付用坤，韓瑞濤，張永樂

（山東臨沂水利工程總公司，山東 臨沂 276006）

臨沂市沂河袁家口子水源工程主體工程主要為12孔攔河閘，閘室凈寬20.0 m，采用弧形鋼閘門，閘門高9.5 m，閘底板厚2.0 m，順?biāo)鞣较?6.5 m，閘墩高14.5 m，墩厚2.0 m。其主要特點是：一是整體結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸大，是山東省單孔寬度和高度規(guī)模較大的攔河閘工程，突破了常規(guī)的設(shè)計尺寸，同時也相應(yīng)的加大了工程施工的難度；二是混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計尺寸大，底板厚2.0 m，閘墩厚2.0 m，屬于典型的大體積混凝土設(shè)計類型，該設(shè)計對混凝土的澆筑和養(yǎng)護施工提出了更高的要求；三是主體工程施工階段正值冬季，低溫環(huán)境給大體積混凝土的施工和成品養(yǎng)護帶來非常不利的因素；四是大體積混凝土產(chǎn)生裂縫的機率相對高，是本工程施工中必須加強克服的重要難題。

1 主要措施

1.1 應(yīng)用三級配水工混凝土

本工程主體結(jié)構(gòu)閘底板及閘墩混凝土設(shè)計強度等級均為C30W6F150，常規(guī)中采用二級配泵送混凝土，實驗室二級配合比材料用量見表1。

表1 混凝土二級配合比材料用量 kg/m3

二級配水工混凝土適用于薄壁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，考慮大體積混凝土溫控效果和經(jīng)濟性，本工程更宜采用三級配水工混凝土，實驗室的設(shè)計配合比值如表2。

表2 混凝土三級配合比材料用量 kg/m3

由表2知，三級配水泥用量減少了10 kg/m3，相應(yīng)膠凝材料用量減少30 kg/m3，而水灰比值不變，相對二級配能夠有效的降低混凝土反應(yīng)過程中的水化熱，一定程度的降低了混凝土的內(nèi)部溫度，從而減小了混凝土在反應(yīng)過程中的溫度應(yīng)力，可以緩解甚至消除混凝土表面產(chǎn)生裂縫的隱患。

1.2 閘墩二次澆筑施工工藝

本工程工期緊迫，大底板收縮周期相對長，如果繼續(xù)采用先底板后閘墩的方法，將很可能造成底板對閘墩產(chǎn)生相當(dāng)大的約束力，綜合以往工程的經(jīng)驗，本工程又采取了大底板與底部1.8 m閘墩同時澆筑，變底板對閘墩的約束為閘墩本身新老混凝土之間的約束，同時也盡可能拉長1.8 m以上閘墩澆筑的時間間隔，極大緩解底板溫度應(yīng)力對閘墩的集中約束，降低了閘墩出現(xiàn)裂縫的機率。

1.3 溫控措施

1）大型鋼木組合模板。本工程在閘墩的施工中，結(jié)合大型鋼模板施工工藝，改進選取3.0m×1.8 m模塊高強度膠合板與鋼龍骨結(jié)合的大模板，并與圓弧鋼模板組合運用，既繼承了大型鋼模板施工機械化、節(jié)約加固材料、保證混凝土外觀質(zhì)量的特點，更重要的是木工板的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的低于鋼板，改善了模板對大體積混凝土的保溫作用，相對于純鋼結(jié)構(gòu)的大模板工藝，凸顯了其在大體積混凝土施工中，溫度控制的優(yōu)勢，一定程度上對混凝土表面起到了保溫的作用。

2）混凝土的保溫養(yǎng)護。冬季施工混凝土，保溫養(yǎng)護是最為重要的環(huán)節(jié)，對混凝土后期的強度和質(zhì)量都起著決定性的作用。除選擇有利于澆筑的溫度時段外，成品的保溫養(yǎng)護非常重要。對于閘墩，延長模板拆模時間，在模板龍骨之間鑲嵌泡沫板，再在泡沫板外圍利用土工膜嚴(yán)密包裹，經(jīng)測量模板與泡沫板之間的溫度最高達到20℃。對于閘底板，采取薄膜、再生棉、土工膜和草苫子四層組合保濕保溫覆蓋，使得混凝土表面溫度始終維持在20℃左右，同時底板四周也利用土工膜和草苫子嚴(yán)密包裹。這些措施，降低了混凝土內(nèi)外溫差，緩解了混凝土溫度應(yīng)力產(chǎn)生的負(fù)面影響。

