張培光

摘要：針對水閘底板混凝土容易開裂而影響抗?jié)B、耐久性的問題，本文分析了制定混凝土施工方案中需要重點考慮的內(nèi)容，并對混凝土澆筑、養(yǎng)護與質(zhì)量控制措施進行了探討。

關(guān)鍵詞：水閘；底板混凝土；施工技術(shù)

水閘是水利工程中最為常見的低水頭建筑物，主要承擔排澇、引水、灌溉、通航、擋潮等任務(wù)，大中型水閘底板厚度一般超過1m，按照《大體積混凝土施工規(guī)范》（GB 50496-2009）的定義歸入大體積混凝土范疇。我們知道大體積混凝土施工條件復(fù)雜，混凝土用量多，水泥水化熱大，如果溫控措施不當很容易因為溫度應(yīng)力超過材料極限而開裂，此外還要考慮混凝土供應(yīng)等問題，以免因接茬不好而產(chǎn)生施工冷縫，影響防滲性能和耐久性能，可以說從施工準備、全面施工到尾工階段都需要下足功夫才能保證底板混凝土的施工質(zhì)量。因此，本文對水閘底板混凝土施工技術(shù)進行了探討，以期為類似工程建設(shè)提出較好的解決辦法。

1 水閘底板混凝土施工方案的制定

1.1 施工方案編制概況

水閘底板混凝土施工按工種分為鋼筋工程、模板工程和混凝土工程三部分，其中混凝土工程起著主導(dǎo)作用，所以本文主要討論這部分內(nèi)容?；炷凉こ贪ㄅ淞稀嚢?、運輸、澆搗、養(yǎng)護等過程，對于大體積混凝土來說混凝土配合比、筑塊劃分和溫控措施是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因而是施工方案中需要重點考慮的部分。

1.2 混凝土配合比設(shè)計

底板混凝土需要滿足以下條件[1]：（1）降低水化熱以控制溫升；（2）具有較好的抗?jié)B、耐沖磨及強度要求；（3）施工季節(jié)因素；（4）適應(yīng)運輸、澆筑要求的和易性、工作性等。目前，底板混凝土多采用泵送混凝土，要求混凝土泌水少、保水性好，再加上耐沖磨性要求，一般應(yīng)采用普硅水泥，其強度等級不應(yīng)低于P.O 32.5，并應(yīng)摻加粉煤灰、礦渣粉等摻合料，既改善混凝土和易性，也可降低水泥水化熱，但是摻合料質(zhì)量需要嚴格控制，粉煤灰級別不得低于GB 1596-2005規(guī)定的Ⅱ級灰，礦渣粉質(zhì)量應(yīng)滿足GB/T 18046-2008的規(guī)定。粗骨料應(yīng)選用連續(xù)級配碎石，粒徑5～25（31.5）mm，含泥量應(yīng)小于1%。細骨料宜選用中粗砂，含泥量不得大于3%。外加劑應(yīng)選用聚羧酸系或奈系減水劑（泵送劑），并根據(jù)施工季節(jié)和凝結(jié)時間要求選用標準型或緩凝型產(chǎn)品。另外，可根據(jù)需要摻加微膨脹劑、聚丙烯纖維以提高抗裂性能。混凝土配合比應(yīng)根據(jù)混凝土強度等級、原材料品質(zhì)、工作性及混凝土其他性能要求進行設(shè)計，再通過試配和調(diào)整確定。例如某水閘底板混凝土設(shè)計強度為C30，確定混凝土配合比為：P.O 42.5水泥288kg/m3，5～31.5mm碎石1027 kg/m3，細度模數(shù)2.7～3.2的砂685 kg/m3，Ⅱ級粉煤灰123 kg/m3，奈系高效減水劑4.52 kg/m3，水191kg/m3；該混凝土坍落度190mm，初凝時間≥4.5h。當采用商品混凝土時，不但要求混凝土性能滿足要求，還必須對原材料品質(zhì)提出要求。

1.3 混凝土筑塊設(shè)計

水閘底板混凝土一般都是分層分塊進行施工的，大中型水閘采用結(jié)構(gòu)縫（如沉降縫、溫度縫）分塊，但是結(jié)構(gòu)塊較大也不便施工，這時應(yīng)再以施工縫分為若干個更小的塊，這稱之為稱為筑塊。劃分筑塊時應(yīng)避開彎矩、剪力最大處分縫，并要同時考慮底板斷面變化以及模板架立等因素[2]。中小型水閘應(yīng)充分利用結(jié)構(gòu)縫分塊，但同時也要考慮施工能力和保證澆筑的連續(xù)性。

