北易水渠道倒虹吸混凝土工程施工

2010-02-28张文友

水科学与工程技术 2010年6期

张文友

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250）

1 工程概况

北易水渠道倒虹吸工程位于河北省易县县城西北4km的北易水河上，是南水北调中线工程的大型穿河建筑物之一。

北易水渠道倒虹吸设计流量为60m3/s，工程由进口渐变段、进口闸室段、进口管身斜坡段、倒虹吸管身段、出口管身斜坡段、出口闸室段、出口渐变段、进口导流堤及出口导流堤九部分组成。建筑物总长度585m，倒虹吸管身断面为两孔一联的钢筋混凝土箱形结构，单孔过水断面为5.5m×5.5m，顶板厚1.2m，中墙厚1.1m，边墙厚1.2m，底板厚1.2m。主要工程量：土石方开挖59.91m3万，土石方填筑48.37m3，混凝土4.69m3，钢筋3878t，砌石1.11m3。

北易水流域属暖温带大陆性季风气候区，四季分明，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季时日短促，冬季寒冷干燥。极端最高气温41.6 ℃，极端最低气温－21.4 ℃，多年平均风速1.6m/s，最大风速18m/s；平均无霜冻期185.6d，最大冻土深度68cm，流域多年平均降水量560mm，其中80%降水量集中于6～9月，7、8两个月降水量占全年降水量的65%。降水量年际变化较大，丰水年与枯水年降水量相差5倍。

建筑物区分布寒武系馒头毛庄组地层、燕山期侵入体、第四系上更新统及全新统地层。建筑物大部坐落在泥岩、泥质灰岩、泥灰岩、玢岩地层上，局部坐落在砾石、卵石地层上。

本工程施工总工期24个月。

2 混凝土施工

北易水渠道倒虹吸混凝土工程包括：进出口渐变段混凝土、进出口闸室段混凝土、管身段混凝土及素混凝土垫层等。混凝土浇筑顺序为河床主槽管身水平段、管身斜坡段，闸室段、渐变段相机进行。

2.1 原材料

用于拌制混凝土的原材料，包括粗骨料、细骨料、掺合料、外加剂、水，由室内配合比试验确定各种材料的配合比，其中粗细骨料由中易水天然料场供应，运距22km，粗细骨料质量基本满足相关规范要求，但砂料及砾料为潜在危害反应疑视活性骨料，需考虑抑制措施。掺合料采用粉煤灰，选用Ⅱ级以上粉煤灰。混凝土拌和用水采用地下水，水质满足要求。主要设计配合比如表1。

表1 拌制混凝土配合比

2.2 混凝土拌和及运输

2.2.1 混凝土拌和

混凝土拌和及运输设备与混凝土的品种、浇筑能力及施工现场具体情况相适应，本工程采用混凝土拌和站拌制，拌和站生产能力按最大浇筑仓面20m×14.5m确定为52m3/h，选择75m3/h的混凝土拌合站1座，可满足浇筑强度要求。

2.2.2 混凝土运输

混凝土运输采用6m3混凝土搅拌运输车运输至倒虹吸浇筑现场。混凝土的运输时间一般不宜超过表2规定。

倒虹吸水平管段混凝土入仓采用布料皮带机直接入仓，斜管段、进出口闸室及渐变段采用泵送混凝土或塔机吊罐入仓的运输方式。混凝土自由下落的高度以不大于1.5m为宜，超过此界限时采取缓降措施，如溜桶、溜槽，防止骨料分离。

表2 混凝土运输时间

2.3 混凝土浇筑

管身混凝土浇筑施工以两节两孔为1个浇筑单元。最大浇筑仓面为20m×14.5m。考虑管身1次浇筑高度较大，分3次浇筑，底板1次，2个侧墙和1个中墙共1次，顶板1次，每次在1～2个工作班内浇筑完成。1个浇筑单元底板混凝土348m3，2个侧墙和1个中墙混凝土385m3，顶板混凝土348m3。

闸室段混凝土浇筑分3次进行，第1次浇筑底板混凝土，第2次浇筑闸墩混凝土，第3次浇筑排架混凝土，最后安装机架桥T梁。闸墩混凝土施工预留闸门槽进行二期混凝土浇筑。

进出口渐变段扭曲面混凝土，设计每块分4次浇筑，第1次浇筑底板，将扭曲面平均分成上、中、下3部分，依次由下向上浇筑。

混凝土模板施工，平面部位采用钢模板，曲面或扭曲面部位采用异型钢模板或木模板；倒虹吸管身内侧采用满堂脚手架支撑普通钢模板，外膜采用钢管支撑普通钢模版。

混凝土施工应满足以下要求：

（1）建筑物基础面浇筑混凝土垫层，待垫层混凝土达到设计强度等级的75%后，安装模板、绑扎钢筋等混凝土浇筑的准备工作。

（2）在基岩面和新老混凝土施工缝面上浇筑混凝土之前，应先铺一层厚2～3cm的水泥砂浆，砂浆的强度等级应不低于要浇筑混凝土的强度等级。

（3）混凝土入仓铺料一般应采用平铺浇筑法，铺料方向应与建筑物轴线平行，铺料厚度一般为30～40cm，但要与振捣器性能及混凝土运输浇筑能力相适应，混凝土浇筑应分层进行并保持浇筑层面平整。

