制在20～22℃以內，降溫緩慢而穩定，溫度陡降不超過10℃。實測結果與理論計算對比如下表。

實測結果與理論計算表

從比較表中看出，理論計算與實測數據比較接近，可以作為以后制定保溫保濕措施的依據。

（四）拆除保溫時間：當板面溫度與氣溫溫差≤10℃時，才可拆除保溫材料以及側壁模板。

五、施工效果及成果

在巖錨梁混凝土施工中，通過精心組織，科學管理，嚴格控制施工工藝和澆筑質量，巖壁梁混凝土自澆筑結束至今，經主廠房開挖爆破、橋機運行吊運大件等過程，未出現一條裂縫，混凝土澆筑非常成功。

在原型試驗中，進行了1.25倍額定荷載的靜負荷試驗，負荷為2×437.5t；靜負荷試驗完成后進行了1.1倍額定荷載的動負荷試驗，負荷為2×385t。根據監測成果，在巖錨梁原型驗證試驗中監測儀器未出現異常值。巖錨梁測縫計最大變量為0.04mm，位錯計最大變量0.02mm，錨桿應力計最大變量7.38MPa，錨桿測力計最大變量0.69kN。上述監測成果最大變量均出現在樁號0+215.55下游巖錨梁上，監測值均遠小于警戒控制值。原型驗證試驗證明巖錨梁承載能力達到了設計要求，巖錨梁的工程質量優良。

2011-06-20