南水北调渠道混凝土冬季施工技术措施

李 明 卢会玲

（11.河南省水利第二工程局，河南 郑州 45000050000；22.原阳县韩董庄引黄灌区管理局，河南 原阳 45350053500）

本文主要论述南水北调辉县三标大型渠道衬砌混凝土在入冬以来针对低温季节采取的有效措施，经实践证明了其可行性，在南水北调通水之际大抓进度的同时，也保证了施工质量。

1 冬季渠道混凝土的施工要求及受冻分析

渠道衬砌混凝土面板具有厚度薄、面积广、质量要求高的特点，因此施工时对各个环节的施工要求都高于一般混凝土，从原材料、配合比、拌和质量、衬砌施工、抹面、养护等工序都要做到精细化管理。尤其是在低温环境下施工，除常规要求外，对混凝土的防冻、防裂也提出了新的要求。

根据混凝土的成型原理可知，混凝土在新浇筑后，由于受水泥与水的水化作用，混凝土逐渐凝结和硬化，直到获得最终的强度，而温度则是影响水泥水化作用速度的最主要因素。进入冬季后，当气温低于0℃后，新浇混凝土温度下降，空隙中的水逐渐因冻结而失去水化作用，参与水泥水化作用的水量便会减少，水泥水化作用减慢致使强度增长减缓，直至停止强度的增长。同时，水变成冰后也会因为体积膨胀致使混凝土结构遭到冻胀破坏。

2 冬季渠道混凝土施工措施

2.1 混凝土用原材料控制

2.1.1 混凝土用骨料应进行加高堆存，并搭设遮雨棚以防混入冰雪，使用清洁、级配良好、质地坚硬的骨料，不得含有有机物以及易冻裂的物质。根据南水北调黄河以北的施工经验及经本标段实践的经验，当日平均气温低于-5℃时，应停止渠道衬砌混凝土施工，一般的低温时段可不再考虑对骨料进行加热[1]。

2.1.2 掺入提高抗冻性效果显著的外加剂，如早强剂、速凝剂等。

2.2 混凝土配合比调整

2.2.1 可考虑使用早强硅酸盐水泥，该水泥水化热较大，在早期放出强度最高，效果较明显（南水北调的其他施工标段已得到验证）。

2.2.2 对混凝土用骨料进行坚固性试验，合格后方可使用。

2.2.3 施工时尽量降低水灰比，混凝土掺引气剂时，不应大于0.5，同时，增加水泥用量，以增大水化热量，提高混凝土温度，缩短达到龄期强度的时间。

2.2.4 掺加防冻剂（日最低气温不低于-5℃的情况下，可采用早强剂代替防冻剂），以加快混凝土的凝结速度，提高早期强度，应注意的是要严格控制外加剂的含碱量，混凝内的含碱量应不大于3.0kg/m3。

2.2.5 渠道底板混凝土施工建议以水泥代替粉煤灰并提高水泥掺量至300kg/m3以上，提高混凝土水化热。

2.3 混凝土拌和

2.3.1 冬季渠道衬砌混凝土建议拌和时间延长50%，拌和前应对拌和用水进行加热，可用加热仪器进行加热或者架立水箱在其底部烧火加热，经计算验证，水温宜控制在40～60℃之间，当水温超过60℃时，应改变拌和料的加料顺序，以免水泥假凝，拌和站出机口混凝土温度应不低于10℃。

2.3.2 混凝土拌和系统宜在当天施工完成后清除料仓内剩余的砂石骨料并对搅拌箱及输水管等进行覆盖防冻，防止夜间上冻不利于第二天拌和系统的正常使用。混凝土拌和前，应将积水或冰块排除，使搅拌筒处于正温状态。混凝土运输罐应用棉被进行包裹并尽量缩短运输时间，减少热量的损失[2]。

2.4 渠道衬砌施工及保温防冻措施

2.4.1 冬季渠道衬砌混凝土施工宜选择在白天温度较高的时间段进行施工，经实践，宜在上午10点至下午2点之间，每个浇筑仓位应缩短至24m较为适宜，当浇筑气温降至0℃时，应选择在最近的分缝处进行封仓停止浇筑。

2.4.2 根据入冬以来的浇筑情况，为保证每天上午能按时浇筑混凝土，防止各工序结合面受冻引起滑坡现象，施工时应缩短渠道衬砌工序的施工段，并采用塑料布对已铺设的砂砾料、保温板及土工膜进行覆盖保护，且在每道工序施工前应检查工作面有无上冻、结霜现象，如有应及时清除，为各道工序施工提供干燥的环境。

2.4.3 浇筑时，保证入仓混凝土温度不低于5℃（当混凝土入仓温度为1～4℃时，混凝土凝结时间较常温下延长3倍），砼试块除正常规定组数外,每仓混凝土增设2组同条件养护试块，分别做拆模前、28d的强度试验，为施工提供依据。

2.4.4 每仓新浇筑混凝土应在初凝后先覆盖一层地膜（农用薄膜），注意铺设要平整，以免混凝土面出现纹路而影响混凝土外观质量。薄膜上层铺设2～3层棉毡进行覆盖保温，为防止棉毡因雪、霜沾湿而受冻，上层应再覆盖一层塑料布，保温材料覆盖完后应对仓面温度进行持续观察，并保证至少在浇筑后15d内温度不低于5℃为宜。注意保温材料覆盖要严密，不得出现裸露的现象，建议覆盖时搭接不小于10cm并用棉绳穿孔连接，防止夜间遇大风刮飞保温材料而失去保温作用。经检测证明，以上保温方式经济合理且有效，入仓混凝土温度在7～12℃之间，仓面保暖温度为6℃左右，满足渠道混凝土冬季施工温度需求。

2.4.5 渠道底板混凝土部位施工时尤其要注意防冻融，如地下水在底板混凝土冻结膨胀，将底板已衬砌部位混凝土顶起造成结构破坏，且底板混凝土经过反复冻融容易引起起皮现象。冬季施工前应及时完成渠道已衬砌段的密封胶封堵，并对底板蓄水0.5m，能有效防止出现以上质量问题，在本设计单元的其他施工标段该方法已得到验证。另外需注意的是，虽气温高于0℃，但锯缝用水和冰雪化冻后的水容易在坡脚积蓄，气温骤降时，积水冻结使齿墙产生裂缝，因此，冬季施工尽量减少用水量，及时排除底板积水，当不能及时进行渠底衬砌时，要用干土或草袋覆盖保暖。

2.5 施工期间的温度观测

2.5.1 外界气温采用人工测温，每天应测量四次。

2.5.2 水、外加剂及骨料的温度每小时测一次。

2.5.3 混凝土出机口温度、运输过程中的温度损失及浇筑温度，根据需要测量或每2h测量一次。

2.5.4 混凝土表面温度变化应在浇筑后3d内加密观测，尤其是气温骤降和寒潮期间，应增加温度观测次数。

3 结语

南水北调辉县三标在进入冬季施工后，通过吸取南水北调先开工标段的经验及教训，重视冬季施工质量，增大资源投入，利用12月份有效的施工时间段顺利完成渠道衬砌908延米，目前无冻胀裂缝、起皮及强度不足等问题出现，在抢抓进度的同时也保证了施工质量。

[1]任杰.南水北调中线总干渠渠道衬砌施工试验研究[J].水科学与工程技术，2012（3）：112-115.

[2]黄海木，郑军华.混凝土冬季施工技术措施[J].今日科苑，2009（2）：25-27.