南灣水庫溢洪道閘室混凝土澆筑溫控防裂措施

□吳振奇（河南省河川工程監理有限公司）

1.工程概況

南灣水庫位于河南省信陽市近郊，是淮河上游一級支流浉河上的主要防洪控制工程。南灣水庫屬大（Ⅰ）型工程，工程等級為一等，主要建筑物為Ⅰ級，水庫控制流域面積為1100km2，庫容16.5億m3。南灣水庫的開發任務是以防洪灌溉為主，結合供水、灌溉，兼顧發電、養殖綜合利用。

溢洪道是水庫主要永久建筑物之一，位于大壩左岸貓兒沖山凹與龍王澗谷地，控制段閘室設兩孔12m×9m的開敞式泄洪閘，底板高程98.6m，最大泄量1473m3/s，設計閘底板順水流方向長度24m，垂直水流方向寬度32.5m，閘底板順水流方向設置伸縮縫將底板分為2聯，左右兩邊聯長度為16.25m，兩邊聯間有30m m間隙，間隙內充填塑料泡沫板，閘底板厚2m，閘墩最大厚度3m、高12.5m。根據除險加固設計原閘底板及閘墩拆除，新閘底板建在基巖上，根據施工圖紙標示的建筑物分縫、分塊尺寸及結構特點，為避免新澆混凝土在降溫歷程中發生體積收縮時，底板受地基的約束，閘墩受底板約束，以及大體積混凝土內外溫差過大引起有害裂縫，參考多年來類似工程的施工經驗及有關技術資料，經建管、設計、監理、施工共同研究確定本工程閘底板及閘墩混凝土施工中主要采取以下溫控防裂措施。

2.溫控防裂技術措施

2.1 閘底板混凝土施工溫控防裂技術措施

閘底板混凝土施工溫控防裂主要采取以下措施

2.1.1 合適的澆筑季節

根據工程進展和施工進度計劃，本工程閘底板施工工期在2009年元月期間，此時環境溫度較低，適宜澆筑大體積混凝土，有利于降低混凝土的入倉溫度。

2.1.2 合理選擇原材料

混凝土骨料采用級配良好的天然河砂及石灰巖碎石，并嚴格控制砂、石含泥量，砂含泥量控制在3%以內，碎石含泥量控制在1%以內；有關資料表明，在混凝土的熱力學性能中，對溫度應力影響最大的是線膨脹系數，它變化范圍大（通常在（6-12）×10-6），以灰巖骨料的線膨脹系數為最小。ɑ值在6×10-6左右，比花崗巖人工骨料的ɑ值約小20%～24%，比石英砂巖ɑ值約小一倍，也就是說，在同等條件下，采用灰巖骨料替代花崗巖骨料，溫度應力就可減小20%～24%，采用灰巖骨料替換石英砂巖骨料，溫度應力就可減小近一倍。

本工程所用膠凝材料采用散裝42.5級普通硅酸鹽水泥。

2.1.3 采用非常態混凝土，合理選擇配合比

閘底板為C25混凝土，有抗滲、抗凍要求，其抗滲等級為W 6，抗凍等級為F100。選用粒徑較大、級配良好的粗細骨料，做好級配設計，閘底板混凝土采用三級配混凝土。通過試驗合理選擇混凝土的配合比，降低水灰比，減少水泥用量，以降低水化熱。

2.1.4 加入適量粉煤灰及外加劑

通過試驗合理摻加粉煤灰、新型減水劑，以減少單位水泥用量，降低水化熱，改善混凝土的和易性。加強振搗，以提高混凝土的密實性和抗拉強度。

2.1.5 預埋冷卻水管

在底板內預埋冷卻水管，設置循環水池，通入循環冷卻水，進水口與出水口溫差控制在10℃以內，強制降低混凝土水化熱溫度。冷卻管布置二層，選用φ32鋼管，距底板頂面和底面距離均為0.5m，每層水管間距1.0m。

2.1.6 采取蓄熱保溫養護

閘底板及閘墩混凝土澆筑后，采用塑料薄膜、保溫氈等材料及時對閘底板上表面及閘墩四周凌空面進行覆蓋保溫。閘底板混凝土澆筑期間在2009年元月份，而元月正是最寒冷的月份，閘底板混凝土澆筑后除考慮正常覆蓋外還于底板上部搭設暖棚，暖棚內置煤爐升溫，以減少混凝土內外溫差。暖棚搭法如下：每幅底板混凝土澆筑完成后，沿底板四周用鋼管搭設房架，房架高度（考慮墩身插筋長度）按3m控制，房頂起脊高度1.5m，屋面坡度為1：5.4，屋架搭成后用加厚彩條布從外圍覆蓋，確保覆蓋嚴實。煤爐置于棚內底板面上，煤爐按2排（順水流方向）、每排8個，排距6m，間距3m。

