袁家口子水源工程大體積混凝土施工措施

付用坤，韓瑞濤，張永樂

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276006）

臨沂市沂河袁家口子水源工程主體工程主要為12孔攔河閘，閘室凈寬20.0 m，采用弧形鋼閘門，閘門高9.5 m，閘底板厚2.0 m，順水流方向26.5 m，閘墩高14.5 m，墩厚2.0 m。其主要特點是：一是整體結構設計尺寸大，是山東省單孔寬度和高度規模較大的攔河閘工程，突破了常規的設計尺寸，同時也相應的加大了工程施工的難度；二是混凝土結構構件設計尺寸大，底板厚2.0 m，閘墩厚2.0 m，屬于典型的大體積混凝土設計類型，該設計對混凝土的澆筑和養護施工提出了更高的要求；三是主體工程施工階段正值冬季，低溫環境給大體積混凝土的施工和成品養護帶來非常不利的因素；四是大體積混凝土產生裂縫的機率相對高，是本工程施工中必須加強克服的重要難題。

1 主要措施

1.1 應用三級配水工混凝土

本工程主體結構閘底板及閘墩混凝土設計強度等級均為C30W6F150，常規中采用二級配泵送混凝土，實驗室二級配合比材料用量見表1。

表1 混凝土二級配合比材料用量 kg/m3

二級配水工混凝土適用于薄壁鋼筋混凝土結構，考慮大體積混凝土溫控效果和經濟性，本工程更宜采用三級配水工混凝土，實驗室的設計配合比值如表2。

表2 混凝土三級配合比材料用量 kg/m3

由表2知，三級配水泥用量減少了10 kg/m3，相應膠凝材料用量減少30 kg/m3，而水灰比值不變，相對二級配能夠有效的降低混凝土反應過程中的水化熱，一定程度的降低了混凝土的內部溫度，從而減小了混凝土在反應過程中的溫度應力，可以緩解甚至消除混凝土表面產生裂縫的隱患。

1.2 閘墩二次澆筑施工工藝

本工程工期緊迫，大底板收縮周期相對長，如果繼續采用先底板后閘墩的方法，將很可能造成底板對閘墩產生相當大的約束力，綜合以往工程的經驗，本工程又采取了大底板與底部1.8 m閘墩同時澆筑，變底板對閘墩的約束為閘墩本身新老混凝土之間的約束，同時也盡可能拉長1.8 m以上閘墩澆筑的時間間隔，極大緩解底板溫度應力對閘墩的集中約束，降低了閘墩出現裂縫的機率。

1.3 溫控措施

1）大型鋼木組合模板。本工程在閘墩的施工中，結合大型鋼模板施工工藝，改進選取3.0m×1.8 m模塊高強度膠合板與鋼龍骨結合的大模板，并與圓弧鋼模板組合運用，既繼承了大型鋼模板施工機械化、節約加固材料、保證混凝土外觀質量的特點，更重要的是木工板的導熱系數遠遠的低于鋼板，改善了模板對大體積混凝土的保溫作用，相對于純鋼結構的大模板工藝，凸顯了其在大體積混凝土施工中，溫度控制的優勢，一定程度上對混凝土表面起到了保溫的作用。

2）混凝土的保溫養護。冬季施工混凝土，保溫養護是最為重要的環節，對混凝土后期的強度和質量都起著決定性的作用。除選擇有利于澆筑的溫度時段外，成品的保溫養護非常重要。對于閘墩，延長模板拆模時間，在模板龍骨之間鑲嵌泡沫板，再在泡沫板外圍利用土工膜嚴密包裹，經測量模板與泡沫板之間的溫度最高達到20℃。對于閘底板，采取薄膜、再生棉、土工膜和草苫子四層組合保濕保溫覆蓋，使得混凝土表面溫度始終維持在20℃左右，同時底板四周也利用土工膜和草苫子嚴密包裹。這些措施，降低了混凝土內外溫差，緩解了混凝土溫度應力產生的負面影響。

3）混凝土內部冷卻的應用。對于大體積混凝土施工，混凝土內部水化熱不容忽視，光外部的保溫并不能有效降低混凝土的內外溫差，也不能減輕其收縮程度。結合以往工程的經驗，本工程在底板和閘墩的澆筑過程中，植入降溫冷卻管，布置了間距60 cm、排距70 cm的鍍鋅鋼管冷卻管，通水時間自澆筑開始至混凝土內外溫差不大于15℃結束，平均持續7～9 d。

通過以上措施的實施，切實將設計和規范指標控制在允許范圍之內，有效的緩解了混凝土早期表面的拉應力和混凝土內部的壓應力之間的矛盾，切斷了混凝土裂縫產生的通道。

2 溫控測量

2.1 測溫系統的布設

底板溫度感應線共布置上中下3條，上部、中部、底部距混凝土面層分別為30 cm、100 cm、170 cm，同時水平方向布置在相鄰冷卻管中間位置，所有感應線端頭均引至閘墩站筋牢固結扎并做好清晰的區分標記。閘墩溫度感應線垂直方向共布置上中下3條，上部、中部、底部距閘墩頂面分別為50 cm、750 cm、1 150 cm，水平方向布置在閘墩的中間位置；另外在水平方向布置3條溫度感應線距離冷卻管10 cm、30 cm、50 cm，高度便于操作即可，這兩部分溫度感應線均須在模板上開孔，將其引至倉外在模板龍骨上牢固結扎并做好清晰的區分標記。

2.2 溫度測量與記錄

溫度測量自混凝土埋沒底部感應線2 h后開始，每2 h測量一次，澆筑過程中測量混凝土的入倉溫度、大氣、進出水溫度，澆筑完成后測量混凝土表面溫度，將測量數值規范記錄在表格中。

2.3 測溫數據整理

收集的數據為不同部位不同作用的測量結果，底板中記錄了混凝土內部隨著通水時間的推移上中下位置溫度的變化情況；在閘墩中記錄了混凝土內部隨著通水時間的推移上中下位置溫度的變化情況及距離冷卻管10 cm、30 cm、50 cm位置的冷卻效果。在數據的整理中，首先是以小時為單位，整理24 h的溫度測量數據，繪制當天溫度曲線并計算當天溫度的平均值。當混凝土內外溫差不超過15°時停止測量，再以天為單位，繪制時間和平均溫度為坐標軸的溫度曲線。

2.4 實例數據分析

以該工程7號底板和閘墩為例，分析溫控過程中溫度變化的過程。

由溫度曲線可以看出混凝土內部在澆筑完成后第2天至第3天水化熱走向最高峰，之后一周內呈逐步降低趨勢，直至降至20攝氏度左右，而此期間混凝土表面溫度一直維持在15～20℃左右，內外溫差自第3天到第5天接近內外溫差25℃，比較集中的消除了水化熱的散發強度。

3 結語

大體積混凝土施工中產生裂縫的因素較多，主要由其本身的屬性和外部條件所引起。本工程中，除了嚴密的部署了水泥、外加劑等原材的選用之外，又進一步的優化了施工配合比；除了嚴密的把控了混凝土的拌合、運輸、入倉、振搗等細節，大膽的嘗試改進了施工順序；除了做好混凝土的外部保溫之外，同時在模板的使用上實現了突破，最重要的是混凝土內部降溫的措施。通過采取以上一系列措施，縱觀控制的過程，袁家口子水源工程大體積混凝土的施工和成品質量得到了有效的控制，為今后的大體積混凝土施工提供了寶貴的經驗。