中小型水利工程中混凝土墩墻的施工技術要點

郗 良

（忻州市滹沱河水利管理局 山西 忻州 034000）

混凝土墩墻是當前水利工程中常見的墻體結構，在涵洞、水閘等部位應用廣泛；墩墻施工大多采用機械拌合或者泵送混凝土的方法，而施工過程中產生的混凝土裂縫問題已引起施工各方的注意，一旦澆筑的墩墻出現表面裂縫或者貫穿裂縫，就會對結構的整體性造成影響，不利于結構受力穩定性，一旦交工使用后會存在較大的安全隱患。針對這一實際問題，我們在近年來的水利工程中，嘗試創新并改進施工工藝，采取一系列新技術、新方法，有效規避了混凝土裂縫問題，確保中小型水利工程混凝土墩墻的結構穩定性、耐用性，具有重要的現實意義。

1 工程概述

忻定干渠云中河十字閘工程是滹沱河灌區的重要樞紐工程，始建于1952年，1953年曾進行重新修建，但是經過多年運行使用，出現底板坍塌、年久老化問題，已經無法滿足防滲、排洪等基本需求。該工程所處地區屬于中緯度暖溫帶大陸性氣候區，四季分明，氣候偏向干旱為主，降水集中在每年6月～9月，其中7、8月水量最大。根據十字閘的設計資料來看，該工程原定的過洪流量約為300m3/s，工程上層3m為淤積粉沙，下層為黏土層，地下水位較淺。本次改造主要為混凝土墩墻的重建，其中涉及到較為重要的混凝土施工技術，如何防范裂縫產生更是重中之重。

混凝土墩墻的主要構成部分包括閘墩與橋墩，一般在混凝土基礎層或者底板中設置墩墻，其特點就是底部的平面積較小、墻體較高，同時要求墻體立面面積大、表面平滑，沒有氣孔、蜂窩等問題，對施工條件、施工尺寸、外表美觀程度等要求都比較高；近年來在一些水利工程中，墩墻施工技術不斷優化和改進，包括制作模板、澆筑與振搗混凝土、施工后期養護等，從各個環節改進工藝，取得了較為滿意的效果。

2 混凝土墩墻施工技術要點及其改進

針對混凝土的特征以及墩墻施工要求，滹沱河灌區在對墩強進行改造施工中，從模型支護、施工縫處理、混凝土施工技術等方面不斷改進工藝，以更好地滿足工程需要，具體分析如下：

2.1 模型支護技術

模型支護技術的改進與應用，主要做到如下幾步驟：其一，合理選擇模型。結合工程中墩墻的實際外輪廓尺寸選擇適當的模型，可采取定型鋼模立式布置方法，盡量確保模型平直，注意避免出現錯縫現象，這樣拆模之后才能保證表面光滑無坑點。其二，選擇合理的支護方法。綜合墩墻周邊的尺寸以及模具的邊孔距離，可每間隔約1m預埋一個膨脹螺栓，確定底層模型的具體位置；在上層高約1m、水平方向約1.2m左右的位置，在鋼筋的兩端過口做模型的連接件，與外部的副龍骨固定起來，避免由于模型過高而產生變形；一般模型中的主龍骨實施豎向布置，間距約為1.5m左右，副龍骨多實施橫向布置，間距在0.9m左右。另外應注意，在模板和底面接縫處，每層模板縫之間應該加一層約為5mm厚度的海綿，這樣施工中能夠避免水泥漿外漏到墻面，造成墻面凹凸不平。其三，在澆筑混凝土過程中，模型的看護工作也非常重要。由于水利工程混凝土墩墻的水平面積較大，但是其寬度較為狹窄，因此澆筑過程中稍不注意就可能出現傾斜或者扭曲，為了避免這一情況，需要在混凝土模型的兩端、中間等位置挑桿掛垂球，沿著垂線的方向分別選擇上、中、下三個點來記錄從垂線到模型的距離，并且定點定時觀察、記錄，如果模型發生變化則及時調整，確保模型平整、端正。

