洪湖東分塊蓄洪工程腰口泵站進出水流道混凝土澆筑養護溫控技術應用

陳興軍

(湖北大禹建設股份有限公司，湖北 武漢 430061)

1 工程概述

腰口泵站工程是洪湖東分塊蓄滯洪區蓄洪工程，位于洪湖市烏林鎮，設計流量為110m3/s,裝機容量為3×3600kW。泵站屬Ⅱ等工程，主泵房、安裝間、副廠房、直接擋水的空箱刺墻、穿堤涵管、防洪閘等主要建筑物級別為2級，次要建筑物(進、出口翼墻等)及泵站配套建筑物級別為3級。出水流道設計為鋼筋混凝土結構，駝峰漸變型，總長為25.5m，最大截面為7.7m×4.3m的長方形門洞，最小截面為直徑3.25m的圓形，為空間曲面結構，密封層最大結構高度為6.765m，C25混凝土，摻20%粉煤灰，采用常態方式澆筑。進出水流道體型龐大，結構復雜(見圖1)，施工難度大，是泵站工程的核心工程，其混凝土質量是泵站工程控制的重點和難點。

圖1 腰口泵站流道剖面圖

2 流道混凝土澆筑養護溫控技術

2.1 溫控標準

混凝土拌和物出機口溫度不高于17℃，入倉溫度不高于17℃。環境溫度低于5℃時，倉面混凝土澆筑采取保溫加熱措施；環境溫度高于19℃時，加冰塊進行拌和以降低水溫。流道溫度監測部位布置見圖2，各典型監測部位溫控標準及措施見表1。

圖2 流道溫度監測部位布置示意圖

2.2 測溫元件的埋設與監測

a.測溫元件埋設。為有效監測進出水流道混凝土內外溫差，在進出水流道內布設測溫元件，溫度計按照圖2及表1規定的部位埋設，埋設位置誤差控制在±5cm以內。溫度計的電纜沿鋼筋接引出混凝土澆筑面，電纜接引的過程中預留一定的變形長度，同時每隔2m用鉛絲固定。電纜接長部位用專用套管，預留后期觀測及混凝土澆筑施工長度。

表1 流道典型監測部位溫控標準及措施

b.混凝土溫度監測。儀器埋設好后，及時讀取初始讀數，并記錄環境溫度。定時定人測量混凝土的內部溫度及表面溫度，溫度計被混凝土覆蓋后開始測溫，至混凝土澆筑完成后3d內測溫頻率為1次/2h，3～5d內測溫頻率為1次/4h，5d后為1次/8h，10d后為1次/12h。氣溫驟降期間增加溫度觀測次數。直至混凝土內外溫差控制在不大于20℃后方可停止通冷卻水。

c.混凝土表面溫控要求。側面拆模后立即采用保溫被封閉保溫。不通水部位表面及側面先用薄膜覆蓋再用保溫被覆蓋單層保溫，混凝土表面溫度不得低于20℃。通水部位表面及側面覆蓋單層保溫被保溫，其邊墻和隔墩部位的混凝土表面溫度不得低于20℃，邊墻和隔墩之間的混凝土表面溫度不得低于20℃。表面及側面養護用水溫度不得低于15℃。

2.3 原材料及混凝土入倉溫度控制

a.砂石骨料溫度控制。砂石骨料須清潔，砂的細度模數及含泥量在規范范圍之內。低溫季節骨料進入儲料倉后，表面及時覆蓋保溫，遇降雪天氣，在骨料上覆蓋一層塑料布，并用重物將其壓住，同時為保證骨料溫度，骨料倉的堆高大于6m。高溫季節骨料采取遮陽措施，控制砂石骨料溫度不得超過16℃，拌和水溫不得超過10℃，溫度較高時采用加冰塊拌和混凝土(見圖3)。

圖3 加冰塊拌制混凝土

b.水泥溫度控制。水泥選用華新P·O 42.5普通硅酸鹽散裝水泥，每立方米混凝土中水泥摻量為203kg，車輛停置在避蔭處防止陽光直曬，以避免溫度過高。水泥、粉煤灰溫度不得高于25℃,并采取措施控制其溫度。

c.外加劑溫度控制。采用HL-8000高效減水劑，兼顧減水、緩凝、引氣等功效，溫度不得高于25℃。

d.混凝土入倉溫度控制。?澆筑時避開高溫天氣，安排在陰天和夜晚開始澆筑；?混凝土澆筑完成后，及時搭設涼棚，采用遮陽網覆蓋倉面，減少陽光直接照射；?混凝土拌和物出機口溫度不高于17℃，入倉溫度不高于17℃。安排專人監測，每2h監測一次，當超過限制值時，報告溫控領導小組，并需采取相應的降溫措施。

2.4 預埋水管通水冷卻

根據溫控方案計算分析，流道混凝土澆筑溫度采用19℃，表面及側面用單層保溫被保溫，放熱系數為7.2kJ/(m2·h·℃)。為降低混凝土的內部溫度，在流道混凝土結構薄弱部位內部，采用預埋循環冷卻水管進行溫控；其他區域抗裂安全系數大于1.5，不進行溫控。進水流道通水冷卻區域見圖4，出水流道通水冷卻區域見圖5。

圖4 進水流道通水冷卻區域

圖5 出水流道通水冷卻區域

冷卻水管采用PE管，水管密度為水平間距1.0m，垂直間距1.0m，管徑25mm，壁厚3mm，分段PE管長度100m，水溫5℃，通水流量1.2m3/h。進水流道冷卻水管分三層布置；出水流道冷卻水管按一層布置，對應的高程及水管布置見圖6～圖9及表2。進水流道通水時間為5天，出水流道通水時間為4天。

