高温季节泵站大体积混凝土温控技术措施

王立国 张亚南 吕松召

(1.内蒙古巴彦淖尔市水土保持站，内蒙古 巴彦淖尔 015000；2.北京通成达水务建设有限公司，北京 101318；3.中能建设(贵安新区)有限公司，贵州 贵阳 550000)

1 工程概况

北京城市副中心行政办公区水系景观工程位于通州区运潮减河与北运河之间，主要建设内容包括：玉带河大街以南新挖河道2.4km，共18万m2，在河道两侧新建排水暗涵4.9km，在暗涵末端修建排涝泵站1座，在与北运河连接处修建节制闸等。本项目是行政办公区排水、蓄涝以及景观水面的主要工程。工程实施后，初期雨水(20年一遇)不入河，经暗涵沉淀净化后排入北运河，超20年一遇雨水入景观水系进行调蓄，多余水量由南侧泵站强排。

本工程泵站区域结构布置共分为前池、泵房和后池，其中前池包括初雨调节池和进水池，整个泵站为全地下结构。工程所在现状地面高程20.2m，初雨调节池设计底部高程10.4m，进水池设计底部高程8.6m，泵房设计底部高程8.6m，泵房左联集水井所在位置底板设计底部高程7.0m。工程设计基础型式为筏板基础，筏板厚度1600mm，初雨调节池优化部分底板厚度为1000mm。主体结构型式为现浇钢筋混凝土结构，混凝土等级为C30W6F150，为收缩补偿混凝土。

泵房底板结构尺寸78.5m×15m(长×宽),底板及边墙厚1600mm，结构分左、中、右3联(27.2m、25m、26.3m)；初雨调节池底板结构尺寸115.375m×50.8m(长×宽)，分为三块：1号结构尺寸55.225m×50.8m(长×宽)、2号结构尺寸38.7m×50.8m(长×宽)、3号结构尺寸21.45m×50.8m(长×宽)。

2 工程重点难点分析

排涝泵站工程初雨调节池、泵房基础型式为筏板基础，筏板厚度1600mm，初雨调节池优化部分底板厚度为1000mm，混凝土边墙厚度为1600mm(部分前池底板厚度1000mm)，均大于1000mm，属于大体积混凝土。主体结构型式为现浇钢筋混凝土结构，混凝土等级为C30W6F150，为收缩补偿混凝土。除了必须满足强度等级、耐久性、抗渗性和体积稳定性要求外，防止混凝土因水泥水化热引起的温度差产生温度应力裂缝是大体积混凝土高温季节施工的重点及难点。

高温季节大体积混凝土施工需从结构设计、原材料选择、配合比设计、施工安排、施工质量、混凝土温度控制、养护和表面保温等方面采取综合措施，制定专项施工方案，以减少混凝土裂缝的产生。

3 大体积混凝土施工方案

3.1 施工总体布置

初雨调节池结构分为三块，泵房结构左、中、右三联。泵房位置相对于前池位于现状基坑里侧，因此泵房底板先施工，前池底板后施工。为加快施工进度形成流水作业面，采用跳仓浇筑，泵房先施工左、右两联，再施工中联；初雨调节池结构施工时按照由里向外，即1号、2号、3号仓顺序依次浇筑，施工平面布置见图1。

图1 施工平面布置示意图

为确保超长大体积混凝土施工不出现温度应力裂缝，根据设计要求初雨调节池采用设置后浇带方法。1号底板后浇带设置于结构中线十字布置；2号和3号底板后浇带在长边中部分别留置一道。有后浇带的结构以后浇带为界划分流水段，依次浇筑各段混凝土。

3.2 混凝土入仓温度控制

3.2.1 优化混凝土配合比

为降低混凝土内部温升，在满足混凝土强度、耐久性的前提下，降低水泥用量，同时掺入一定量粉煤灰和矿粉，降低水化热，并且能够改善混凝土和易性。使用具有缓凝效果的外加剂，调整混凝土凝结时间，保证混凝土整体浇筑，同时延长混凝土内部散热过程，避免产生温度裂缝。综合考虑大体积混凝土各项性能的影响因素，按耐久性、强度、低水化温升和体积稳定性、工作性能的优先次序确定最终配合比。

