固定桥生态蓄水工程混凝土抗冻性控制措施分析

曹振军

（大同市十里河水利管理处，山西 大同 037000）

1 工程概况

桑干河发源于左云县马道头乡潘家窑村，属海河流域永定河水系，全长338 km，控制流域面积17 744 km2，其中山西境内为17 166 km2。桑干河干流河道生态治理工程水闸工程——固定桥水闸，位于大同县吉家庄乡固定桥村附近的桑干河干流上，控制流域面积15 802 km2。固定桥生态蓄水工程闸址位于册田水库库尾固定桥上游150 m 处的桑干河河道上。

固定桥生态蓄水工程，包括主河槽新建蓄水闸及启闭机房、改造加固主槽右侧堤防、左岸河岸（堤）的生态护坡防护等工程内容。工程等级划分和洪水标准根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2017）、《防洪标准》（GB 50201-2014）确定。固定桥生态蓄水工程蓄水水位为963.0 m，蓄水量112.4 万m3，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2017），工程等别为Ⅳ等，主要建筑物蓄水闸级别为4 级，设计洪水标准为10 年一遇，校核洪水标准为20 年一遇。工程总投资12 575.72 万元。

2 工程设计

固定桥生态蓄水工程设计蓄水水位963.0 m，蓄水面积91 万m2，蓄水量112.4 万m3。蓄水闸闸址位于桑干河干流册田水库库尾，固定桥上游约150 m 处，距离上游吉家庄桥3.85 km。拦河建筑物由主河槽蓄水闸和右岸改造加固后的堤防组成，其中蓄水闸长450 m，等分布设2 个中墩，将蓄水闸分成150 m 宽3 孔，闸门顶高程963.0 m，底板高程960.0 m，挡水高度3 m。右岸堤防长4 261 m。其中蓄水范围内堤防长度2 490 m，堤顶高程不低于964.0 m。

主河槽在汛期为主要泄洪通道，拦河建筑物采用不缩窄河道行洪断面的底横轴转动翻板闸，非汛期立闸蓄水，河道基流通过闸顶溢流泄向下游。汛期洪水来临，开闸泄洪排沙。蓄水闸启闭由设在闸室两侧的启闭机房控制。固定桥蓄水闸上游连接段（从上游至下游）由8 m 长格宾石笼护底、5 m 长C25 钢筋混凝土铺盖组成。下游连接段（从上游至下游）由10 m 长C25 钢筋混凝土消力池、10 m 长格宾石笼海漫组成。

右岸堤防蓄水区内（桩号右堤 S0+000—S2+490）：将迎水面坡面砌护拆除，改建为C25 混凝土重力式挡墙，堤脚格宾石笼防护；对背水面堤坡进行培厚、修整为1∶2.5 坡度，并进行生态护坡防护，堤脚格宾石笼防护，满足超主槽洪水漫堤而不毁堤；为减小渗漏损失和满足地基渗透稳定，蓄水范围内堤基进行水泥搅拌桩防渗墙防渗处理。

3 混凝土抗冻性控制

抗冻等级是采用龄期28 d 的试块，在吸水饱和后，承受反复冻融循环；在相对动弹性模量下降至初始值的60%，抗压强度下降不超过25%；且在质量损失不超过5%时，所能承受的最大冻融循环次数为抗冻等级数。根据标准（GBJ 50164—92）将混凝土划分为以下抗冻等级：F 10、F 15、F 25、F 50、F 100、F 150、F 200、F 250、F 300 等九个等级，分别表示混凝土能够承受反复冻融循环次数，为 10、15、25、50、100、150、200、250 和300 次。固定桥生态蓄水工程中，主要采用F200 W6 的C25 混凝土，非汛期立闸蓄水。

3.1 原材料

有抗冻要求的混凝土，应优先选用硅酸盐大坝水泥和硅酸盐水泥或普通硅酸盐大坝水泥和普通硅酸盐水泥，且标号不宜低于42.5。有抗冻要求的混凝土骨料坚固性不合格率＜5%。

3.2 外加剂

首先外加剂选择，有抗冻性要求的混凝土应掺用引气剂，每批引气剂必须有出厂合格证和出厂检验报告，原材料进场后需施工单位自检，监理、甲方抽检合格后方可使用。引气剂的分批以掺量划分。掺量大于等于1%的外加剂以100 t 为一批，掺量小于1%的以50 t 为一批，掺量小于0.01%的以1～2 t 为一批，不足一个批号数量的，视为一批进行检验。要求引气剂配成水溶液，并搅拌均匀再使用。

3.3 含气量的确定

混凝土的含气量，应根据混凝土的抗冻等级确定。根据水工混凝土施工规范（DL/T 5144-2001），抗冻等级大于等于F 200 混凝土，其含气量应大于4%。

本工程混凝土骨料有粗骨料和细骨料两种，其骨料最大粒径40 mm，根据水工混凝土施工规范，含气量应大于等于5%。综合以上两方面考虑，最后确定本工程F200 W6 的C25 混凝土含气量应大于等于5%。综合考虑含气量与强度之间的关系，最后确定含气量为4.5%。

3.4 混凝土现场检测

对拟进场的商品混凝土，在出料口使用含气量测定仪检测其含气量，同时在浇筑地点现场使用含气量测定仪检测其含气量。对含气量小于4.5%混凝土的坚决不允许入仓使用。

3.5 施工过程的控制

混凝土浇筑的关键是振捣，振捣时间过短，则混凝土内气泡不能完全排出，容易产生蜂窝麻面现象，振捣时间过长，会产生离析现象，影响混凝土强度。所以要求施工单位每次开仓前必须进行施工技术交底，严格遵照混凝土施工技术规范进行施工。

3.6 后期养护

混凝土浇筑完毕后，早期应避免太阳光曝晒，混凝土表面宜加遮盖，一般应在混凝土浇筑完毕后12～18 h 内即开始养护，但在炎热干燥气候情况下应提前养护。重要部位混凝土，以及在干燥、炎热气候条件下浇筑的混凝土应延长养护时间，至少养护28 d。如采用特种水泥，应按专门规定执行。

3.7 质量检测

混凝土强度检测是评定混凝土质量的重要依据，因为含气量的提高势必会影响混凝土强度。为此要求施工单位每浇筑100 m3混凝土必须做一组（3 个150 mm 标准试块）进行检验，每单元做一组试块检验抗冻性。监理、甲方按3%进行抽检。要求施工单位每月统计混凝土强度、抗冻的有关参数变异情况，对混凝土质量进行控制。

4 结语

工程质量是决定项目建设的根本。通过严格管理，不断探索，使固定桥生态蓄水工程混凝土，在经历了两个冬季的蓄水冻融后未发生表面冻胀破坏，如龟裂、裂缝、冻融剥蚀等现象。实践证明，只有将有抗冻要求的混凝土严格从原材料、外加剂、含气量、现场检测、水胶比、施工过程、后期养护等方面加强控制，质量定会有保障。