2.2 施工縫處理技術

首先，當混凝土的底板強度達到要求后，需要繼續澆筑混凝土墩墻，對其表面進行鑿毛處理，將表面留有的水泥薄膜清理干凈，使用高壓氣沖洗，確保干燥、無積水；其次，將鋼筋表面的雜物、水泥漿等清理干凈，注意靠近施工縫附近的鋼筋處理，確保鋼筋施工時不會對已經澆筑的混凝土質量造成影響或破壞；再次，為了保證上下層的施工縫順直，不出現折線，在對底層混凝土進行澆筑施工時，應該在模板上使用約4cm厚板條釘，這樣能夠合理控制澆筑的高程，完成澆筑后再將板條拆除，進行鑿毛處理；最后，綜合以往工程施工經驗，為了避免在施工縫上部澆筑混凝土時出現跑模、掛簾等問題，可以在下層混凝土的模板施工時預留對銷螺栓，對上層模板起到固定作用。

2.3 混凝土施工技術

混凝土施工技術要點及施工過程的質量控制，主要從以下幾個環節著手：

（1）材料的準備。在施工中使用自拌混凝土，需要嚴格控制原材料的質量，在材料進場時做好抽檢試驗；本次工程選用C20混凝土，水泥為忻州市南白水泥廠生產的32.5礦碴水泥，石子為忻口石料廠生產，其粒徑等參數應符合要求；同時，根據實際施工需要，還需要添加粉煤灰、外加劑等材料，也要注意控制其質量。

（2）配合比優化設計。根據實驗室提供的配合比要求，對現場砂石料的含水率進行精確測定，獲得配合比數據，嚴格按照標準執行。

（3）澆筑與振搗。采取“水平分層”的方法進行澆筑，注意控制每層澆筑的厚度，一般在40cm～50cm左右較為合理，當距離面層還有約50cm距離時，則改為斜層澆筑方法，同時使用插入式振搗器進行振搗。為了確保面層的平整，需要在側面模板上測量高程點，在每個高程點做好標記，確保澆筑高層符合要求。

（4）在澆筑十字閘消力池底板及閘室底板混凝土時選用起重機吊運混凝土方法，有效避免運輸過程中混凝土的損失，節約了工程成本與人工勞力，如果采用人工運料的方法，極易出現混凝土離析問題，影響工程質量；而起重機的料斗為全封閉式，吊運過程較為平穩，直接進入倉內，避免了離析問題。

（5）雨季施工要點。雨季施工由于天氣較為潮濕，應該注意對混凝土澆筑質量的控制，如：定時測量骨料中的含水量，用塑料覆蓋倉面等。

（6）混凝土養護。為了確保混凝土達到設計要求的強度，完成澆筑之后的養護工作十分重要。可定期在混凝土表面噴水，保持濕潤；注意重點部位的養護時間不少于兩周，尤其加強對突出、棱角等特殊部位的保護。

3 防范混凝土墩墻裂縫的相關措施

混凝土裂縫問題是忻定干渠云中河十字閘工程的常見問題之一，本次改造結合這一實際情況，對混凝土裂縫的防治采取了一些有效措施，效果較為明顯。

3.1 合理設置混凝土墩墻澆筑結構

合理的布局，是防止發生裂縫的關鍵環節，主要包括合理設置分縫、采取分塊通倉澆筑等方法，省去原本較為復雜和繁瑣的接縫灌漿、混凝土冷卻等步驟，加速了工程的施工進度，確保能夠盡快完工；過去常使用的通倉澆筑方法，使澆筑塊受到的拉應力范圍增大，澆筑塊的尺寸也比較大，極易在表面產生裂縫；同時該種方法也增加了倉面尺寸，在澆筑時就可能產生一個薄弱面，如果不能嚴格遵循平倉振搗要求，就會影響澆筑質量。結合這一實際情況，選用分縫澆筑、分塊澆筑更加合理。

在澆筑混凝土時設置貼腳，能夠避免混凝土墩墻結構的應力過于集中，而壓力過大則容易產生裂縫；同時使用貼腳可以提高結構垂直抵抗力，緩解由于水平水流壓力而產生的作用，增強墩墻結構抵抗不平衡力矩的能力，避免在底板的順水流方向產生裂縫。由于水利工程的巖基大多較為堅硬，因此可以考慮設計一個基礎的過渡層，減少外部約束力；有關過渡層的澆筑，一般設置在底板與基巖之間，澆筑的薄層約15cm左右，起到平緩過渡的作用。要求這一過渡層的力學性能適中，具有一定變形功能，能夠適應地基變形，避免出現底板裂縫。