3）混凝土內(nèi)部冷卻的應(yīng)用。對于大體積混凝土施工，混凝土內(nèi)部水化熱不容忽視，光外部的保溫并不能有效降低混凝土的內(nèi)外溫差，也不能減輕其收縮程度。結(jié)合以往工程的經(jīng)驗，本工程在底板和閘墩的澆筑過程中，植入降溫冷卻管，布置了間距60 cm、排距70 cm的鍍鋅鋼管冷卻管，通水時間自澆筑開始至混凝土內(nèi)外溫差不大于15℃結(jié)束，平均持續(xù)7～9 d。

通過以上措施的實施，切實將設(shè)計和規(guī)范指標(biāo)控制在允許范圍之內(nèi)，有效的緩解了混凝土早期表面的拉應(yīng)力和混凝土內(nèi)部的壓應(yīng)力之間的矛盾，切斷了混凝土裂縫產(chǎn)生的通道。

2 溫控測量

2.1 測溫系統(tǒng)的布設(shè)

底板溫度感應(yīng)線共布置上中下3條，上部、中部、底部距混凝土面層分別為30 cm、100 cm、170 cm，同時水平方向布置在相鄰冷卻管中間位置，所有感應(yīng)線端頭均引至閘墩站筋牢固結(jié)扎并做好清晰的區(qū)分標(biāo)記。閘墩溫度感應(yīng)線垂直方向共布置上中下3條，上部、中部、底部距閘墩頂面分別為50 cm、750 cm、1 150 cm，水平方向布置在閘墩的中間位置；另外在水平方向布置3條溫度感應(yīng)線距離冷卻管10 cm、30 cm、50 cm，高度便于操作即可，這兩部分溫度感應(yīng)線均須在模板上開孔，將其引至倉外在模板龍骨上牢固結(jié)扎并做好清晰的區(qū)分標(biāo)記。

2.2 溫度測量與記錄

溫度測量自混凝土埋沒底部感應(yīng)線2 h后開始，每2 h測量一次，澆筑過程中測量混凝土的入倉溫度、大氣、進出水溫度，澆筑完成后測量混凝土表面溫度，將測量數(shù)值規(guī)范記錄在表格中。

2.3 測溫數(shù)據(jù)整理

收集的數(shù)據(jù)為不同部位不同作用的測量結(jié)果，底板中記錄了混凝土內(nèi)部隨著通水時間的推移上中下位置溫度的變化情況；在閘墩中記錄了混凝土內(nèi)部隨著通水時間的推移上中下位置溫度的變化情況及距離冷卻管10 cm、30 cm、50 cm位置的冷卻效果。在數(shù)據(jù)的整理中，首先是以小時為單位，整理24 h的溫度測量數(shù)據(jù)，繪制當(dāng)天溫度曲線并計算當(dāng)天溫度的平均值。當(dāng)混凝土內(nèi)外溫差不超過15°時停止測量，再以天為單位，繪制時間和平均溫度為坐標(biāo)軸的溫度曲線。

2.4 實例數(shù)據(jù)分析

以該工程7號底板和閘墩為例，分析溫控過程中溫度變化的過程。

由溫度曲線可以看出混凝土內(nèi)部在澆筑完成后第2天至第3天水化熱走向最高峰，之后一周內(nèi)呈逐步降低趨勢，直至降至20攝氏度左右，而此期間混凝土表面溫度一直維持在15～20℃左右，內(nèi)外溫差自第3天到第5天接近內(nèi)外溫差25℃，比較集中的消除了水化熱的散發(fā)強度。

3 結(jié)語

大體積混凝土施工中產(chǎn)生裂縫的因素較多，主要由其本身的屬性和外部條件所引起。本工程中，除了嚴(yán)密的部署了水泥、外加劑等原材的選用之外，又進一步的優(yōu)化了施工配合比；除了嚴(yán)密的把控了混凝土的拌合、運輸、入倉、振搗等細(xì)節(jié)，大膽的嘗試改進了施工順序；除了做好混凝土的外部保溫之外，同時在模板的使用上實現(xiàn)了突破，最重要的是混凝土內(nèi)部降溫的措施。通過采取以上一系列措施，縱觀控制的過程，袁家口子水源工程大體積混凝土的施工和成品質(zhì)量得到了有效的控制，為今后的大體積混凝土施工提供了寶貴的經(jīng)驗。