高寒低温条件下的混凝土施工

常祖平，陈 云，周树兵

(1.成都水利水电建设有限责任公司，四川 成都 610072；2.四川岷江水利电力股份有限公司，四川 都江堰 611830)

1 前 言

四川石渠县鄂曲水电站于2003年建成发电，装机6 400kW，原设计最大泄洪流量为800m3/s,海拨高程4 100m左右，属高原气候，每年无霜期仅15天，年平均气温-10.7℃，冬季气温低，极端最低气温可达到-46℃。2005年7月遇百年一遇洪水灾害，最大洪峰流量为1 200m3/s,洪水将泄洪冲砂闸下游消力池混凝土冲毁，直接影响电站的运行安全。险情发生后，业主立即邀请参与电站建设的设计、监理、施工方及相关专家到场，制定了《石渠县鄂曲电站消能设施事故整治实施方案》。《方案》对消能设施进行了如下修改设计：对原护坦底板和导墙采取补强处理，原消力墩改为消力坎，消力池底板相应部位设垂直排水孔；原消力池下游加设二级消力池、海漫和防冲槽。消能设施设计混凝土主要工程量如下：消力池C30混凝土3 550m3；C10细石混凝土40m3；海漫C20混凝土992m3；导水墙C25混凝土1 460m3。

2 高寒低温条件下浇筑混凝土的特点

消能设施事故整治工程于2005年12月正式开工，计划于2006年3月10日完工，施工时间紧，又要在冬季低温季节施工，工程施工难度相当大。消能设施混凝土浇筑分项工程施工有以下特点：

(1)混凝土浇筑量约6 000m3，量不大。

(2)浇筑期间气温极低，日平均气温在-10℃以下，最低气温达零下46℃；浇筑及养护难度大，浇筑质量难以保证。

(3)因消力池的地基为覆盖层，且紧邻电站尾水渠，基坑内渗水量大，基坑降水效果对浇筑质量存在一定影响。

(4)底板浇筑位于原地面线以下，混凝土入仓方便、快捷。

3 混凝土施工作业方法

3.1 模板工程施工方法

(1)模板材料。结合本工程特点，为加快施工进度，模板全部采用钢模板。

(2)模板安装。底板侧模板均采用架管固定，上部导墙侧模板采用架管固定外围，内侧用φ10～φ14圆钢、间距0.8～1.5m作拉模筋固定；在不能对拉部位，则在浇底层混凝土时埋入锚固拉杆，安装在上层模板上。

(3)模板拆除。当混凝土强度达到能保证其表面及棱角不因拆模板而受损后，侧模即可拆除。底模须在混凝土强度达到设计强度标准值的50%后方能拆除。拆除时应轻敲慢移，并将拆下的模板、扣件架等分类堆放，加强保养逐层向上吊移。拆架时应设警戒线或派人看守，拆除自上而下，一步一清，严禁乱拆乱丢。

3.2 混凝土浇筑工程施工方法

(1)混凝土的拌制。选择6台JDY500D型强制式搅拌机、3套电脑自动配料系统，由装载机上料，利用泵送混凝土配合挖掘机挖运直接入仓。搅拌站的供水由设在附近的蓄水池供给。

为确保混凝土浇筑质量、加快施工进度，搅拌时加入一定量的SNMA1复合防冻剂。具体掺入量及性能指标见表1、2。

表1 SNMA1防冻剂掺入量与温度的关系

表2 SNMA1防冻剂性能指标

(2)混凝土入仓振捣。修筑好交通线路，混凝土直接入仓，挖掘机辅助入仓平仓。每车入仓之前，在仓位前20m处设一冲洗站冲洗轮胎，确保轮胎上的泥土、杂质不被带入仓内。

混凝土平仓振捣：消力池底板及护坦大面积混凝土采用挖掘机平仓，上部消力坎小体积混凝土用人工平仓，振捣用φ75和φ100的振动棒。

(3)混凝土的养护。现场养护采取浇热水养护和覆盖塑料薄膜、草垫等方式。浇水应在混凝土浇筑完毕12h以后进行，养护时间不少于14d，浇水次数以能保持混凝土表面处于润湿状态为宜，确保混凝土强度硬化。

