李森昌 中交四航局第三工程有限公司

于方 中交四航工程研究院有限公司

1.引言

在水利工程建設(shè)中經(jīng)常會涉及大體積混凝土，其質(zhì)量控制會關(guān)系到結(jié)構(gòu)的使用安全性，因此需要對施工期間的質(zhì)量進行嚴格把控。從大量的工程實踐中可知，大體積混凝土開裂的主要原因是混凝土的導熱性能較差，膠凝材料水化產(chǎn)生的大量水化熱會使混凝土中心溫度急劇升高，造成混凝土內(nèi)外溫差較大，產(chǎn)生過大的溫度應力，當溫度應力超過混凝土的極限抗拉強度時，結(jié)構(gòu)就會不可避免地出現(xiàn)裂縫。如何對大體積混凝土結(jié)構(gòu)進行有效的溫控一直是水利工程施工中的核心問題，所以需要在施工階段進行一系列溫控防裂措施，從而保證混凝土的施工質(zhì)量。本文總結(jié)了江西萬安樞紐二線船閘大體積混凝土品質(zhì)工程成效，介紹萬安樞紐二線船閘現(xiàn)澆導航墻大體積施工過程的混凝土質(zhì)量控制技術(shù)應用情況，以期為以后類似工程建設(shè)提供借鑒與參考。

2.工程概況

萬安樞紐二線船閘地處贛江中上游，上離贛州市95公里，下距井岡山航電樞紐壩址35.8公里，作為千里贛江第一閘，有著位居世界前十、全國前五的超高水頭單級船閘，是萬安水電站樞紐工程的一個重要組成部分，對于實現(xiàn)贛江全線Ⅲ級航道通航的目標有著非常重要的意義。船閘的規(guī)模為180m×23m×4.5m（長×寬×檻上水深），設(shè)計混凝土量為91萬m3。為實現(xiàn)爭創(chuàng)國家級優(yōu)質(zhì)工程獎、省部級“品質(zhì)工程”示范項目、省部級“平安工地”冠名的目標，對船閘大體積混凝土的質(zhì)量控制要求極高。

萬安樞紐二線船閘工程的導航墻混凝土的質(zhì)量控制主要通過原材料、鋼筋加工及安裝、模板制作及安裝、混凝土配合比設(shè)計及優(yōu)化、混凝土拌制及運輸、澆筑工藝、溫控防裂措施、養(yǎng)護等方面進行。

3.原材料準備及加工

對于原材料必須經(jīng)過供應商、物資部、質(zhì)檢部、試驗室四方共同驗收，經(jīng)驗收合格后才能給予進場。原材料進場后，在使用前必須在監(jiān)理工程師見證下，經(jīng)試驗室取樣檢驗合格后方可投入使用。

3.1 骨料堆放

設(shè)置專門的骨料棚對骨料進行統(tǒng)一堆放，棚內(nèi)進行合理分倉，各骨料倉設(shè)置編號及材料標識牌，并及時進行試驗檢驗和更新標識牌，以確保工程所用材料滿足規(guī)范標準。同時骨料備料倉內(nèi)需標注骨料堆放標線，控制骨料堆放的高度，防止骨料串料影響混凝土配合比。

