南水北調渠道混凝土襯砌工程低溫施工要點

□徐金龍□李秀慧□翟會朝（南水北調中線干線工程建設管理局；河南省豫北水利勘測設計院）

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南水北調渠道混凝土襯砌工程低溫施工要點

□徐金龍1□李秀慧2□翟會朝1
（1南水北調中線干線工程建設管理局；2河南省豫北水利勘測設計院）

摘要：南水北調中線干線工程湯陰段是總干渠Ⅳ渠段（黃河北～羑河北）的組成部分，位于Ⅳ渠段中黃羑段的最北部，地域上屬于河南省安陽市的湯陰縣。起點總干渠設計樁號為Ⅳ175+432. 80，終點設計樁號為Ⅳ196+749。湯陰段全長21. 32 km，明渠段長20 km，渠道渠底縱比降采用1/ 23000、1/ 28000兩種，內邊坡1: 2. 0～1: 3. 25。文章以南水北調中線工程湯陰段渠道混凝土襯砌工程為例，分析薄壁混凝土在冬季低溫條件下施工過程中應注意的要點，根據當地環境和具體實際，重點研究了混凝土澆筑后蓄熱法保溫措施。

關鍵詞：南水北調；混凝土襯砌；低溫施工；蓄熱法保溫

1工程概況

渠道襯砌混凝土強度等級為C20，抗凍標號F150，抗滲標號W6。渠坡襯砌厚度10 cm，渠底襯砌厚度8 cm。渠坡防滲復合土工膜下鋪設2，2.50，3，3.50 cm厚的聚苯乙烯保溫板防凍層，防凍層下鋪設5，10，20 cm的粗砂墊層防凍脹。

渠段屬溫帶大陸季風型氣候區，根據淇縣站氣溫資料統計，段內月平均最低氣溫出現在1月，為-0.80℃，月平均最低氣溫-5.20℃，極端最低氣溫-18℃；所在地區歷年最大凍土深度為H=26 cm，渠段抗凍設計氣候類型屬于寒冷氣候區。

根據相關規定，當日平均氣溫連續5d穩定在5℃以下或現場最低氣溫在0℃以下時，不宜施工，當日平均氣溫低于0℃時，應停止施工。因為負溫時混凝土、砂漿等所含的水分凍結，水化作用基本停止，不能再達到原設計的強度等級。由于南水北調中線工程工期緊，剛進入12月份的低溫時段仍需繼續施工，才能完成預期目標。文章僅針對此低溫時段混凝土襯砌施工要點作出分析，以保證工程質量。

2混凝土襯砌低溫施工要點

冬季渠道襯砌混凝土施工宜選在白天溫度較高時段進行，經實踐宜在晴天的上午10點至下午2點之間，每個澆筑倉位≤24 m，若遇氣溫驟降時則停止澆筑。施工現場主要采用蓄熱法進行保溫，而蓄熱法是依靠水泥水化熱和混凝土拌合物本身的熱量，在保溫的條件下達到預定的溫度，其養護溫度需提高到10°C以上，所以混凝土在拌制、運輸、灌筑、搗實等過程中,必須采取措施,不使熱量散發過快。為了確保混凝土襯砌質量符合設計規范要求，應做好以下幾點：一是原材料方面：①所用骨料必須清潔，嚴禁含有冰雪等凍結塊及易凍裂的礦物質。②冬期施工中混凝土拌制應優先選用與水泥相融的高效減水劑，以減少凍害，同時適量減少拌合水用量，控制坍落度。二是混凝土拌合：①提前模擬低溫條件下施工，進行混凝土試配，對3 d、7 d和28d強度進行比對確定混凝土的配合比和外加劑的摻量，混凝土拌和站嚴格按照試驗室發出的配合比通知單進行生產不得擅自修改配合比。②拌制混凝土的各項材料溫度，應能滿足拌和后混凝土所需溫度，否則應考慮水加熱或砂、碎石材料加溫，但水和砂石混合物的溫度應≤40℃，否則投入水泥時易發生假凝。③加強混凝土配合比和坍落度控制。投料前，先用熱水沖洗攪拌機10 min，嚴格控制投料順序，混凝土拌和時間比常溫季節適當延長20%～25%，直至混凝土拌合均勻為止，避免水泥遇到過熱出現假凝現象。④拌合站要根據氣候實時狀況，嚴格控制防凍液摻量。⑤必須隨時測量拌合水的溫度，水溫控制在50±10℃，保證水泥不與溫度≥80℃的水直接接觸。三是混凝土澆筑：①縮短混凝土運輸時間，確保入模溫度。混凝土運輸車和輸送泵應有保溫措施。②加強施工管理與協調使工序流暢有序，避免混凝土運輸車在施工現場停留時間過長，使混凝土一抵達現場可立即入模。③當拌制的混凝土出現坍落度減小或發生速凝現象時，立即重新調整拌和料的加熱溫度。④在混凝土澆筑前，對入模溫度進行量測，不滿足要求的混凝土禁止澆筑。盡量加快混凝土澆筑速度，減少熱量散失，做到混凝土拌合物入模溫度≥5℃。四是混凝土養護：①混凝土澆筑完畢找平收面后，應立即用塑料薄膜及保溫材料覆蓋，對邊角部位的保溫厚度應增大到面部位的2～3倍。在初凝至終凝間要搓抹1～2遍。②要加強混凝土襯砌的測溫工作，每隔2 h對混凝土出罐及入模溫度進行檢查，填寫混凝土測溫記錄。

