西藏地區大體積混凝土施工技術

董秧生 楊曉秋 吳克信 楊勁松 楊 政 琚宜林

中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司，四川 成都 610017

西藏地區大體積混凝土施工技術

董秧生 楊曉秋 吳克信 楊勁松 楊 政 琚宜林

中國石油集團工程設計有限責任公司西南分公司，四川 成都 610017

大體積混凝土結構澆筑后，由于體積大，水化熱聚集在內部不易散發，混凝土結構內部溫度較高，而表面散熱較快，形成較大的表里溫差，易導致混凝土表面開裂。西藏地處我國西南邊隅，自然條件惡劣，市場供應及施工技術水平較低，針對類似偏遠地區，因地制宜地采用降低大體積混凝土入模溫度，設置冷卻盤管及保溫大棚，嚴密監控大體積混凝土溫度等措施，減小大體積混凝土由于各種溫度差而產生的內部應力，有效地保證大體積混凝土的施工質量。

西藏；大體積混凝土；施工

0 前言

大體積混凝土施工的主要技術難點是防止混凝土表面裂縫的產生，而造成大體積混凝土開裂的主要原因是干燥收縮和降溫收縮，因為大體積混凝土結構在澆筑后，水泥水化熱量大，溫度迅速上升，通常經3～ 5 d達到峰值，然后緩慢降溫，溫度變化產生體積脹縮。由于體積大，水化熱聚集在內部不易散發，溫度較高，而表面散熱較快，形成較大的表里溫差。養護初期，混凝土強度低，在較大表里溫差作用下，易導致混凝土表面開裂，形成表面裂縫；養護后期，混凝土隨著散熱而收縮，但由于受到基底的約束，底部混凝土內部受拉，當拉應力超過混凝土當時齡期的極限抗拉強度時，產生裂縫，裂縫向上發展，甚至貫穿整個基礎。

西藏地處我國西南邊隅，自然條件惡劣，市場供應及施工技術水平較低，因地制宜地采取簡單可行的施工措施，保證大體積混凝土的施工質量具有實際意義。

1 工程概況

昆侖能源西藏有限公司100×104m3/d液化天然氣項目西藏城市燃氣部分（一期工程）建設地點位于拉薩市，其中天然氣站位于拉薩河與堆龍河交匯處的河谷地區，海拔3632m，年蒸發量2280mm［1］。基礎施工季節為四月，氣候變化無常，晝夜溫差較大，晝間最高氣溫近30℃，夜間氣溫近0℃。天然氣站2 000m3儲罐基礎為圓形筏板基礎，直徑18m，高1.5m，混凝土量380m3，混凝土強度等級C30，屬大體積混凝土。

2 儲罐混凝土基礎施工控制要點

a）減少外部約束；

b）在入模溫度基礎上溫升值不大于50℃；

c）里表溫差不大于25℃；

d）降溫速率不大于2℃/d；

e）表面與大氣溫差不大于20℃［2］。

3 施工方法

3.1 材料選用

大體積混凝土應選用中、低熱硅酸鹽水泥或低熱礦渣硅酸鹽水泥。由于西藏地區無法提供低熱水泥，外地采購周期過長，所以儲罐基礎混凝土施工只能采用普通的42.5＃硅酸鹽水泥 （3 d水化熱270 kJ/kg，7 d水化熱350 kJ/kg）［3］，混凝土中也未摻加粉煤灰或礦渣粉，為儲罐基礎混凝土施工帶來很大的難度。儲罐基礎采用商品混凝土粒徑較大、級配良好的骨料，摻入適量的減水劑，增大混凝土的和易性，減少水泥用量，降低水化熱。

3.2 降低外部約束

儲罐基礎的外部約束主要包括地基約束、模板約束。基礎持力層為卵石層，地基承載力400 kPa。基礎墊層為100mm厚C10混凝土，墊層上設置一氈一油滑動層，減少地基對儲罐基礎的約束。

