楊富瀛，馮曉琳，李曉萍

（中國葛洲壩集團股份有限公司三峽分公司，湖北宜昌 443002）

1 前言

三峽升船機船廂室段平面結構布置呈規(guī)則矩形布置形式，船廂室段建筑物的平面尺寸為121.0m×57.8m（長×寬），50.00～196.00m高程之間為船廂室段塔柱結構。塔柱結構每側布置形式為“墻-筒體-墻-筒體-墻”，通過沿高程布置的縱向聯系梁形成了縱向長119m，寬16m的組合結構。單個筒體長40.3m，寬16.0m，筒體一般部位的壁厚為1.0m，螺母柱部位和齒條部位的墻體局部加厚，分別為1.5m、1.8m和1.75m。

船廂室段塔柱混凝土結構復雜，且屬于高層薄壁結構，混凝土溫度受環(huán)境溫度影響較大，需要在做好混凝土內部溫度監(jiān)測、控制的同時，加強對混凝土外部環(huán)境溫度的控制，并在混凝土內部溫升期、溫降期間做好混凝土表面溫度的監(jiān)測，其混凝土溫控難度極大[1]。在船廂室段塔柱混凝土的施工過程中，在混凝土內部埋設了一定數量的溫度計用來監(jiān)測混凝土內部溫度，同時在倉內按一定的間排距埋設冷卻水管，在監(jiān)測過程中，通過調控混凝土內部溫升期、溫降期間的通水溫度及通水流量等措施來控制混凝土最高溫度大小以及日降溫幅度。冷卻通水過程中，根據混凝土內部溫度的變化幅度，及時調控通水流量、通水時間及冷卻水溫度。在混凝土澆筑完成至拆模前的時間段里，對倉內上口混凝土及外模板進行灑水降溫，并在拆模后對混凝土表面采取流水養(yǎng)護降溫等措施，確保塔柱混凝土施工質量達到設計和技術標準要求，證明了本文采用的溫控技術的科學合理性。

2 升船機塔柱混凝土溫控標準

2.1 混凝土允許溫度

船廂室段塔柱筒體設計的混凝土允許最高溫度見表1。其中，70.00m高程以下的塔柱筒體結構混凝土最高溫度控制在設計允許最高溫度范圍以內。70.00m高程以上的塔柱筒體混凝土最高溫度以表1中數據為參考指標，但其澆筑溫度必須滿足設計要求。

表1 設計允許溫度Table 1 Tem perature allowed by design

2.2 上下層溫差控制標準

當下層混凝土齡期超過28 d時，控制其上層混凝土的上、下層溫差。當澆筑塊體連續(xù)上升，并且高度大于0.5L（L為澆筑塊長邊尺寸）時，允許老混凝土面上下各L/4范圍內的上層混凝土的最高平均溫度與開始澆筑的下層新混凝土的實際平均溫度的溫度差為17℃；當澆筑塊體非連續(xù)上升，或上層混凝土高度小于0.5L或澆筑塊側面長期暴露時，加嚴對上下層溫差的控制。

3 塔柱混凝土溫控特點分析

塔柱混凝土結構復雜，主要為高層薄壁墻體結構，鋼筋特別密集，鋼筋熱擠傳導作用明顯，因而混凝土內部溫度受外界環(huán)境溫度影響較大，容易導致混凝土內部溫度出現陡升陡降現象?；炷翝仓瓿珊?，在非常短的時間內，溫度達到峰值，溫升出現轉折后，溫降回落十分迅速。因而對混凝土內部溫度的控制很難，塔柱冷卻水溫度與通水時間控制程序復雜[2]。

升船機建設期間，三峽工程建設已到達后期階段，僅在長江右岸設有拌合系統(tǒng)，混凝土運輸路程較遠，運輸過程中的溫度損失以及入倉澆筑過程中對倉面環(huán)境溫度的調節(jié)，對混凝土溫控影響較大。

塔柱結構主要為高層薄壁墻體結構，混凝土采用泵送+布料桿的形式進行入倉澆筑，澆筑時輸送高度大，以上這些原因決定了塔柱混凝土入倉強度受到限制，另外，塔柱混凝土均為高標號的混凝土，膠凝材料用量大，增加了溫控難度。

