船閘工程混凝土施工技術

劉曙明 孔繁龍

（揚州市航道管理處 揚州 225003）

船閘工程中的大體積混凝土和混凝土墻體結構的裂縫問題普遍存在。當前，船閘混凝土設計與施工中為防治混凝土裂縫，出現貌似越治理裂縫越多的現象，且具有一定的普遍性［1］。主要原因是：①水泥原材料追求強度越來越高；②大量減水劑的使用與混凝土適應性的影響；③采用泵送工藝，泵送混凝土水泥用量多、水灰比大、砂率高、骨料細、澆注速度快，相應的發熱量也大，增加了結構的開裂性；④混凝土的澆筑方法的影響。本文結合施橋三線船閘的工程實踐，探討船閘工程混凝土施工技術，提出混凝土耐久性的措施及施工注意事項。

1 船閘混凝土施工技術要求

1.1 把好原材料關

（1）水泥。使用低堿水泥（R2O≤0.6%），有利于降低堿－集料反應，避免DEF反應。同時提高混凝土的干縮性能。

對于大體積混凝土，施橋船閘工程提出了細度（比表面積）不超過350m2／kg，游離CaO≤1.5%，同時控制C3A含量≤8%，SO3含量≤4%，有助于進一步抑制DEF反應。

（2）粗集料。選用反擊式破碎機生產粗骨料，拒絕鄂式破碎機生產粗骨料。采用分級供應石子，到拌和站再進行級配。除了控制壓碎值、針片狀含量外，施橋三線船閘工程要求增加骨料的空隙率，利于控制骨料的形狀和級配。同時強調嚴格控制含泥量≤1.0%，增加混凝土的密實性，提高混凝土的抗干縮能力。

（3）細集料。強調細度模數，采用MX＝2.5～2.9的中粗砂，控制4.75，0.6，0.15mm篩孔的累計篩余含量≤5.0%，40%～70%，≥95%，級配符合II區砂的規定（中砂通過0.315mm篩孔的砂不小于15%）。控制含泥量≤2.0%。

（4）粉煤灰。使用低鈣灰，MgO＋CaO含量≤8.0%，SO3含量≤3.0%，燒失量≤4.0%，需水量比≤100%。

（5）外摻劑。控制Cl－含量≤0.25%外，同時控制Na2SO4量≤4%。

1.2 把好配合比關

采用“雙摻”技術，結合抗裂混凝土的配合比設計，控制含砂率≤39%，水膠比＜0.5（最佳水膠比控制在0.40～0.50范圍內），用水量≤160kg（配制高質量混凝土，用水量一般要在160kg／m3以下［2］），骨料體積率不小于70.0%（骨料體積率對混凝土收縮影響較大，當高于68.0%時干燥收縮顯著降低，以68.0%作為臨界骨料體積含量［3］），膠凝材料總量不少于340kg。

1.3 把好澆筑關

大體積混凝土產生裂縫是由多種原因造成的，其中采用合理的施工方法，是防止大體積混凝土裂縫的有效措施。

（1）混凝土攪拌必須充分，不能有生料出倉。

（2）罐車運輸，防止混凝土離析。混凝土罐車在等待下料的過程中用地下水沖澆混凝土罐體，有利于降低混凝土的澆筑溫度。混凝土運輸應盡量縮短時間及轉運次數，混凝土一旦出現初凝現象應作廢料處理。

（3）混凝土澆筑應合理分段、分層進行，使混凝土高度均勻上升。混凝土澆筑應連續進行，間歇時間不能過長。澆筑過程中每層混凝土初凝前都確保被上層混凝土覆蓋，避免施工裂縫出現。澆筑應在室外氣溫較低時進行，氣溫不宜超過28℃，夏季施工盡量避開正午高溫時段。當澆筑薄層混凝土時，每層澆筑厚度控制在30cm以下為宜，以加快熱量的散發，并使溫度分布較均勻，同時便于振搗密實，以提高彈性模量。利用低溫季節澆筑混凝土可以降低其起始溫度，減少基礎溫差。

1.4 把好振搗關，采用二次振搗工藝

混凝土振搗除了應按現行規范的有關規定依次振搗密實，防止漏振、欠振外，還應采用二次振搗工藝，有效消除混凝土塑性沉縮裂縫、內部潛在的裂縫及表面缺陷。

1.5 把好泌水關

混凝土在澆筑、振搗過程中，應將上涌的泌水和浮漿順混凝土坡面下流到坑底，通過側模底部開孔將泌水排出基坑。當混凝土大坡面的坡角接近頂端模板時，應改變混凝土澆筑方向，形成集水坑，及時用水泵將泌水排除，以提高混凝土質量，減少表面裂縫。

1.6 溫差與溫度應力“雙控法”［4－6］

大體積混凝土施工中，不能僅憑經驗用溫差來控制裂縫的發生，而應根據設計和施工條件，進行溫度應力驗算，其中包括溫差與收縮疊加而成的溫度應力是否超過施工當時混凝土極限抗拉強度。根據事先計算，才能檢驗混凝土原材料與配合比、入模溫度以及施工中養護措施等是否正確。這種用控制溫差和溫度應力的雙控法，在大量實踐中已證明是控制大體積混凝土裂縫的有效手段之一。

1.7 把好收面關，采用二次抹面工藝

澆筑基礎時坍落度可控制在100～140mm，坍落度大時會使表面鋼筋下部產生水分，或表層鋼筋上部的混凝土產生細小裂縫。為防止這種裂縫，在混凝土初凝前和混凝土預沉后采取二次抹面壓實措施。由于泵送混凝土表面水泥漿較厚，在澆筑后2～8h，初步按標高用長刮尺刮平，然后用木板對混凝土終凝前進行多次抹壓，有利于防止混凝土表面收縮裂縫。