3.3 溫控監測

3.3.1 測溫點布置

a）采用電子測溫儀測溫，在基礎水平方向共設三個測溫部位，分別為基礎中心、1/2半徑、基礎外側。其中基礎外側的測溫點設在基礎迎風面，確保能測量到基礎外側的最低溫度，測溫部位布置見圖1；

b）在基礎厚度方向，每個測溫部位設3個測溫點，分別為基礎上表面、1/2厚度處、基礎下表面。基礎上、下表面的測溫點設在基礎表面以內約50mm處，測點布置見圖2；

c）每個測溫點一般設置一個測溫探頭，對于重要的測點（如基礎圓心部位1/2厚度處），可設置兩個測溫探頭。測溫探頭固定在鋼筋上，測溫探頭附近的鋼筋用塑料膠布充分包裹，避免測溫探頭與鋼筋接觸，影響測溫結果。測溫探頭安裝前，在水下1m處浸泡1 d；

d）設置專職測溫人員，測溫從基礎澆筑完成開始，每日6次，分別為0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00。

3.3.2 控制溫升

為了控制混凝土澆筑體在入模溫度基礎上溫升值不大于50℃［2］，采取以下措施：

a）儲罐基礎1/22厚度處設置一層冷卻水盤管，盤管采用DN 50鋼管，水平間距0.8～1.2m，通過泵入地下水在冷卻盤管中的循環，降低混凝土內部溫度，冷卻盤管布置見圖1；

b）選擇夜間進行混凝土澆筑施工，減少混凝土運輸和澆筑過程中的日曬，降低混凝土的入模溫度。澆筑開始時間為18：00，結束時間為第二天8：00。混凝土澆筑期間，平均氣溫9℃，混凝土入模平均溫度16℃；

c）加入緩凝劑，混凝土初凝時間12 h，終凝時間40 h，削平水泥水化熱峰值［3］；

d）控制澆筑速度，采用分層澆筑方式，每層厚度不大于0.3m，澆筑混凝土不超過30m3/h，保證混凝土初期水化熱能夠充分擴散［2］。

3.3.3 控制里表溫差

里表溫差指混凝土澆筑體中心溫度與表面溫度之差，是產生混凝土澆筑體自約束應力的主要原因，里表溫差不宜超過25℃［2］。混凝土澆筑初期，澆筑體中心溫度隨著水化反應不斷增加。一般情況下，澆筑后3～4 d，中心溫度達到最高，而混凝土澆筑體表面溫度與保溫大棚的溫度密切相關，在養護階段，應密切觀察儲罐基礎中心溫度及表面溫度，及時調整冷卻盤管中循環水流量及保溫大棚的加熱取暖。

3.3.4 控制降溫速率

降溫速率是指混凝土澆筑體內部溫度達到溫升峰值后，單位時間內溫度下降的值，降溫速率不宜大于2℃/d［2］。大體積混凝土應盡量延長散熱時間，充分發揮混凝土的強度潛力和材料的松弛特性，利用混凝土的抗拉強度，達到防止或控制溫度裂縫的目的。本工程采取兩個控制降溫速率的措施：一是基礎外側搭建保溫大棚，降低基礎散熱的速度；二是盡量減少冷卻盤管的循環水流量。

3.3.5 控制基礎表面與大氣的溫差

混凝土澆筑體表面與大氣的溫差是影響混凝土澆筑體里表溫差、降溫速率的重要因素。混凝土澆筑體表面溫度過低，會形成很陡的溫度梯度，產生很大的拉應力，極易產生裂縫，混凝土澆筑體表面與大氣的溫差不宜大于20℃［2］。拉薩氣候變化多端，晝夜溫差大，在基礎外側搭建保溫大棚，進行保溫養護是保證基礎澆筑成功的關鍵環節。保溫大棚保溫層為兩層帶膜土工布，保溫層距基礎側面1.5m，圓錐頂最高處高出罐基礎頂面1.5m。保溫大棚內布置12臺電暖器，用于夜間加熱取暖，降低基礎表面與大氣的溫差，保溫大棚見圖2。