3.2.2 原材料温控措施

由于施工期间大气温度较高。为尽量降低混凝土出机温度，采取以下措施进行控制：

a.水泥：采用专用水泥，使水泥整体循环较慢，且始终保持高仓位。保证水泥有足够时间降温。水泥温度不高于60℃方可入专仓。

b.掺和料：采用循环仓使用方法，使用时选择进场时间较长的掺和料仓。

c.砂、石：站内砂石仓都是封闭式料仓，避免阳光直射。砂石料都是站内提前存料，含水率较低，这样就可以提高单方相对用水量，利用地下水温度低的特点，降低混凝土出机温度。骨料堆积高度不小于6m，保证足够储备量。保证骨料进入专仓，不暴露于露天环境，骨料温度低于28℃。

d.水：采用地下水，水温一般在12～15℃。

3.2.3 混凝土制备和运输

提前联系好原材料厂家，保证储备充足，生产供应连续。试验室负责原材料进场的质量监控，严格控制材料质量，保证混凝土质量的稳定。根据泵送设备的配置，合理安排车辆，施工设备和施工人员充足，保证大体积混凝土浇筑的连续性。混凝土运输过程中，缩短运输时间，减少转运次数，不在运输和卸料过程中加水。混凝土运输设备，设置遮盖或保温设施。

3.2.4 混凝土入仓温度

结合本结构特点和基准配合比，进行混凝土的热工验算。根据往年6月中下旬平均气温统计，基本大气温度在29℃～35℃，最终计算的混凝土入模温度为27.8℃。在混凝土浇筑过程中实际测温，保证了混凝土入仓温度不大于28℃。

3.3 混凝土浇筑温度控制措施

3.3.1 混凝土浇筑采取合理分层分缝措施

3.3.1.1 分层措施

大体积混凝土施工采用分层连续浇筑施工，控制混凝土分层浇筑厚度不大于50cm，控制浇筑厚度每小时不超过1m。加强结合部振捣，保证上、下层浇筑间隔不超过初凝时间。

3.3.1.2 分缝措施

超长大体积混凝土施工，选用下列方法控制结构不出现有害裂缝：

a.变形缝：依据设计图纸留置变形缝，缝宽2cm，缝内设闭孔泡沫板，前池设置橡胶止水带，泵房结构加设紫铜止水。

b.施工缝：根据钢筋混凝土结构特点留置施工缝，所有施工缝严格凿毛流程，凿除表层浮浆，露出石子清水冲洗干净。泵房结构留置的所有施工缝均设置钢板止水。

c.设置后浇带：根据设计要求，前池各结构块要设置后浇带施工。待后浇带两侧结构伸缩变形稳定后或浇筑45天后再施工，后浇带部分用高一级强度等级的补偿收缩混凝土施工。后浇带部分的结构要进行保护，防止垃圾、水泥砂浆等进入后浇带。施工前对施工缝进行处理，剔除浮浆，使石子外露，保证混凝土接缝处的质量，并冲洗干净，且不得积水。

3.3.1.3 跳仓施工

为加快施工进度，依据设计图纸结构特点，前池和泵房底板、边墙按照现场施工安排实际情况采取跳仓浇筑施工，跳仓间隔时间不小于7天。施工缝按照施工图纸要求设置和处理。

3.3.2 冷却水管内部降温

通过热工计算混凝土内部最高温度可达50℃，泵站底板及边墙温度实际监测情况显示，混凝土内部最高温度在36～96h可达到55℃～65℃，故边墙混凝土内部采用冷却水管降温。

3.3.2.1 冷却水管布置

冷却水管采用φ25薄壁钢管弯制成S形，沿墙体水平均匀布置，管道竖直间距为1m。1m厚墙体设置1道冷却水管，距墙面距为0.5m；1.6m厚墙体设置2道冷却水管，管道水平间距为0.8m,管道距墙面0.4m；2.6m厚墙体设置3道冷却水管，管道水平间距为0.8m,管道距墙面0.5m，见图2。

图2 冷却水管布置示意 (单位：mm)