3.2 鋼筋加工及安裝質(zhì)量控制

現(xiàn)場建設(shè)有鋼筋智慧加工配送中心，鋼筋智慧加工配送中心配置全新智能化加工生產(chǎn)設(shè)備，設(shè)置鋼筋籠加工、機械連接套絲、彎曲及彎箍3條生產(chǎn)線。配置數(shù)控棒材剪切線2套，可對大直徑、高強度鋼筋棒材進行切斷作業(yè)，自動化程度化生產(chǎn)，加工精度高，工作效率高，確保施工生產(chǎn)需求及半成品質(zhì)量。配置鋼筋籠滾焊機1套，可生產(chǎn)制作直徑300～1500mm、長度12～27m的鋼筋籠，簡單化加工工藝，節(jié)省人力，確保鋼筋籠的生產(chǎn)效率，提高質(zhì)量。配置數(shù)控鋼筋彎曲中心2套，可彎曲直徑為10mm～32mm的鋼筋，最大彎曲角度180°，可雙向自動彎曲鋼筋，一次性彎曲多根鋼筋，平均日加工量6800根，具有智能測試功能，提高鋼筋半成品的幾何尺寸精度。配置全自動鋸切套絲打磨生產(chǎn)線2套，鋸切寬度為500mm，可套絲直徑16～40mm的鋼筋，全自動完成鋼筋鋸切、墩粗、套絲、打磨工藝，確保鋼筋鋸切套絲打磨的精確度。配置七軸蓋梁骨架片焊接機器人1套，工作半徑1510mm，焊絲直徑0.8～1.6mm，可支持擺動焊、點焊、魚紋焊等多種焊接模式，焊接效率高、精度高，保證高要求的焊接質(zhì)量。鋼筋智慧加工配送中心采取封閉式鋼結(jié)構(gòu)，可以使鋼筋加工不受環(huán)境條件影響，內(nèi)部設(shè)置2臺5t的桁吊，4m寬度道路，滿足鋼筋原材料和半成品裝卸要求。

鋼筋半成品統(tǒng)一由鋼筋智慧加工配送中心加工配送，套筒連接鋼筋端頭采用帽蓋保護，避免損壞絲紋，保證套筒連接的質(zhì)量。鋼筋半成品按單天用量配送至施工現(xiàn)場，統(tǒng)一規(guī)劃堆放，上蓋下墊保護，有效保證鋼筋半成品的質(zhì)量。

使用外購蝶形保護層墊塊，確保規(guī)格統(tǒng)一，統(tǒng)一室內(nèi)倉庫存放，質(zhì)檢員每周1次對保護層墊塊進行質(zhì)量抽檢，每類每次不少于6個，確保保護層墊塊質(zhì)量。保護層墊塊按單天用量配送至施工現(xiàn)場，保護層墊塊運輸要輕拿輕放避免損壞，使用前要對保護層墊塊進行篩選，杜絕使用不合格的保護層墊塊。拉線劃線定位保護層墊塊位置，使用統(tǒng)一長度的扎絲進行綁扎牢固，確保后序施工中保護層墊塊不產(chǎn)生偏移，布設(shè)的墊塊數(shù)目不少于4個/m2。

用全站儀高精度測量放線定位鋼筋骨架位置，在鋼筋骨架的縱向、橫向及豎向使用限位器定位鋼筋位置，保證鋼筋間距及鋼筋保護層厚度，確保鋼筋骨架的幾何尺寸準確。采用腳手架進行高處鋼筋綁扎裝設(shè)，杜絕攀爬鋼筋，并用輔助鋼筋固定鋼筋骨架，確保鋼筋骨架不變形，保證鋼筋骨架整體質(zhì)量。采用鋼筋套筒連接取代焊接工藝，確保鋼筋位置準確，保證鋼筋保護層合格。嚴格控制模板安裝的定位，模板即將安裝到位時放慢安裝速度，避免碰損保護層墊塊。模板安裝完成后，對安裝好的保護層墊塊進行檢查，確保保護層墊塊完好無損及位置準確。振搗時嚴格控制振搗棒的落點位置，距離鋼筋要在10cm～15cm之間，禁止振搗棒碰觸鋼筋，避免鋼筋保護層墊塊位置發(fā)生偏移。

3.3 模板制作及安裝質(zhì)量控制

采用普通大型鋼模板，由大型廠家設(shè)計制作，保證模板強度、剛度、穩(wěn)定性滿足大體積混凝土施工需求。船閘迎水面模板采用不銹鋼面板組合鋼模板，既美觀大方，又保證船閘迎水面混凝土外觀質(zhì)量。模板采用無棱化模板設(shè)計，降低拆模時損傷混凝土結(jié)構(gòu)邊角風險，保證混凝土邊線順直。在斜面模板處合理開孔，有效保證混凝土振搗密實，保證斜面混凝土外觀質(zhì)量。

模板安裝前，模板內(nèi)面均勻涂刷優(yōu)質(zhì)水性脫模劑，脫模劑涂刷后貼塑料薄膜保護，在混凝土澆筑前再清除塑料薄膜，避免混凝土澆筑前的施工污染模板，保證拆模方便快捷及混凝土外觀質(zhì)量。斜面模板除合理開孔外，在斜面模板內(nèi)面貼透水布，確?；炷翝仓r氣泡能快速排出，保證斜面混凝土的外觀質(zhì)量。