4 塔柱混凝土溫控防裂技術

4.1 混凝土配合比的優(yōu)化

為滿足混凝土溫度控制設計標準，采取了包括減小膠凝材料水化熱溫升等必要的溫控措施，使塊體中出現的實際最高溫度不超過塊體設計允許最高溫度。

根據招標文件的要求進行配合比設計，在第一期混凝土配合比開始使用后，即開始對第一期混凝土配合比進行優(yōu)化設計，主要工作是在滿足設計要求的耐久性、抗?jié)B性、強度和抗裂性等各項指標要求的前提下，增大水膠比，減小膠凝材料的用量，即減小水泥及粉煤灰用量，從而達到從混凝土的發(fā)熱源上將溫升降低2～3℃的效果[3]。

4.2 出機口溫度的控制

高溫季節(jié)開倉前，提前通知拌合樓對骨料進行預冷，為減少預冷混凝土的溫度回升，嚴格控制混凝土運輸時間以及倉面澆筑坯被覆蓋前的暴露時間。

4.3 澆筑溫度控制

4.3.1 運輸車輛

混凝土運輸機具加設遮陽設施，并減少轉運次數，開倉后在拌和樓對攪拌車料罐進行降溫。在現場兩側各布置一處面積約250m2的遮陽場地，攪拌車在現場等待下料期間停在遮陽場地內，同時對攪拌車進行灑水降溫，使混凝土自出機口出來至倉面澆筑坯被覆蓋前的溫度滿足澆筑溫度要求。

4.3.2 倉面噴霧

在進行倉面噴霧時，利用高壓泵產生高壓水，通過更換具有特別噴頭的沖毛槍，產生大范圍細微水霧，形成遮阻陽光直射并降溫的效果。高壓泵輸送壓力達16MPa，可使沖毛槍噴射水霧覆蓋范圍達12～15m，根據單倉澆筑面積，人工手持兩臺沖毛機移動噴霧，可覆蓋整個澆筑倉位，創(chuàng)造出比外界溫度低8～10℃的倉內小環(huán)境溫度。

4.3.3 避開高溫時段澆筑

為避開高溫時段澆筑，遵循以下兩點要求：控制每倉次澆筑時間不超過24 h，為避開高溫時段提供條件；一般控制在下午5點左右開倉，避免在高溫時段開倉。

4.3.4 澆筑設備的保證

澆筑設備的保證主要有以下3點：定期維護泵機、及時更換破損零部件；定期更換泵管，定期測量管壁厚度，防止爆管；開倉前對泵機和布料桿進行檢查、試運行，特別是泵管彎頭部位，保證布料桿設備正常運行，避免因設備故障導致澆筑中斷。

4.3.5 倉面保溫

澆筑過程中保持跟進狀態(tài)進行倉面保溫。采取澆筑一個坯層，就用保溫被覆蓋一層的方法施工。

4.4 混凝土通水冷卻

為了最大限度地控制混凝土內部最高溫度，采取個性化冷卻通水，方法如下。

1）通水回路按照齒條、螺母柱及墻體分別進行分區(qū)，設置4個回路，根據不同位置溫度變化不同的特點，進行個性化通水。

2）高溫季節(jié)在混凝土內部溫度峰值出現以前，通10～12℃冷卻水，控制流量不小于40 L/m in；峰值出現后，改通江水，控制流量不大于10 L/min。根據現場降溫速度，調整流量大小，若溫度降幅超過1℃/d，停止通水，進行自然降溫。

3）12月份進入低溫季節(jié)后，混凝土改為自然入倉，減少內外溫差以避免混凝土溫度降幅過快。考慮到外界溫度較低，冷卻水管層間距由前期高溫季節(jié)的75 cm調整為100 cm，最底層距收倉面20 cm，齒條厚度較大部位布設雙排冷卻水管，根據測溫情況及時調整通水流量，所有冷卻水管在開倉后即開始通10～12℃的制冷水，直至混凝土溫度峰值出現以后改通小流量的制冷水，保證混凝土內部溫度降溫幅度達到技術要求。

4.5 混凝土保溫及養(yǎng)護

4.5.1 混凝土保溫

混凝土表面保護是防止表面裂縫的重要措施之一。塔柱結構內外表面選擇的保溫材料等效放熱系數不大于1～2W/（℃·m2）。施工中采取如下措施進行表面保溫。

1）將保溫材料緊貼混凝土表面，搭接嚴密、良好、不存空隙。

2）10月—4月份澆筑的混凝土，拆模后立即設施工期的永久保溫層和越冬保溫層；5月—9月份澆筑的混凝土，9月底前設施工期的永久保護層和越冬保溫層。施工期的永久保溫指永久外露面保溫至工程運行前；施工期的越冬保溫指冬季外露面保溫至次年4月底或被新澆混凝土覆蓋前。