筑塊體積應(yīng)按混凝土攪拌站的實際生產(chǎn)能力進行控制，以公式表示即 （m3），式中 為一班或兩班制施工時攪拌站連續(xù)生產(chǎn)時間（h）； 為攪拌站生產(chǎn)能力（m3/h）。筑塊面積應(yīng)按施工不產(chǎn)生冷縫進行控制，以公式表示即 （m2），式中 為混凝土運輸時的延誤系數(shù)，一般取0.80～0.85； 為混凝土澆搗可用時間，其中 為混凝土澆筑時允許的間隔時間，一般取混凝土初凝時間（h）， 為混凝土運輸占有的時間（h）； 為混凝土鋪料厚度（m），一般應(yīng)取300～500mm。筑塊高度應(yīng)按 確定，其中 。在滿足上述關(guān)系條件下，筑塊數(shù)量應(yīng)盡量少，以減少施工縫所帶來的不利影響。

筑塊澆筑的順序應(yīng)遵循“先深后淺，先重后輕，先高后矮，先主后次”的原則，在已澆筑塊上面或相鄰筑塊旁邊澆筑時，已澆筑塊強度應(yīng)≥2.5MPa，并且已澆筑塊模板已拆除、施工縫已處理、填料止水已安裝及新筑塊鋼筋預(yù)埋件已安裝、模板已架立。

1.4 混凝土溫控策劃

大體積混凝土施工裂縫主要是由于溫度應(yīng)力而引起的，除了通過合理的配合比設(shè)計、筑塊設(shè)計以外，還必須對施工階段的溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力以及采取的控溫措施進行計算，以確保防裂措施可靠。GB 50496-2009附錄B、C提供了計算的方法。以某水閘底板施工為例，底板尺寸為25m×24m×2.5m，澆筑時為冬季，平均氣溫10℃，混凝土強度為C30，保溫措施為上表面采用塑料膜加毛毯覆蓋，側(cè)表面采用2cm泡沫塑料板進行保溫，計算出熱工參數(shù)：底板混凝土內(nèi)部與表面最大溫差為19.65℃<25℃，底板混凝土表面與大氣溫差為14.59℃<20℃，底板混凝土內(nèi)部與側(cè)表面最大溫差為12.37℃<25℃，可見保溫措施滿足溫控要求。對于更厚的底板，混凝土內(nèi)部一般采用水管冷卻技術(shù)，在這種情況下用上述方法則難以準確計算，此時可采用冷卻水管的離散模型進行仿真計算[3]。例如某水閘底板尺寸68m×60m×（2～5）m，施工期間日溫差10℃，混凝土強度為C25，并采用水管冷卻及表面覆4cmEPE保溫被，經(jīng)過有限元仿真計算表明溫控措施是有效的。

2 水閘底板混凝土的澆筑、養(yǎng)護與質(zhì)量控制

2.1 混凝土施工流程

施工準備→混凝土運輸→混凝土澆搗→混凝土找平、收面→混凝土養(yǎng)護。

2.2 混凝土澆筑

底板混凝土澆筑應(yīng)采用分層澆筑、薄層推進的方法，并嚴格按照設(shè)計程序進行，一般應(yīng)由底板一角開始，然后逐層臺階向上澆筑。澆筑方向應(yīng)從遠端到近端，并控制每層澆筑厚度在300～500mm。施工縫應(yīng)預(yù)留在后澆帶上，水平施工縫應(yīng)設(shè)在兩側(cè)墻根吊模高出底板面300mm處。為了避免施工冷縫出現(xiàn)，上下層或前后層的混凝土澆筑接茬時間應(yīng)小于混凝土初凝時間。

2.3 混凝土振搗

混凝土澆筑之后應(yīng)及時進行振搗，并應(yīng)以機械振搗方式為主，機械振搗不易振到的地方可采用人工插搗方式。根據(jù)平面分區(qū)振搗，振動棒插入間距在400mm左右，每次振搗時間控制在15～30s左右，以避免漏振和過振。在鋼筋密集交叉部位，應(yīng)在周圍部位插振動棒，也可以在綁扎鋼筋時插入外徑100mm左右的木棒，等鋼筋綁好再抽出木棒，這樣在澆筑時可以插入30mm振動棒振搗。在頭一次振搗20～30min后應(yīng)進行二次振搗。

