袁家口子水源工程大体积混凝土施工措施

付用坤，韩瑞涛，张永乐

（山东临沂水利工程总公司，山东 临沂 276006）

临沂市沂河袁家口子水源工程主体工程主要为12孔拦河闸，闸室净宽20.0 m，采用弧形钢闸门，闸门高9.5 m，闸底板厚2.0 m，顺水流方向26.5 m，闸墩高14.5 m，墩厚2.0 m。其主要特点是：一是整体结构设计尺寸大，是山东省单孔宽度和高度规模较大的拦河闸工程，突破了常规的设计尺寸，同时也相应的加大了工程施工的难度；二是混凝土结构构件设计尺寸大，底板厚2.0 m，闸墩厚2.0 m，属于典型的大体积混凝土设计类型，该设计对混凝土的浇筑和养护施工提出了更高的要求；三是主体工程施工阶段正值冬季，低温环境给大体积混凝土的施工和成品养护带来非常不利的因素；四是大体积混凝土产生裂缝的机率相对高，是本工程施工中必须加强克服的重要难题。

1 主要措施

1.1 应用三级配水工混凝土

本工程主体结构闸底板及闸墩混凝土设计强度等级均为C30W6F150，常规中采用二级配泵送混凝土，实验室二级配合比材料用量见表1。

表1 混凝土二级配合比材料用量 kg/m3

二级配水工混凝土适用于薄壁钢筋混凝土结构，考虑大体积混凝土温控效果和经济性，本工程更宜采用三级配水工混凝土，实验室的设计配合比值如表2。

表2 混凝土三级配合比材料用量 kg/m3

由表2知，三级配水泥用量减少了10 kg/m3，相应胶凝材料用量减少30 kg/m3，而水灰比值不变，相对二级配能够有效的降低混凝土反应过程中的水化热，一定程度的降低了混凝土的内部温度，从而减小了混凝土在反应过程中的温度应力，可以缓解甚至消除混凝土表面产生裂缝的隐患。

1.2 闸墩二次浇筑施工工艺

本工程工期紧迫，大底板收缩周期相对长，如果继续采用先底板后闸墩的方法，将很可能造成底板对闸墩产生相当大的约束力，综合以往工程的经验，本工程又采取了大底板与底部1.8 m闸墩同时浇筑，变底板对闸墩的约束为闸墩本身新老混凝土之间的约束，同时也尽可能拉长1.8 m以上闸墩浇筑的时间间隔，极大缓解底板温度应力对闸墩的集中约束，降低了闸墩出现裂缝的机率。

1.3 温控措施

1）大型钢木组合模板。本工程在闸墩的施工中，结合大型钢模板施工工艺，改进选取3.0m×1.8 m模块高强度胶合板与钢龙骨结合的大模板，并与圆弧钢模板组合运用，既继承了大型钢模板施工机械化、节约加固材料、保证混凝土外观质量的特点，更重要的是木工板的导热系数远远的低于钢板，改善了模板对大体积混凝土的保温作用，相对于纯钢结构的大模板工艺，凸显了其在大体积混凝土施工中，温度控制的优势，一定程度上对混凝土表面起到了保温的作用。

2）混凝土的保温养护。冬季施工混凝土，保温养护是最为重要的环节，对混凝土后期的强度和质量都起着决定性的作用。除选择有利于浇筑的温度时段外，成品的保温养护非常重要。对于闸墩，延长模板拆模时间，在模板龙骨之间镶嵌泡沫板，再在泡沫板外围利用土工膜严密包裹，经测量模板与泡沫板之间的温度最高达到20℃。对于闸底板，采取薄膜、再生棉、土工膜和草苫子四层组合保湿保温覆盖，使得混凝土表面温度始终维持在20℃左右，同时底板四周也利用土工膜和草苫子严密包裹。这些措施，降低了混凝土内外温差，缓解了混凝土温度应力产生的负面影响。

3）混凝土内部冷却的应用。对于大体积混凝土施工，混凝土内部水化热不容忽视，光外部的保温并不能有效降低混凝土的内外温差，也不能减轻其收缩程度。结合以往工程的经验，本工程在底板和闸墩的浇筑过程中，植入降温冷却管，布置了间距60 cm、排距70 cm的镀锌钢管冷却管，通水时间自浇筑开始至混凝土内外温差不大于15℃结束，平均持续7～9 d。

通过以上措施的实施，切实将设计和规范指标控制在允许范围之内，有效的缓解了混凝土早期表面的拉应力和混凝土内部的压应力之间的矛盾，切断了混凝土裂缝产生的通道。

2 温控测量

2.1 测温系统的布设

底板温度感应线共布置上中下3条，上部、中部、底部距混凝土面层分别为30 cm、100 cm、170 cm，同时水平方向布置在相邻冷却管中间位置，所有感应线端头均引至闸墩站筋牢固结扎并做好清晰的区分标记。闸墩温度感应线垂直方向共布置上中下3条，上部、中部、底部距闸墩顶面分别为50 cm、750 cm、1 150 cm，水平方向布置在闸墩的中间位置；另外在水平方向布置3条温度感应线距离冷却管10 cm、30 cm、50 cm，高度便于操作即可，这两部分温度感应线均须在模板上开孔，将其引至仓外在模板龙骨上牢固结扎并做好清晰的区分标记。

2.2 温度测量与记录

温度测量自混凝土埋没底部感应线2 h后开始，每2 h测量一次，浇筑过程中测量混凝土的入仓温度、大气、进出水温度，浇筑完成后测量混凝土表面温度，将测量数值规范记录在表格中。

2.3 测温数据整理

收集的数据为不同部位不同作用的测量结果，底板中记录了混凝土内部随着通水时间的推移上中下位置温度的变化情况；在闸墩中记录了混凝土内部随着通水时间的推移上中下位置温度的变化情况及距离冷却管10 cm、30 cm、50 cm位置的冷却效果。在数据的整理中，首先是以小时为单位，整理24 h的温度测量数据，绘制当天温度曲线并计算当天温度的平均值。当混凝土内外温差不超过15°时停止测量，再以天为单位，绘制时间和平均温度为坐标轴的温度曲线。

2.4 实例数据分析

以该工程7号底板和闸墩为例，分析温控过程中温度变化的过程。

由温度曲线可以看出混凝土内部在浇筑完成后第2天至第3天水化热走向最高峰，之后一周内呈逐步降低趋势，直至降至20摄氏度左右，而此期间混凝土表面温度一直维持在15～20℃左右，内外温差自第3天到第5天接近内外温差25℃，比较集中的消除了水化热的散发强度。

3 结语

大体积混凝土施工中产生裂缝的因素较多，主要由其本身的属性和外部条件所引起。本工程中，除了严密的部署了水泥、外加剂等原材的选用之外，又进一步的优化了施工配合比；除了严密的把控了混凝土的拌合、运输、入仓、振捣等细节，大胆的尝试改进了施工顺序；除了做好混凝土的外部保温之外，同时在模板的使用上实现了突破，最重要的是混凝土内部降温的措施。通过采取以上一系列措施，纵观控制的过程，袁家口子水源工程大体积混凝土的施工和成品质量得到了有效的控制，为今后的大体积混凝土施工提供了宝贵的经验。