3）每年入秋（9月底），對豎井及其他所有孔洞進出口進行封堵。

4）做好氣象預報工作，避免在夜間、氣溫驟降或寒冷氣溫條件下拆模，如必須拆模則立即對其表面進行保溫。氣溫驟降期間，頂面保溫至上層混凝土澆筑為止，揭開保溫材料至澆筑上層混凝土的暴露時間不超過6～12 h。

5）當日平均氣溫在2～3 d內連續(xù)下降超過（含等于）6℃時，28 d齡期內混凝土表面（頂、側面）必須進行表面保溫保護。

6）低溫季節(jié)（如拆模后混凝土表面溫降可能超過6～9℃）以及氣溫驟降期間，需推遲拆模時間，否則須在拆模后立即采取其他表面保護措施。

7）當氣溫降到冰點以下，齡期短于7 d的混凝土采取覆蓋高發(fā)泡聚乙烯泡沫塑料或其他合格的保溫材料作為臨時保護。

4.5.2 混凝土養(yǎng)護

1）蓄水養(yǎng)護。由于前期塔柱筒體主要采用多卡模板施工，模板拆除時間超過24 h，采取將混凝土收倉面低于面板5 cm，通過冷卻管加水對倉面進行蓄水養(yǎng)護，拆模后采用灑水養(yǎng)護和掛花管養(yǎng)護。

2）混凝土養(yǎng)護劑試驗。養(yǎng)護所用流水極大地影響二期埋件焊接及二期混凝土施工；同時塔柱后期采用液壓爬升模板施工，流水對爬模面板、操作平臺等木質結構損害極大，留下安全隱患的同時大大縮短了爬模面板的周轉使用次數。同時，長期流水養(yǎng)護造成混凝土面顏色發(fā)黃，影響混凝土外觀。傳統(tǒng)的流水養(yǎng)護方法越來越難以適應施工需要，混凝土養(yǎng)護新材料、新工藝的引進已迫在眉睫。

對中國建筑科學研究院建筑材料研究所的GC09混凝土養(yǎng)護劑和河北筑盛建材科技開發(fā)有限公司的ZS-110A混凝土養(yǎng)護劑進行抗壓強度試驗、外觀色差對比以及回彈檢測試驗。在室內試驗中，對兩種養(yǎng)護劑分別進行7 d、14 d、21 d和28 d的抗壓強度試驗和外觀色差比對；在室外試驗中，在升船機靠船墩噴涂GC09養(yǎng)護劑、ZS-110A養(yǎng)護劑，并對兩個噴涂部位進行養(yǎng)護劑后的7 d、14 d、21 d和28 d回彈試驗及外觀比對，室內抗壓強度試驗結果詳見表2。

表2中抗壓強度齡期為噴涂養(yǎng)護劑后開始計算的齡期；抗壓強度比為噴涂養(yǎng)護劑試件與養(yǎng)護間標準養(yǎng)護試件同齡期的抗壓強度比值；按《水泥砼養(yǎng)護劑》JC901—2002要求：抗壓強度比大于90%的為合格品，大于95%的為一級品，兩種養(yǎng)護劑的28 d強度的抗壓強度比均大于95%，因此兩種養(yǎng)護劑均滿足規(guī)范要求的一級品質。

表2 噴涂養(yǎng)護劑混凝土和養(yǎng)護間混凝土抗壓強度試驗結果Table 2 Test resultsof com pressive strength for concrete sprayed w ith curing agentand concrete during curing period

室外試驗成果表明，ZS-110A養(yǎng)護劑從第二周起顏色產生變化與老混凝土分界很明顯，其顏色略顯白色。GC09養(yǎng)護劑沒有任何色澤上的變化，且涂刷面與其他老混凝土面無任何色差。兩種養(yǎng)護劑均在噴涂后3 h左右成膜，均無脫落現象。噴涂ZS-110A養(yǎng)護劑抗壓強度略高于噴涂GC09養(yǎng)護劑抗壓強度，但兩種養(yǎng)護劑的7 d、28 d抗壓強度比均滿足《水泥混凝土養(yǎng)護劑》JC901—2002規(guī)范要求。