1.8 把好保濕保溫養護關

在大體積混凝土保溫養護過程中，應對混凝土澆筑塊體的里外溫差和降溫速度進行監測，現場實測是控制大體積混凝土施工的重要環節。根據現場實測結果可隨時掌握溫控數據（里外溫差、最高溫升及降溫速度等），可根據這些實測結果調整保溫養護措施以滿足溫控指標的要求。保溫養護過程中，應保持混凝土表面濕潤。保濕可以提高混凝土的表面抗裂能力。有資料表明，潮濕養護時，混凝土極限拉伸值比干燥養護時要大20%～50%。另外，在大體積混凝土拆模后，應采取措施預防寒潮襲擊、突然降溫和劇裂干燥等。

1.9 把好拆模關

混凝土在實際溫度養護的條件下，強度達到設計強度的75%以上，混凝土中心與表面最低溫度控制在25℃以內，預計拆模后混凝土表面溫降不超過9℃以上允許拆模。

2 施工注意事項

（1）重視前期準備工作。如降溫設備及保溫材料的準備、主要施工建筑材料堆放保管和運輸過程中的降溫措施等。

（2）分段澆筑。和分縫分塊的作用一樣，根據具體情況合理分段澆筑即增設“后澆帶”的方法也能夠有效地減少溫度裂縫。

（3）薄層、短間歇、均勻上升。合理安排混凝土澆筑時間和進度，盡量做到薄層、短間歇（5～10 d）、均勻上升，避免突擊、薄塊和長期間歇以及澆筑塊體之間較大的高差及側面的長期暴露。

（4）利用低溫季節澆筑基礎部分。基礎部分混凝土是溫控最重要的部位，利用低溫季節澆筑混凝土可以降低其起始溫度，減少基礎溫差。

（5）提高施工質量和改善施工工藝。裂縫的出現與混凝土的不均勻性、密實度有重要的關系。保證施工質量、增加混凝土的密實度能夠提高混凝土的抗壓強度，從而增強混凝土的抗裂性；而改善混凝土的攪拌工藝可以提高混凝土的極限拉伸值，減少混凝土的收縮。

（6）低溫季節推遲拆模。上下游壩體外露混凝土及閘墩等部位表面采用5cm聚苯乙烯泡沫板［7］內帖，倉面用10cm草袋或聚乙烯氣墊薄膜覆蓋；壩體中的廊道、孔口的頂部及進出口不應長期暴露，需注意封閉和掩蓋；當日平均氣溫低于5℃時，停止澆筑。

（7）初期的表面溫度驟降是引起表面裂縫的主要外因。當日平均氣溫在2～4d內連續下降6～9℃時，未滿28d齡期的碾壓混凝土表面可能產生裂縫。因此，在基礎混凝土、上游壩面及其他重要部位用聚乙烯氣墊薄膜覆蓋，尤其是每年的3～5月份多發生氣溫驟降的時候需根據氣象預報提高預防能力。

（8）做好混凝土早期保濕養護。根據季節特點對厚度較大的墻體注意混凝土的內外溫差，必要時應進行蓄熱養護。為了便于充分發揮混凝土松弛特性，冬季采用4層草袋、2層塑料薄膜騎馬鋪設保溫保濕養護。如遇氣溫驟降，在基坑內再加塑料薄膜及草袋加強養護，或用碘鎢太陽燈照射，提高環境溫度。

一般情況下，“帶模養護”不能代替保濕養護，保濕養護應采用“小水慢淋”的方式，使新澆的墻體處在潮濕的、溫度相對穩定的環境之中。對于拆模較早和處于風口部位的墻體尤應注意水分蒸發對裂縫出現和發展的不良影響。宜采取適量灑水使環境保持較大的濕度，或采取涂刷養護劑等減少混凝土表面水分蒸發的措施。

（9）應盡可能地抓緊地下結構的驗收和回填，減少混凝土墻體在大氣中暴露的時間。對于必須長時間暴露在大氣中的結構或長期處在風口部位的結構宜采取在混凝土表面涂刷防水材料的方法加以保護。

（10）對施工全過程進行全面溫度監控。重點控制鋼筋保護層厚度，確保混凝土耐久性。

（11）加強施工精細化管理。認真落實質量保證體系，嚴格“自檢、互檢、交接檢”三檢制度，上道工序未檢驗或檢驗不合格的，堅決不得進入下道工序施工，確保不留質量隱患。

3 結語

船閘混凝土體積大，結構復雜，混凝土施工涉及原材料、配合比、各工序操作控制以及施工管理等方面，必須對各環節嚴格把關，確保船閘混凝土施工質量。

［1］朱 平，王海濱，劉宏新.船閘工程閘室側墻裂縫分析與處理［J］.水運工程，2006（8）：116－119.

［2］CCES01－2004混凝土結構耐久性設計與施工指南［S］.北京：中國建筑工業出版社，2005

［3］張 雄.混凝土結構裂縫防治技術［M］.北京：化學工業出版社，2006.

［4］朱伯芳.大體積混凝土溫度應力與溫度控制［M］.北京：中國電力出版社，1999.

［5］馮乃謙，顧晴霞，郝挺宇.混凝土結構的裂縫與對策［M］.北京：中國建筑工業出版社，2006.

［6］王鐵夢.工程結構裂縫控制［M］.北京：中國建筑工業出版社，1997.

［7］CECS 268：2010水工混凝土外保溫聚苯板施工技術規范［S］.北京：中國計劃出版社，2010.