2.4 混凝土找平、收面

澆筑到上表面時，應(yīng)根據(jù)標高線進行平倉，并排除表面的積水，粗平之后用木刮尺找平；混凝土初凝開始再用木刮尺收一遍，使平整度初步滿足要求；最后在終凝前用鐵抹子收平。經(jīng)過三次收面，可以減少表層微小的收縮縫。頂層混凝土摻入聚丙烯纖維，也可進一步減少表面龜裂縫。

2.5 混凝土養(yǎng)護

養(yǎng)護工作在混凝土終凝后就要開始了，養(yǎng)護的原理是保溫加保濕，先將塑料薄膜貼在混凝土表面，再覆蓋一層土工布。由于底板混凝土施工大都在秋冬季，環(huán)境溫度較低，所以在土工布上再覆蓋油布、草墊、泡沫塑料板等保溫材料。側(cè)面可延遲脫膜，脫膜后再覆蓋塑料薄膜、保溫材料等。覆膜時必須貼緊混凝土表面，并確保搭接處也不漏風。養(yǎng)護覆蓋時間應(yīng)不短于15d。設(shè)置冷卻水管的應(yīng)在澆筑開始就通水，并間隔12h對水流換向，通水時間一般不少于5d。

2.6 混凝土溫度測控

對于矩形平底板，因其形狀規(guī)則，故可在對角線上設(shè)置溫度監(jiān)控點，底板斷面上、中、下都應(yīng)設(shè)置測點，其中上部測點設(shè)在表面附近。另外，應(yīng)在底板附近設(shè)置環(huán)境溫度測點。測溫應(yīng)采用經(jīng)過校驗、絕緣處理的熱電偶（如銅-康銅熱電偶），再通過數(shù)字檢測儀表顯示溫度。溫度測控從澆筑開始，控制入模溫升不超過40℃，混凝土內(nèi)部與表面溫差不超過25℃，混凝土表面溫度與環(huán)境溫度不超過20℃，混凝土降溫速率不超過2.0℃/d。每天測溫次數(shù)不少于4次，入模溫度每班不少于2次。

2.7 混凝土施工質(zhì)量控制要點

提高水閘底板混凝土質(zhì)量應(yīng)從改善混凝土配合比、保證原材料品質(zhì)、控制澆搗質(zhì)量、加強養(yǎng)護管理等環(huán)節(jié)進行綜合控制。由于目前多采用商品混凝土，但各個攪拌站素質(zhì)、信譽不盡相同，因此應(yīng)從信譽好、業(yè)績突出的攪拌站中優(yōu)選?；炷寥雮}溫度可通過拌合用水溫度進行調(diào)節(jié)，對于環(huán)境溫度較低的地區(qū)可采用熱水拌料，環(huán)境溫度較高地區(qū)模板應(yīng)用水冷卻，并加遮蓋避免陽光直射。雨期施工必須有防雨措施。底板側(cè)模延遲拆模，但可以在終凝后先放松50%扣件，18h后再全面放松扣件[4]。

3 結(jié)語

底板混凝土結(jié)構(gòu)因為厚度大、澆筑方量多而成為水閘工程質(zhì)量控制的關(guān)鍵，作為施工單位應(yīng)針對混凝土設(shè)計、材料、施工、溫控、養(yǎng)護等環(huán)節(jié)采取積極有效的措施，則不僅利于混凝土裂縫的控制，更可以促進工程質(zhì)量提高和降低工程成本。

參考文獻：

[1] 劉翰波，黃瑛，張濤. 孤島圍堰水閘大底板混凝土施工技術(shù)[J]. 港工技術(shù)與管理，2013（4）：19-23.

[2] 朱智華. 淺談水閘工程施工技術(shù)[J]. 湖南水利水電，2012（2）：24-26.

[3] 劉啟波，魏林堅，強晟，等. 新型超長底板水閘混凝土結(jié)構(gòu)施工期溫控防裂研究[J]. 三峽大學學報（自然科學版），2011，33（2）：1-4.

[4] 劉建忠，陳海東. 水閘底板大體積濕凝土澆筑的施工方法和質(zhì)量控制[J]. 江蘇水利，2013（5）：26-27.