3.2 注意控制混凝土澆筑溫度

控制溫度是預防混凝土裂縫的常見措施，其中包括澆筑溫度控制與溫升幅度控制兩大部分，分析如下：

（1）混凝土墩墻澆筑溫度的控制

在澆筑混凝土時，如果外部本身的溫度就比較高，必然影響其施工溫度，造成混凝土中的膠凝材料迅速形成水化反應，縮短混凝土達到最高溫度的時間，散熱速度緩慢；澆筑溫度的控制，主要做到以下幾點：其一，對混凝土進入倉內的溫度進行控制，如在混凝土中注入冰塊迅速降溫，選擇春秋季節溫度不太高的時候澆筑等，盡量避開夏日炎熱時間或者冬季寒冷時間；其二，如果無法避免在夏季澆筑，就需要對骨料噴水以降低溫度，還可采用風冷法，如將拌合料倉封閉起來并注入冷風，在皮帶機輸送骨料時利用冷風將骨料溫度降低；其三，用于輸送混凝土的機器設備、工具等，也要采取遮陽處理，必要時采取降溫措施，避免外部溫度升高對混凝土溫度造成影響。

（2）混凝土墩墻溫度上升幅度的控制

一般混凝土澆筑過程中溫升幅度的控制主要利用水管冷卻方法，以此控制混凝土的內外溫度，既可避免內外溫差過大，也可控制溫升幅度，作業成本較低；在墩墻結構中，一般底部是最容易出現裂縫的部位，那么應用冷卻水管可考慮主要埋設到墩墻下部分；一般情況下，只要在7天～10天內混凝土沒有出現裂縫現象，那么其抗裂強度就能符合要求，同時將水管冷卻的拉應力控制在一定強度之內，也能保證混凝土的質量。

3.3 混凝土材料的優化選擇

混凝土材料的質量直接影響墩墻施工的質量，合理選擇原材料，也是避免發生裂縫的主要措施。首先，應盡量選擇熱量較低的水泥，降低水化熱反應，將溫差控制在合理范圍內；其次，在混凝土中摻入適量的活性混合料，能夠降低混凝土的溫度，也可延緩混凝土溫度升高的時間，便于熱量快速散發；另外，粗骨料在混凝土中占有較大比例，應注意其礦物性質的選擇，將對混凝土熱學性能產生直接影響。通過盡量選擇膨脹系數較小的骨料，能夠有效避免溫度裂縫產生。

4 結束語

滹沱河灌區的十字閘工程距離忻定干渠渠首18km，是忻定干渠與云中河交叉的重要工程，也是滹沱河灌區的重要樞紐工程之一。本次改造工程全部采用鋼筋混凝土現澆結構，在閘門、泄水閘、進水閘等部位實施電氣化操作，極大提升泄洪的速度，增強了忻定干渠的引水能力。由于改造施工中各個環節的技術落實到位，尤其混凝土施工技術科學、合理，各步驟銜接緊湊，最終工程構件施工效果非常理想，無論是墩墻的強度還是表面平整度都相對滿意，是水利項目改造工程的參照典范。陜西水利

[1]劉孟路.淺論混凝土施工技術在水利工程的應用[J].城市建設理論研究（電子版）.2013（21）

[2]盛亞男.淺議水利工程中混凝土的施工管理與質量控制[J].價值工程.2010（18）

[3]余正罡.水利工程混凝土及鋼筋混凝土工程施工技術分析[J].黑龍江水利科技.2014（2）

[4]張振，祁葳，劉桐.試議水利工程混凝土滲漏的成因及防治[J].城市建設理論研究（電子版）2014（18）

[5]柳江，柳紅英.關于水利工程混凝土施工技術對策探討[J].新材料新裝飾.2014（10）

[6]李軼.水利工程混凝土施工技術及其質量控制措施[J].建筑·建材·裝飾.2014（12）