(山東省臨沂市水利勘測設計院 臨沂 276001)
岸堤水庫始建于 1960年,位于山東省臨沂市蒙陰縣界牌鎮(zhèn)圈里村西,東汶河與梓河的交匯處。水庫控制流域面積1690km2,總庫容 7.80 億 m3,興利庫容 4.59 億 m3。岸堤水庫工程等別為Ⅱ等,工程規(guī)模為大(2)型,主要建筑物溢洪道(閘)為 2 級。
溢洪閘改建工程共10 孔,閘室凈寬13.0m,采用弧形鋼閘門,閘門高12.5m。原溢洪閘閘墩(中墩、邊墩)164m 高程以上結構全部拆除,保留原溢洪閘閘底板。在原閘底板上新澆筑C30 鋼筋混凝土底板,厚0.5m。在原閘墩位置重新澆筑C30鋼筋混凝土中墩、邊墩;中墩寬3.0m,順水流向長度28.5m;邊墩為衡重式結構,底部寬度5.0m,順水流向長度29.0m。
工程施工準備階段即對水泥、粉煤灰、粗細骨料、外加劑等進行考察,通過篩選擇優(yōu)確定符合要求的廠家。選用低水化熱水泥,選用粒徑較大、級配良好的粗細骨料,控制砂石含泥量,通過摻加粉煤灰、高效減水劑等措施,改善和易性、降低水灰比,以達到減少水泥用量、降低水化熱的目的。多次進行配合比論證,最終確定出滿足設計各項指標要求,各類原材料相互適應性良好的施工配合比,見表1。
表1 C30W4F150 混凝土配合比表(每方混凝土材料用量單位:kg/m3)
施工準備階段提前對拌合系統(tǒng)的計量裝置進行標定,確保計量準確,針對不同的拌合設備,明確拌合時間。水泥進場后,除提供出廠合格證、質(zhì)量證明文件、檢驗報告,及時取樣抽檢外,同時要求水泥入機溫度不大于60℃。對砂、石子的含泥量、含水量每班檢測一次,如遇雨天適當增加含水量檢測次數(shù),根據(jù)實測含水量及時調(diào)整用水量,保證混凝土坍落度保持穩(wěn)定。采用兩種外加劑時應單獨摻入,不得混合摻入。
為防止現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構由于自身收縮不均或沉降不均可能產(chǎn)生的有害裂縫,距閘墩工作閘門底軌中心線2.2m 下游設置C35 混凝土后澆帶(寬2.0m),混凝土強度等級高于中墩。閘墩內(nèi)鋼筋、冷卻水管、對接螺栓等分布其中,后澆帶內(nèi)部模板安裝應重點控制,振搗時及時檢查,防止漏漿或模板變形發(fā)生。
在新澆混凝土中預埋冷卻水管,通過冷水對混凝土進行冷卻,是削減水化熱溫升的有效措施。閘墩內(nèi)冷卻布置在高程165.1~180.8m 之間,位置見圖1。上下管距0.6m,共26 層;平面管距0.6~0.7m,最外側(cè)距混凝土外表面0.5m。冷卻管采用鍍鋅鋼管,端頭攻絲,直徑32mm,壁厚2.5mm。在冷卻管進出口各設置一道閥門以控制進水方向和流量,水流方向每24h 調(diào)換一次。冷卻水管安裝完成后,應先進行試通水,確保通暢無漏水部位。通水時間自澆筑開始至混凝土內(nèi)外溫差不大于15℃,每個閘墩都進行觀測并做好記錄。
混凝土澆筑完成后,保溫養(yǎng)生對混凝土后期的強度和質(zhì)量都起著決定性作用。傳統(tǒng)的鋼模板導熱快、保溫和保濕效果差;竹膠板在保溫、保濕方面優(yōu)于鋼模板。在閘墩的施工中,結合大型鋼模板施工工藝,改進選取3.0m×1.8m 模塊高強度膠合板與鋼龍骨結合的大模板,并與圓弧鋼模板組合運用,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)量的優(yōu)點,同時在鋼模板背面肋板之間粘貼塑料保溫板,大大加強了混凝土表面的保溫效果。以上保溫措施,降低了混凝土內(nèi)外溫差,緩解了混凝土因溫度應力產(chǎn)生的負面影響。大型鋼木組合模板屬定制模板,尤其是圓弧鋼模板,加工要求技術高、時間長,要根據(jù)工期要求提前安排,保證施工供應。
合理進行分縫、分塊是混凝土防裂的主要措施之一。參照以往同類型結構施工經(jīng)驗,將底板和閘墩共分二層澆筑,第一次在澆筑閘墩底板混凝土時,同時澆筑1.8m(一塊模板的高度)高的閘墩,以減少底板對閘墩的約束,第二次澆筑至墩頂高程,分層位置見圖1。