使用全站儀、水準儀高精度測量定位模板安裝位置，彈線、拉線、吊線安裝。下層混凝土澆筑時預埋臺型螺母，鋼模板水平安裝在預埋好臺型螺母上，利用臺型螺母加固模板腳，頂部采用型鋼對拉。模板采用全螺栓拼裝連接固定，避免焊接造成模板變形。模板拼縫、模板與舊混凝土面接觸處貼統(tǒng)一規(guī)格止?jié){條，防止漏漿出現(xiàn)砂斑砂線。

混凝土澆筑過程中，安排兩名模板工進行值班，負責檢查模板質(zhì)量情況，及時調(diào)整螺栓、拉桿的松緊度，保持模板安裝的精度與驗收時一致，確?；炷恋耐庥^質(zhì)量。

4.配合比設(shè)計及優(yōu)化

混凝土配合比的優(yōu)化設(shè)計是減少混凝土收縮的主要手段之一。添加高性能減水劑也可以明顯地減少混凝土的收縮，是工程實踐中的有效技術(shù)措施。

采用普通硅酸鹽水泥P·O 42.5，比表面積控制在300～380m2/kg范圍；混凝土設(shè)計強度等級為C30，設(shè)計坍落度120±20mm，抗?jié)B等級為W6，抗凍等級為F50；采用Ⅱ級原狀粉煤灰和S95礦渣粉；細骨料采用中粗河砂，細度模數(shù)為2.6～3.0；粗骨料最大公稱粒徑不超過80mm，使 用5～20mm，20～40mm，40～80mm卵石三級配；選用外加劑為緩凝型高性能減水劑。依據(jù)各種原材料的性能，由工地試驗室進行配合比試拌，進行模型試驗，優(yōu)選出和易性及力學性能滿足要求的混凝土配合比。

在導航墻混凝土澆筑前，選取有代表性的部位埋設(shè)測溫探頭，測量混凝土的內(nèi)部溫度，監(jiān)測混凝土的中心最高溫度、內(nèi)表溫差、降溫速率等溫控指標是否符合規(guī)范要求，并通過溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)分析優(yōu)化配合比。

5.大體積混凝土施工中溫度裂縫控制措施

根據(jù)本工程特點，聯(lián)合科研院所大體積混凝土溫控技術(shù)人員針對本項目混凝土的裂縫控制進行研究，制定了萬安項目大體積混凝土系列溫控措施。

5.1 原材料存放

水泥、粉煤灰及礦渣粉原材料統(tǒng)一罐內(nèi)存放，罐體外表涂刷淺色油漆，罐體頂部及外壁裝設(shè)自動噴霧系統(tǒng)，以降低水泥、粉煤灰及礦渣粉的溫度。外加劑在封閉的攪拌站內(nèi)遮陽罐體存放，避免外加劑因暴曬導致的溫度升高。骨料統(tǒng)一在封閉廠棚內(nèi)的備料倉堆放，廠棚頂內(nèi)部設(shè)置自動噴霧系統(tǒng)，控制骨料在攪拌前的溫度不超過32℃。

5.2 大體積混凝土拌制及運輸

混凝土的出機溫度、拌制、運輸?shù)榷际怯绊懘篌w積混凝土溫度應力的重要因素，因此需要對該過程進行嚴格的把控。

圖1 模板施工過程

攪拌站采取全封閉智能化管理，配置HZS180攪拌站4套，每套混凝土理論生產(chǎn)率為180m3/h，每套生產(chǎn)線配2個500t的水泥罐、1個500t的粉煤灰罐，1個500t的礦粉罐，1個100t的膨潤土罐，可滿足高鋒期每月5萬m3混凝土生產(chǎn)能力。配置2套制冷系統(tǒng)，包括片冰機組和冷水機組。片冰機組的型號為FIP63E，類型為集裝箱式，冷凝方式為蒸發(fā)冷型，每24小時可制冰63噸，可靠性高，維護方便。冷水機組的型號為CW600E，每小時可制得25噸溫度≤1℃的冷水。在夏季通過冷水機組對拌合用水進行冷卻，將拌合水溫度降至5℃左右，然后使用片冰機組再加入碎冰攪拌，以控制混凝土的出機溫度。