(4)混凝土浇筑注意要点。分缝分块：施工缝的设置，应根据技设详图，再结合浇筑强度并征得设计、监理同意而定。

入仓作业：在自卸汽车入仓困难时一律采取泵送混凝土，车辆不得强行入仓，确保模板不变形、混凝土不发生离析。

施工缝处理：用压力水冲毛，水压力控制在0.4～0.6MPa，冲毛一般在初凝后至终凝前进行，具体时间可结合混凝土标号、气温情况确定；冲毛应冲去乳皮和灰浆，直到混凝土表面积水由浑变清为止。

接缝处理：在浇筑混凝土前，为确保新老混凝土结合良好，须清除老混凝土面的软弱层，并冲洗干净；再铺2～3cm厚同标号或略高标号砂浆，上面浇一层同标号混凝土，厚度控制在20cm左右；接缝混凝土坍落度增大1～2cm。

混凝土的运输：因自卸汽车运输距离较远，故应注意道路维护，控制车速，入仓前或入泵车前检查混凝土离析现象，必要时作二次人工拌合。

4 冬季高寒低温条件防寒抗冻施工方法

工程实践证明，室外日平均气温低于-10℃时，施工费用比常温施工时增加50%以上，同时由于施工设备、建筑材料、施工各个环节出现问题的机率成倍增加，使施工效率仅为常温施工的40%左右，且工程质量也容易出问题，因此除特殊需要外不宜在高寒低温条件下进行混凝土施工。本工程属抢险工程，工期要求紧，不得不在极低气温下施工。为确保施工质量，采取了一系列措施。

4.1 高寒低温条件下混凝土施工注意事项

(1)防止混凝土早期受冻。浇筑三天内的混凝土最易受冻，因此早期的混凝土防寒抗冻措施尤其重要。

(2)防止混凝土表面开裂 。低温浇筑时，混凝土体积内外温差大，易开裂，因此混凝土的表面保温养护十分必要。

(3)防止混凝土受冻胀力的破坏。当浇筑水下部分混凝土时，注意混凝土周围积水冻结膨胀破坏混凝土，应注意抽排水或全仓面保温覆盖。

4.2 高寒低温条件下混凝土施工措施

(1)正确布置骨料储存及堆放系统，以及相应的预热保温措施。

(2)提前做好混凝土拌合运输保温措施，做到不露天作业，覆盖严密。

(3)根据温差变化时间，确定混凝土浇筑块体尺寸，做到白天施工。

(4)仓面采取搭设暖棚加温，高效简易，经济方便。采取麻布、彩条布、薄膜加架管支撑，升温采取红外电热管与锅炉等相结合的方式。

4.3 高寒低温条件下混凝土拌合要点

(1)热水冲洗搅拌机，并将积水或冰水排除，使拌和机处于正温状态。拌合时间较常温延长20%～30%。

(2)提高混凝土出机温度，用热水拌和，适时考虑骨料预热。

(3)热水骨料温度不应超过60℃，外加剂溶液不能直接用蒸气加热。

(4)用酒精温度计测温度，根据气温变化及时调整SNMA1防冻剂掺量。

4.4 高寒低温条件下混凝土运输要点

(1)减少倒运次数，尽可能直接入仓。

(2)运输过程中对混凝土进行覆盖，防止运输途中受冻。

(3)采用泵送混凝土时，混凝土泵应安在暖棚内，输送管道用聚苯乙烯泡沫塑料套管并外包薄膜保温材料。

4.5 高寒低温条件混凝土浇筑与养护要点

(1)浇筑仓面搭设保温棚，模板内侧加铺薄膜保温。

(2)仓面保温棚内采用电热红外线发热管加温到正温以上。

(3)混凝土结构薄弱及边角部位，保温层加厚2至3倍。

(4)新老混凝土接合处，保温范围超过工作缝1.5m。

(5)特别抗冻剂与普通防冻剂掺合使用，为使防冻剂加入时均匀，浇筑时仍要求仓面搭设暖棚，并采取必要的保温措施。

(6)混凝土养护，采取暖棚储热，不间断升温，再浇热水，条件具备时用蒸汽养护。

5 结束语

要确保高寒低温条件下混凝土的浇筑质量，浇筑期间的保温、防冻剂的掺入量及后期养护是重点。石渠县鄂曲电站的消力设施修复后已运行5年多，期间经过了多个洪水期和玉树大地震的考验，验证了混凝土的质量良好。