每根冷却水管长度控制在250m以内，分别设置独立的进出水口。水源采用现场地下水，水温18℃左右，将降水井中的地下水引入进出水口处设置的水箱。

3.3.2.2 冷却水管安装、埋设

a.冷却水管安装完毕后，进行试通水，逐道检查接头及出水情况。

b.进出水口安装调节阀，用于调节流量。

c.管道安装绑扎牢固，混凝土浇筑过程中注意保护，经常检查，防止管道偏离设计位置或遭到损坏从而影响冷却效果。

3.3.2.3 冷却水运行

a.混凝土浇筑完毕后立即通水冷却。由进水管将进水口水箱内冷却水(水温与混凝土内部温度温差控制在25℃以内)注入边墙冷却水管内,随后从出水口将水排至出水口水箱或降水井，形成循环输水系统，管中的水流速按0.6～0.7m/s进行控制，每隔24h调换一次进出水流方向。

b.整个混凝土冷却持续时间根据混凝土内部温度变化情况决定,在混凝土的内外温差降到15℃左右时，停止供水。

c.根据混凝土内部温度情况及时调整循环冷却水的循环速度。

d.专人值班密切注意供水和排水情况。

e.专人进行相关温度测量，并做好记录。

3.3.2.4 水管封闭

停止通水后，用压缩空气吹净管中的滞留水，关闭阀门，向管内灌掺加防渗抗裂剂的水泥浆，灌注一定量后，稍稍打开阀门，排除管中的空气，关闭后直到灌满为止。待水泥浆凝固后拆除阀门，根部凿深5cm，割除多余的管子，端部用钢片封闭后，用水泥砂浆修补到混凝土表面。

3.3.3 其他降温措施

a.缩短混凝土运输及等待卸料时间，入仓后及时进行平仓振捣，加快覆盖速度，缩短混凝土覆盖时间。

b.浇筑前采用洒水方法降低仓面气温。

c.避开高温时段施工，混凝土浇筑安排在早晚、夜间及阴天进行。

3.4 混凝土养护

保温保湿养护是大体积混凝土施工的关键环节，保温保湿养护主要目的包括减少混凝土表面热扩散，降低大体积混凝土浇筑体内外温差值，降低混凝土的自约束应力；降低大体积混凝土的降温速率延长散热时间，充分发挥混凝土强度的潜力和材料的松弛特性，利用混凝土的抗拉强度提高混凝土承受外约束应力时的抗裂能力，达到控制混凝土温度裂缝的目的。

a.底板表面覆盖1层塑料薄膜及2层无纺布后，采用蓄水法养护；墙、柱、梁板等各部位混凝土浇筑完毕表面凝结后在混凝土表面覆盖塑料薄膜和无纺布，使混凝土表面和模板保持湿润状态。

b.派专人进行混凝土的保温养护工作，特别是前三天养护要及时。

c.延迟拆模时间，缓慢降温。待混凝土内部和表面温差以及表面和大气温差均小于20℃时，方可进行模板拆除工作。模板拆除后，及时采用塑料薄膜及无纺布对混凝土表面进行覆盖，沿边墙覆盖材料外水平方向通长布置间距2m的喷淋水管，浇水养护，水温与混凝土表面温度差控制在25℃以内。

d.混凝土保温保湿养护工作持续时间不少于14天。

e.提前准备充足材料预防天气突变造成的降温和剧烈干燥等。

3.5 做好混凝土温度监控

加强温度监测，在保温养护过程中，要对混凝土内部和表面温差、表面和大气温差以及降温速率进行现场检测。及时发现内外温差变化，若发现混凝土内部温度过高，内外温差超过25℃，及时采取加快冷却水流速、增加覆盖保温材料等措施。

4 结 语

采取以上各种措施后，该工程实施过程中混凝土各个环节施工温度可控，排涝泵站大体积混凝土裂缝的产生也得到了有效控制，取得了良好的施工效果，总结工程实践，可知：大体积混凝土施工需要从结构设计、原材料选择、配合比设计、施工安排、施工质量、混凝土温度控制、养护和表面保温等方面采取综合措施，防止混凝土裂缝，以保证大体积混凝土顺利施工。