3）混凝土養(yǎng)護劑養(yǎng)護?；炷琉B(yǎng)護劑為不溶于水的材料，為避免養(yǎng)護劑殘留混凝土層間結合面而對混凝土質量造成負面影響，并結合養(yǎng)護劑抗壓強度和外觀色差對比試驗結果，升船機塔柱混凝土水平結合縫面仍采用傳統(tǒng)灑水和覆蓋濕麻布袋養(yǎng)護，塔柱混凝土側墻壁面采用ZS-110A養(yǎng)護劑養(yǎng)護。

4.6 溫度控制施工管理措施

4.6.1 合理安排施工程序及進度

按以下要求合理安排建筑物施工程序和進度。

1）基礎約束區(qū)混凝土在規(guī)定的間歇期內連續(xù)均勻上升，避免出現薄層長間歇，其余部位基本做到短間歇連續(xù)均勻上升。

2）基礎約束區(qū)、平衡重導軌二期混凝土、聯系梁及60.00m高程以下的后澆筑帶等部位的混凝土均安排在低溫季節(jié)施工。

3）控制相鄰塊高差符合允許高差要求，螺母柱、齒條、縱導向導軌、平衡重導軌二期埋件安裝及二期混凝土高差不大于1個安裝節(jié)。

4.6.2 合理控制澆筑層厚及間歇期

1）塔柱筒體、柱、墩、墻等結構混凝土層間間歇期按表3的要求進行控制。

表3 塔柱筒體、柱、墩、墻混凝土層間間歇時間Table 3 Concrete layers interm ittent time of cylinder tower，columns，piersand walls

2）對施工計劃中預計為長間歇停澆面的倉面，在倉面鋪設鋼筋并進行覆蓋保溫和保護。

4.6.3 加密溫度檢測并及時掌握溫度變化

從溫度計被混凝土覆蓋后開始檢測，至收倉后24 h每4 h觀測一次，收倉后24 h至出現峰值期間加密觀測，每2 h一次，出現峰值后48 h內每4 h觀測一次，隨后8 h觀測一次直至初期通水結束。

4.6.4 合理布置混凝土冷卻系統(tǒng)

高溫季節(jié)將冷卻水管層間距布置由設計的100 cm改為75 cm布置。3m升層的澆筑倉位，第一層直接鋪設在倉面上，第二層布置在澆筑層中間高程，第三層布置在距收倉面30 cm左右位置。齒條、螺母柱等結構復雜、重要區(qū)域采取加密布置冷卻水管的方法嚴格控制混凝土溫度。

4.7 溫控實施效果

升船機塔柱筒體主要采用埋設溫度計的方式來控制分析混凝土內部溫度變化規(guī)律，溫度計埋設是在每倉的墻體、齒條及螺母柱位置各選一斷面，每個斷面埋設兩支溫度計，溫度計分別埋設在墻體中心的三排冷卻水管中間。通過對已施工的25個筒體倉位共計150個測點來進行內部溫度檢測，混凝土澆筑最高入倉溫度為18℃，最低入倉溫度為7.5℃，平均入倉溫度為11.7℃；最高澆筑溫度為21.6℃，最低澆筑溫度為9.0℃，平均澆筑溫度為14.2℃，混凝土入倉溫度和澆筑溫度均符合設計要求。

5 結語

針對三峽升船機船廂室段塔柱為薄壁混凝土結構，混凝土澆筑受環(huán)境溫度影響較大的情況，在塔柱混凝土施工過程中，制定了高溫季節(jié)在混凝土入倉前對其進行降溫、在混凝土覆蓋前進行溫度控制以及采取個性化冷卻通水以控制通水冷卻時間及流量等一系列的措施，確保了混凝土施工質量。通過對養(yǎng)護劑的市場考察以及室內、現場試驗，在三峽升船機塔柱施工中成功使用混凝土養(yǎng)護劑，為混凝土養(yǎng)護劑在水利工程的逐漸推廣使用起到積極的推動意義。溫控技術的改進提升可以提高水電工程混凝土施工質量，節(jié)省工程造價。三峽升船機溫控技術對國內外的升船機工程溫控技術的研究工作具有重大的參考價值。

[1] 蔣廷軍，李虎章.沙沱水電站碾壓混凝土高溫季節(jié)溫控措施[C]//中國碾壓混凝土筑壩技術（2010）.北京：中國水利水電出版社，2010.

[2] 朱岳明，徐之青，賀金仁，等.混凝土水管冷卻溫度場的計算方法[J].長江科學院院報，2003，20（2）：19-22.

[3] 王甲春，閻培渝.粉煤灰摻量對混凝土絕熱溫升的影響[J].建筑材料學報，2005，8（5）：590-592.