表1 基礎溫度測量記錄及養護措施

圖2 保溫大棚

3.4 基礎拆模

大體積混凝土拆模條件決定于里表溫差及大氣溫度，一般分為三種情況：

a）里表溫差小于10℃，大氣溫度大于10℃時，全部拆模；

b）里表溫差10～15℃，逐層拆模；

c）里表溫差15～20℃，基礎表面與大氣的溫差大于10℃時，逐層拆模［4］。

本工程地處拉薩，大氣溫度多變，參考執行第一種拆模情況，第7天拆除保溫大棚后，連續三日，里表溫差不大于5℃，平均氣溫17℃時，第10天拆除全部模板。

3.5 基礎養護

基礎拆模后，基礎表面先覆蓋一層塑料薄膜，上刺小孔，再覆蓋一層土工布（不帶膜）。養護用水水溫與混凝土表面的溫差不大于10℃［2］，白天利用西藏日照充分的條件，用曬熱后的溫水養護，晚間則將水加熱后養護。養護期間，基礎表面一直保持濕潤狀態［5］。專職測溫人員按時測量基礎中心溫度、基礎表面溫度、保溫棚內溫度及氣溫，根據溫控要求及時調整冷卻盤管及電加熱器的運行狀態。養護時間共15 d，基礎溫度測量記錄及養護措施見表1。

4 結論

針對類似西藏等偏遠地區，因地制宜地采用降低大體積混凝土入模溫度，設置冷卻盤管及保溫大棚，嚴密監控大體積混凝土溫度等措施，減小大體積混凝土由于各種溫度差而產生的內部應力，有效地保證大體積混凝土的施工質量。昆侖能源西藏有限公司100× 104m3/d液化天然氣項目西藏城市燃氣部分（一期工程）通過采取以上措施，儲罐基礎混凝土澆筑質量優良，未出現任何裂縫，節省了工程投資，保證了施工工期。

［1］許 剛，高海波，彭新科，等.昆侖能源西藏有限公司液化天然氣項目地勘報告［Z］.敦煌：中國石油集團工程設計有限責任公司青海分公司，2011.

［2］GB 50496-2009，大體積混凝土施工規范［S］.

［3］嚴勁況.淺談大體積混凝土施工技術［EB/OL］.http：//www. zhulong.com/tech/detailprof689839yt.htm，2010-9-28.

［4］孫 杰，劉 江，孫少寧.水泥強度物理性能檢測報告［Z］.拉薩：拉薩天創源商品混凝土有限責任公司，2011.

［5］GB 50204-2002，混凝土結構工程施工質量驗收規范［S］.

Technology for Mass Concrete Construction in Tibet Area

DongYangsheng，YangXiaoqiu，WuKexin，YangJinsong，YangZheng，JuYilin（China Petroleum Engineering Co.，Ltd.SouthwestCompany，Chengdu，Sichuan，610017，China）

Aftermass concrete structure is poured，hydration heatcongregated in its interior isnoteasy to emitdue to itsbulky size.High internal temperature ofmass concrete structure and fastsurface heatdissipationwill result in large temperature differencebetween itsexteriorand interior，whichwilleasily result in concrete surface cracking.Tibetis located in southwestborder area of China，where natural conditions are very poor，marketsupply and construction technology level is very low.In remote areas similar to Tibet，suchmeasures are taken according to local conditions asmass concretemolding temperature decrease，installation of cooling coils thermal insulation canopy and closemonitoring of mass concrete temperature，decreased is internalstress resulting frommass concrete temperature differences，which can effectively assure construction quality ofmassconcrete structures.

Tibet；Mass concrete；Construction

A

1006-5539（2012）02-0082-03

2011-10-21

中國石油天然氣集團公司重點工程資助項目（Z2010-4）

董秧生（1964-），男，江蘇興化人，一級注冊結構師，學士，主要從事油氣田土建設計與施工工作。

NGO，2012，30（2）：82～84