2.1.7 加強溫控監測

本工程采用便攜式JDC-2型建筑電子測溫儀（由測表、探頭、測溫線組成），測量混凝土內外溫度。每幅底板布置4處測溫點：在底板軸線（順水流方向）位置距上下游各8m處布置兩處，探頭埋深1m,距底板兩側40cm再布置兩處，探頭埋深50cm；邊墩在98.6m～103m高程以及103m～109m高程順水流方向墩中心、距兩側40cm處各布置一處測溫點，中心位置探頭埋深1.5m，兩側探頭埋深50cm。

測溫時間從混凝土澆筑后8～10h開始，混凝土澆筑后5d內每4h記錄1次測溫結果，5d后每8h記錄1次，亦可根據混凝土內部的溫度變化情況隨時調整測溫次數，以確保測溫工作的連續性和可靠性。混凝土中心溫度與表面溫度、表面溫度與大氣溫度的差值以25℃為警戒線，控制在20℃左右，保持降溫速率1.5℃/d，1～7d每日統計、通報測溫結果。在測溫過程中，若發現溫差超過25℃時，及時升溫或延緩拆除保溫材料，以防止混凝土產生溫差應力和裂縫；如測溫顯示混凝土內外溫差可能＞25℃，則立即加蓋草袋一層；氣象預報顯示有雨雪時，在草袋上加蓋薄膜一層；當中心溫度降至與大氣平均溫度相差24℃以下時，撤除保溫層，進行灑水養護，發現異常情況及時調整養護措施。

2.2 閘墩混凝土施工溫控防裂技術措施

2.2.1 常規溫控防裂措施

閘墩混凝土施工所采取的常規溫控防裂措施與閘底板混凝土施工相同。

2.2.2 預埋冷卻水管

邊墩103m高程以下埋設兩排豎向冷卻水管，排距2m，每排水管之間的距離為1m，第一排水管距邊墩迎水面混凝土面和上下游混凝土面均為0.5m，選用φ32鋼管。

2.2.3 混凝土連體澆筑

為有效防止閘墩混凝土澆筑后出現應力裂縫，根據類似工程的施工經驗，在澆筑閘底板混凝土的同時將閘墩澆筑高度≥100cm的混凝土，以改善閘墩變形約束條件，降低底板強約束區部位閘墩拉應力,以不出現裂縫。墩模板與底板模板轉角處要預留排氣孔，防止拆模后混凝土出現蜂窩或麻面。

2.2.4 設置閘墩膨脹混凝土加強帶

現澆混凝土結構隨著降溫和收縮的產生，溫度收縮應力從結構的兩端向中間逐漸增大，混凝土結構的中間部位收縮應力最大，當最大溫度收縮應力超過混凝土抗拉強度時，混凝土結構就從中部開裂，影響工程質量。為了既防止超長混凝土結構的開裂，又能減免后澆縫，影響控制工期，本工程在閘墩設置膨脹加強帶。

2.2.4.1 膨脹加強帶的作用

膨脹混凝土在結構硬化過程中產生適當膨脹，在鋼筋和臨位的約束下，在混凝土中建立起一定自應力，這樣在膨脹加強帶部位建立起的自應力，對溫度收縮應力具有一定的補償能力，防止超長結構的開裂。

2.2.4.2 膨脹加強帶的設置及施工

根據本工程泄洪閘閘墩的結構特點，將本閘墩在順水流方向中間位置各設置一條膨脹混凝土加強帶，帶寬度按1.5m，帶的兩側鋪設密孔鐵絲網，并用橫豎鋼筋φ16@200加固，目的是防止兩側混凝土流入加強帶。施工時，帶外仍用閘墩設計混凝土澆筑，澆筑到加強帶時，改用膨脹混凝土，其強度等級比兩側高C5等級，澆筑到另一側時，再改用閘墩設計混凝土澆筑。如此循環，連續澆筑到閘墩頂部。

2.2.4.3 膨脹混凝土配合比設計

配合比設計委托有資質的試驗室進行設計

2.2.4.4 施工注意事項

圖1 閘墩膨脹帶布置圖（圖中單位m m）

現場拌制必須按確定的膨脹混凝土配合比投料，尤其是膨脹劑不得少摻或誤摻，要派技術人員加強監督；計量裝置必須準確，開盤前要檢驗校正，使用中要進行校核；混凝土攪拌時間要比普通混凝土延長30s，出盤混凝土溫度宜＜30℃；塌落度要滿足施工要求，澆筑時間間隔不宜超過1.5h，低溫下摻早強減水劑或防凍減水劑；澆筑時混凝土的自由落距應控制在2m以內，振搗要均勻、密實、不欠振、不過振；混凝土終凝前，要反復抹壓，防止表面裂縫出現；澆筑后的養護非常重要，應根據氣溫情況，及時澆水養護，使混凝土外露面始終保持濕潤狀態，養護期≥14d；負溫施工要保證混凝土入倉溫度＞5℃，澆筑后立即用塑料薄膜和保溫材料進行保溫保濕養護。

3.結語

在溢洪道閘室混凝土澆筑的過程中，嚴格按照上述方案組織實施，有效地避免了有害裂縫的發生，實踐證明所采取的措施是正確的，也為今后同類工程提供了有益的參考。