（4）混凝土铺料层的厚度及层间间歇时间应与浇筑强度、施工工艺相适应。混凝土铺料层间歇时间（自出拌和机口算起到覆盖上一层混凝土为止），掺普通减水剂混凝土的允许间隔时间按表3规定控制，超过时且混凝土不能重塑者，层面应按施工缝处理。

表3 混凝土铺料层间允许间歇时间

（5）二期混凝土浇筑前，应对结合面的老混凝土面进行凿毛，冲洗干净，并保持湿润，但不能有积水。二期混凝土浇筑时，要确保二期混凝土的浇筑温度与老混凝土的温差不大于15℃。浇筑时每层的铺料厚度不大于50cm，采用强力振捣器辅以人工充分振捣，确保混凝土密实。门槽部位的二期混凝土表面应光滑平整，不平整度不得超过3mm。

2.4 养护

混凝土浇筑完毕后，应及时洒水养护，以保持混凝土表面经常湿润，以保证不发生干裂现象。在养护前应采取措施避免阳光曝晒。养护工作一般可根据气候条件在混凝土浇筑完毕后6～18h内开始，在炎热、干燥的气候条件下应提前养护，即混凝土达到初凝虽然没有拆模也要对模板进行洒水，同时也要采取可靠的遮阳防晒措施，如表面可遮盖塑料布、草袋或麻袋片等。

混凝土养护时间不应少于28d。对于重要部位的混凝土及当气候炎热、干燥时，养护时间应适当延长。

2.5 混凝土温度控制

2.5.1 混凝土温度控制标准

2009年全国人大常委会食品安全法执法检查组第一次全体会议在北京人民大会堂举行，标志着食品安全法执法检查正式启动。

工程区属大陆性季风气候区，根据气候特点，3月、4月中上旬、10月下旬、11月，日平均气温一般小于15℃，这段时间浇筑的混凝土以采用保温措施为主；4月下旬、5月上旬、9月中下旬、10月上旬，日平均气温一般小于22℃，温控以加强养护为主；其他高温季节温控以降温和加强养护为主；12月至次年2月一般不安排浇筑。

在老混凝土面上（龄期超过28d）浇筑新混凝土时，上下层允许温差不超过18℃，以防止老混凝土对新浇混凝土产生过大约束，造成裂缝。

混凝土内外温差按不超过24℃控制，并根据气温的实际情况加强混凝土表面的养护和保护，防止表面裂缝的发生。

混凝土的允许最高浇筑温度根据气温和浇筑部位的不同参考表4的数值控制。

2.5.2 混凝土温度控制措施

（1）控制混凝土原材料的温度是实现温度控制的主要手段之一，特别是骨料的温度对混凝土浇筑温度的影响比较大。应采取适当而有效的措施降低浇筑温度，如：堆高骨料堆（高度不宜低于6m）并通过地垅从下面取料、料场上方搭设凉棚、骨料洒水、预冷骨料、利用夜间低温浇筑、加冰拌和、运输过程中隔热遮阳等；并根据对浇筑温度的要求、气温的高低及实测的运输和浇筑过程中的混凝土温度变化情况，制定出机口温度控制标准，出机口温度不符合标准的混凝土不能入仓。

表4 混凝土允许最高浇筑温度单位：℃

（2）混凝土入仓后要及时平仓振捣，加快覆盖速度，减少混凝土温度升高；对浇筑完的混凝土面及时覆盖麻袋片等遮阳；要经常对仓面和周围用雾状喷头喷雾，增加湿度和降温，改善小气候。

（3）进出口闸室和管身段均为钢筋混凝土整体式结构，首层宜将底板和部分立墙浇筑完成，待底板混凝土强度达到2.5MPa后，方可在该层上进行凿毛、冲洗等下序的各项工作，但该层的间歇时间宜控制在5～10d之内。由于该层暴露时间较长，因此要采用草袋或其他材料遮盖，并采取经常洒水的养护措施，保持混凝土表面湿润，防止裂缝的产生。

（4）管身立墙和顶板可采用1次浇筑完成，也可将立墙和顶板分2次浇筑，若分2次浇筑，该层的间歇时间也宜控制在5～10d之内。

（5）混凝土要加强养护，对于初凝后没有拆模的混凝土也要对模板进行洒水，混凝土终凝拆模后表面要及时覆盖湿润的遮盖物，并洒水养护，有条件时可采用流水养护，但气温低于5℃时，不得洒水。

（6）闸墩和挡墙混凝土浇筑层的厚度宜采用2～5m，间歇时间宜控制在5～10d之内。侧面保护可采用厚4cm的草袋或外挂相当厚度的其他保温材料。保温层应待混凝土浇筑21d后方可拆除；冬季来临前浇筑的混凝土，应待冬季过后方可拆除。

（7）护坡混凝土板和各部位底板要一层浇筑完毕，待其终凝后用2cm厚的草袋和塑料布覆盖，除冬季外要经常晒水保持湿润，防止干缩裂缝，直到混凝土达到28d龄期或更长时间。

（8）冬季来临之前浇筑的混凝土，在强度低于10MPa或成熟度小于1800℃·h时，进入冬季后必须采取保温措施，以防混凝土受冻。

2.5.3 温度监测

施工当中应加强温度监测，做好温度监测记录，根据温度监测成果随时调整温度控制措施。

温度监测项目一般包括以下几项：气温监测；原材料温度监测；混凝土出机口温度监测；浇筑温度监测；浇筑块内部温度变化监测；其他临时温度监测。