3襯砌混凝土面板后期蓄熱法保溫措施

混凝土襯砌冬季施工質量的關鍵是妥善的養護方法，防止早期受凍。為了防止早期凍害，通常要求開始養護時的混凝土溫度≥5℃。湯陰段抗凍設計氣候類型屬于寒冷氣候區，混凝土如養護不當，極可能出現低強、疏松、凝結時間過長等質量問題。因此需加強混凝土襯砌的測溫工作，施工現場設立專職試驗測溫員，準備干濕溫度計及普通溫度計，及時對混凝土出罐及入模溫度進行檢查。每班至少檢查4次，室外溫度每日3次，混凝土養護溫度每日6次。現場測溫員測溫后必須填寫混凝土測溫記錄，及時向技術負責人匯報，項目技術負責人根據測溫情況決定采取適當保溫保濕措施。

低溫施工的混凝土，分兩個層次進行保溫養護，一是澆筑完成后采用蓄熱法保溫，即立即采用1層塑料膜+3層巖棉被進行覆蓋保溫；二是混凝土達到齡期后為防止凍土凍融破壞等影響，采用1層塑料膜+2層巖棉被+1層塑料膜保溫。覆蓋完全后使用砂袋壓住邊緣。對于已完成襯砌的渠底混凝土板，主要對襯砌板下基礎進行保溫，防止發生凍脹，采用1層塑料膜和2層防寒巖棉被進行保溫。對基礎的保護層包括覆蓋保溫層和襯砌混凝土，根據熱工計算公式（1）。

H=β1h1+β2h2（1）式中：H-不保溫時的土壤凍結深度（cm）；β1-巖棉被保溫層對土壤凍結影響系數；h1-巖棉被保溫層厚度（cm）；β2-素混凝土對土壤凍結影響系數；h2-素混凝土厚度（cm）。根據查閱資料，巖棉被的導熱系數與膨脹珍珠巖相近，故防寒被對土壤凍結影響系數取β1=3.80。襯砌混凝土厚度為h2= 8 cm，素混凝土對土壤凍結影響系數為β1=1.40。根據招標文件提供的氣象資料，本段所在地區歷年最大凍土深度為H=26 cm。因此巖棉被保溫層厚度為：h1=（H-β2h2）/β1=（26-1.40×8）/ 3.80=3.90 cm。巖棉被每層為2 cm，鋪設2層巖棉被總厚度2×2=4 cm> 3.90 cm，其保溫效果滿足要求。為防止降雪、降雨雨水滲入對混凝土造成凍融破壞、導致巖棉被打濕后保溫效果降低，在巖棉被最下層和上層各鋪設一層塑料膜用于防水防潮，保證其保溫效果。覆蓋完全后使用砂袋壓住邊緣，避免被風等外力破壞。

4結語

南水北調中線干線工程線路長，沿線氣候條件變化較大，環境因素復雜，低溫條件下，大型渠道薄壁混凝土襯砌施工難度隨之增大。在工期緊保通水的情況下，湯陰段混凝土襯砌圓滿完成襯砌任務。同時通過低溫時段襯砌施工調查研究，采取有效的保溫措施，施工質量得到了保證。收稿日期：2015-10-12（責任編輯：劉長垠韋詩佳）

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