圖6 進水流道第一層通水冷卻水管布置圖(單位：m)

圖7 進水流道第二層通水冷卻水管布置圖(單位：m)

圖8 進水流道第二層通水冷卻水管布置圖(單位：m)

圖9 出水流道通水冷卻水管布置圖(單位：m)

表2 冷卻水管布置高程及用量統計表

根據水管長度，計算出充滿水管需要的水的體積為0.06m3。同時考慮通水的連續性要求，水箱的容積不小于1m3。冷卻水水流方向每12h變換一次。通水結束后，PE管內灌注水泥砂漿充填密實，并割除PE管的外露部分。水管的水頭損失和需要的功率見表3。

表3 各水管水頭損失及功率計算表

2.5 智能自動化混凝土保濕養護

湖北省洪湖腰口泵站流道為3流道整體結構，流道內部混凝土保濕養護采用自動化控制。保濕養護分為進水口段、泵室鉛直段、出水口段3部分進行。其中泵室鉛直段，根據澆筑進度，下部與進水口段同批進行；上部與出水口段同批進行。

2.5.1 智能自動控制保濕養護系統工作流程

流道混凝土智能自動化保濕養護工作流程見圖10。

圖10 智能自動化保濕養護工作流程圖

2.5.2 噴淋養護系統布置

噴淋水管，采用φ25PVC管，通過在管壁鉆φ2孔向流道內壁噴水。進水、出水口與泵室鉛直下部及其拐彎段，近似水平段(包括進水口的喇叭口、拐彎段)采用“三管”系統(見圖11)；泵室鉛直下部采用“三管”螺旋布置方式。

圖11 流道內噴淋“三管”系統布置圖

水平段“三管”系統噴水管的鉆孔分布：沿軸線方向在每個模板支撐的空格梅花形鉆3個孔，在-20°、0°、20°的線上鉆孔(見圖12)。“三管”系統安裝時，分別將左支的噴水孔對準頂部中心角-80°、-60°、-40°線上；中支對準-20°、0°、20°線上，右支對準40°、60°、80°線上。

圖12 管道水平鉆孔系統布置圖

螺旋布置“三管”系統噴水管的鉆孔分布：每隔30cm鉆孔，長度環流道約一周半。布置在該段的頂部，環形固定。

2.5.3 流道內部環境溫度濕度監測

由智能控制器自動完成實時監測，每隔一段時間專門連接計算機進行檢測。由監測人員每天的早6時、中午12時、下午18時，進行3個流道內部空氣溫度、濕度的觀測。

2.5.4 混凝土表層濕度監測

實時監測由智能控制器自動計算，每隔一段時間專門連接計算機進行自動計算。在拆除模板時進行施工監測。拆除模板，空氣進入，混凝土面的濕度立即降低，因此首先松開模板進行混凝土表面濕度、溫度的檢測。并盡可能增加檢測部位。

2.5.5 混凝土表面保溫和智能自動化噴淋養護

a.在混凝土澆筑完成以后，出水流道進口、出口用保溫被封閉保溫。

b.混凝土澆筑完成以后，立即用保溫材料進行覆蓋，頂板面層采用1層塑料薄膜、1層土工布覆蓋包裹進行保濕、保溫養護，采用的保溫材料應保持干燥。對邊、棱角部位的保溫厚度應增大到面板厚度的2～3倍。

c.嚴格控制拆模時間，在混凝土內部溫度逐步降低并與外部最低氣溫相差20℃以內并且養護不少于14d時才能拆除流道模板，墩墻模板在混凝土內部溫度逐步降低并與外部最低氣溫相差20℃以內方可拆模。

d.流道混凝土智能自動化噴淋養護。

2.6 混凝土其他約束控制

a.對泵站站身進行合理的分層，減輕新舊混凝土的約束作用，減少約束范圍。

b.合理安排施工工序，縮短施工分層之間的混凝土澆筑時間，快速、均勻、薄層上升，以減輕混凝土的約束作用。

3 流道混凝土工程施工質量評定結果

洪湖東分塊蓄滯洪區蓄洪工程腰口泵站流道工程共澆筑混凝土4965m3，其中進水流道(高程10.98～16.75m)2084m3；出水流道(高程21.95～26.95m)2881m3。通過采取相應的措施降低混凝土原材料溫度和入倉溫度，對流道混凝土澆筑進行通水冷卻控制混凝土內部溫度和采用智能自動化保濕養護技術進行表面防裂養護等一系列技術措施。取得了良好的社會和經濟效果，降低了混凝土內外溫差，有效減少了混凝土裂縫，并充分保障了混凝土水化與強度增長，提高了流道混凝土施工質量，達到了預期的效果。根據《水利水電工程單元工程施工質量驗收評定標準——混凝土工程》(SL 632—2012)驗收規程評定，3個流道工程共計6個單元工程，全部優良，優良率100%；外觀質量優良，外觀質量得分率95%，流道工程施工質量達到優良等級標準。流道混凝土施工完成外觀質量見圖13。

圖13 流道混凝土施工完成外觀質量

4 結 語

2016年汛后，湖北省委、省政府啟動“排澇能力提升”泵站工程，計劃建設14座大型排澇泵站，使外排能力提升一倍，列入了災后重建補短板五大民生工程之一。其中洪湖東分塊蓄滯洪區蓄洪工程腰口大型泵站于2017年先期開工建設，目前泵站主體工程已完工，流道混凝土工程施工質量達到優良等級，在2020年防洪排澇中發揮了其極重要的作用。由于近十多年湖北省未新建設大型泵站，腰口泵站流道混凝土澆筑養護溫控技術的成功應用，為后續13座大型泵站流道混凝土施工溫控和防裂，積累了經驗，具有很好的借鑒和參考作用。