圖1 中墩施工分層分縫、冷卻管與測溫點布設圖(單位:m)
主要從分層厚度、澆筑速度和振搗質(zhì)量三個方面控制。混凝土采用平鋪法澆筑,混凝土鋪料厚度不大于0.5m,混凝土每小時澆筑高度不超過1m。在澆筑過程中,混凝土振搗是關鍵環(huán)節(jié),主要采用φ70 軟軸插入式振搗器振搗。澆入倉內(nèi)的混凝土隨澆隨平倉,不堆積,倉內(nèi)若有粗骨料分離堆疊時,采用人工均勻地分布于砂漿較多處,禁止用水泥砂漿覆蓋或用振搗器作為移動混凝土的工具,以免造成內(nèi)部蜂窩和骨料集中現(xiàn)象。在靠近模板和鋼筋較密處、門槽等空間狹小的二期混凝土澆筑部位及各種預埋件儀器周圍,采用人工平倉,使骨料分布均勻,人工平倉用鐵鍬,平倉距離不超過3m,采用φ30插入式振搗器振搗,確保混凝土振搗密實,并防止設備位移和損壞。
拆模的時機應根據(jù)布設的溫度記錄表來確定,基本原則是混凝土內(nèi)外溫度差不大于15℃。同時拆模時間或掀除保溫材料時間都應該選在中午氣溫較高的時候,以免造成表面溫降過大。鋼木模板連同塑料保溫板一起拆除,拆模時間宜為10~12d,遇到寒潮降溫時要相應延長拆模時間,并在拆模后立即采取保溫、保濕措施。
2.9.1 降低混凝土出機口溫度
控制原材料溫度可有效控制出機口溫度。水泥進罐溫度必須控制在60℃以下;在骨料料倉上方用鋼管拱架搭設遮陽棚,同時提高骨料堆料高度,降低骨料溫度;在骨料倉棚頂架設噴淋水管,采用深井水,既能降低骨料溫度,又能沖洗骨料,降低含泥量;采用加冰水拌制混凝土。
2.9.2 減少運輸、澆筑過程中溫度回升
混凝土攪拌運輸車的罐體用毛氈包裹并灑水,防止混凝土在運輸途中溫度回升。合理調(diào)配混凝土攪拌運輸車,加強調(diào)度指揮和施工道路的維護,協(xié)調(diào)各環(huán)節(jié)關系,縮短混凝土運輸時間?;炷寥雮}后,快速平倉,快速振搗。避開中午最熱時段,在早、晚低溫時段澆筑混凝土。在混凝土倉內(nèi)配備鼓風機,高溫時段保持連續(xù)鼓風,加速空氣流通,既能降低倉面溫度,又能對倉內(nèi)人員起到一定的保護作用,防止人員中暑。
通過合理布置測溫點,及時掌握混凝土內(nèi)部溫度變化情況,并根據(jù)實測溫度適時調(diào)整通水流量。以該工程5#中墩為例,分析溫控過程中溫度變化的過程。在5#中墩169m 高閘墩中心、側(cè)表面(混凝土表面以內(nèi)10cm)各布置一測點(見圖1),混凝土澆筑與通水同時進行,通水2h 后開始測溫,以后每4h 測一次,具體數(shù)值見圖2。
圖2 5#中墩溫度曲線圖
混凝土水化熱主要集中在澆筑后的早期,對硅酸鹽水泥主要集中在澆筑后的1~3d,在此期間由于水化熱的累積,使混凝土的溫度急劇上升形成所謂的升溫階段,出現(xiàn)了溫度峰值(一般出現(xiàn)于澆筑后24~48h)。通過以上溫度曲線圖可以看出,混凝土內(nèi)部在澆筑完成30h 達到峰值,之后在一周時間內(nèi)逐步下降,在第八天時間趨于平穩(wěn),在27℃左右,此時大氣平均溫度在13℃~15℃之間,混凝土水化熱基本消除。
根據(jù)5#中墩掌握的數(shù)據(jù)及分析成果,在其他中墩或邊墩布設測溫點時,其中心點高度各有不同,后期整理統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),溫度發(fā)展趨勢基本相同。
大體積混凝土施工中產(chǎn)生裂縫的因素很多,主要受其內(nèi)在的屬性和外部環(huán)境條件影響。岸堤水庫溢洪閘的施工,從狠抓原材質(zhì)量,優(yōu)化配合比開始,采用后澆帶、合理分塊、“內(nèi)降溫、外保溫”、延長拆模等措施,嚴格把控混凝土的拌合、運輸、入倉、澆筑等細節(jié),通過對混凝土外觀質(zhì)量檢查沒有發(fā)現(xiàn)任何表面裂縫,工程質(zhì)量得到了有效控制,為以后類似大體積混凝土施工提供了一定的經(jīng)驗■