混凝土運輸車罐體統(tǒng)一包裹罐衣，混凝土運輸車裝料前，對罐衣進行灑水濕潤降溫?；炷两y(tǒng)一采用混凝土運輸車運至施工現(xiàn)場，選擇合理運輸路線，盡量縮短運輸時間，出料口與澆筑點距離約為600m。安排專人現(xiàn)場指揮車輛，避免等車待料導致混凝土升溫。在氣溫較高時，在混凝土卸料點的附近設(shè)置澆水點，安排專人用水管向混凝土運輸車罐體表面淋水降溫。

5.3 大體積混凝土澆筑工藝

澆筑時間盡量避開中午溫度較高時開盤澆筑，充分利用早晚、夜間及陰天進行，避免日照，縮短混凝土暴露時間，在澆筑區(qū)域周邊設(shè)置霧化炮機，降低周邊環(huán)境溫度。

大體積混凝土澆筑采用胎帶機入模，方便快捷，保證上下層混凝土有足夠的時間溶合。混凝土澆筑時，采用水平分層、逐層到頂?shù)姆椒ǎ慷螡仓叨炔淮笥?m，每層厚度不大于500mm，振搗上層混凝土時，插入下層混凝土50mm左右?；炷翑備侀L度以上層混凝土攤鋪時下層混凝土未初凝為準，不得隨意留施工縫，避免出現(xiàn)施工冷縫。根據(jù)混凝土澆筑部位的不同，采用小型號振搗器振搗模板周邊混凝土，采用大型號振搗器振搗結(jié)構(gòu)中部混凝土，更有效的保證混凝土實體及外觀質(zhì)量。

圖2 混凝土外觀

在模板外側(cè)裝設(shè)自動噴霧系統(tǒng)，降低模板溫度，防止混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。平行模板內(nèi)面布設(shè)金屬擴張網(wǎng)，防止出現(xiàn)有害裂縫。在每倉混凝土上下50cm范圍內(nèi)摻入聚丙烯單絲纖維和聚丙烯仿鋼纖維，防止出現(xiàn)有害裂縫。

5.4 大體積混凝土養(yǎng)護措施

養(yǎng)護階段也是控制大體積混凝土裂縫發(fā)展的重要階段，實施較好的養(yǎng)護措施能對混凝土進行保溫保濕從而降低內(nèi)外溫差，有效降低溫度應力。

混凝土澆筑完畢結(jié)硬后，頂面采用土工布覆蓋保濕養(yǎng)護。側(cè)面模板拆除后，在側(cè)面頂部裝設(shè)自動噴淋系統(tǒng)養(yǎng)護，避免產(chǎn)生溫度裂縫，保證混凝土實體質(zhì)量。在氣溫開始下降時，推遲拆模時間。當日平均氣溫低于5℃時，采用塑料薄膜包裹后再覆蓋一層土工布保溫，在混凝土養(yǎng)護期內(nèi)始終保持表面濕潤。

養(yǎng)護結(jié)束后，精細混凝土頂面標高放線，拉線做好收面的平整及線條。拉線彈線鑿毛范圍，接茬面邊緣預留5cm不鑿毛，避免混凝土棱角受損。采用人工鑿毛，靠近棱角邊沿處采用鑽子人工鑿毛，用高壓水沖洗鑿毛面混凝土渣，確保上下兩層混凝土粘結(jié)良好。

6.結(jié)語

通過原材料管控、混凝土配合比優(yōu)化、大體積混凝土溫控等系列控裂措施的實施，萬安樞紐二線船閘現(xiàn)澆導航墻混凝土外觀質(zhì)量好，邊線順直、表面光滑平順，無明顯色差、無蜂窩麻面、無砂斑砂線等質(zhì)量通病。實體回彈強度合格率100%、混凝土鋼筋保護層合格率100%、迎水面平整度合格率100%、迎水面豎向傾斜合格率100%，現(xiàn)澆導航墻混凝土質(zhì)量達到優(yōu)質(zhì)標準。