巖錨梁混凝土在施工中的應(yīng)用

□蘇建偉（河南省水利第一工程局）

□張 冰（鄭州水文水資源勘測局）

巖錨梁混凝土在施工中的應(yīng)用

□蘇建偉（河南省水利第一工程局）

□張 冰（鄭州水文水資源勘測局）

彭水水電站主廠房巖壁梁布置于上下游側(cè)墻XCF0+0.00+252.00m段，高程EL230.80～233.80m范圍，體型尺寸為：252m×2m×3m（長×寬×高）。巖錨梁一期混凝土標(biāo)號為C30，二級配，工程量為2228m3，二期混凝土標(biāo)號為C30鋼纖維混凝土，工程量為182m3，鋼筋制安共297.4t。

巖錨梁混凝土；溫度檢測；溫度控制

一、施工準(zhǔn)備

主廠房選用雙小車橋式起重機(jī)，巖錨梁混凝土施工質(zhì)量關(guān)系到橋機(jī)的安全運(yùn)行，混凝土澆筑的質(zhì)量是整個主廠房施工的重點(diǎn)。

在巖錨梁混凝土施工中，通過精心組織，科學(xué)管理，嚴(yán)格控制施工工藝和澆筑質(zhì)量，巖壁梁混凝土自澆筑結(jié)束至今，經(jīng)主廠房開挖爆破、橋機(jī)運(yùn)行吊運(yùn)大件等過程，未出現(xiàn)一條裂縫，混凝土澆筑非常成功。

質(zhì)量控制目標(biāo)，在巖錨梁混凝土施工過程中，對施工技術(shù)水平及施工組織水平要求高，本工程彭水水電站1500T巖錨梁大體積混凝土施工質(zhì)量控制目標(biāo)是：防止巖錨梁混凝土開裂。引起巖錨梁混凝土開裂的主要因素有2個：首先，由于水泥的水化熱，造成巖錨梁混凝土內(nèi)外溫差過大，再加上巖錨梁混凝土內(nèi)部的自約束及地基對它的外約束，使巖錨梁混凝土中產(chǎn)生溫差裂縫；其次，由于巖錨梁混凝土收縮時產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，使巖錨梁混凝土出現(xiàn)了應(yīng)力收縮裂縫。根據(jù)類似工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及理論計(jì)算，巖錨梁混凝土在3m厚的時候巖錨梁混凝土最高溫升可達(dá)63℃左右。彭水水電站1500T巖錨梁混凝土的施工在洞內(nèi)溫度除受季節(jié)產(chǎn)生的緩慢變化影響外，一定時段內(nèi)基本處于恒溫狀態(tài)，溫度無驟降變化，洞內(nèi)基本穩(wěn)定的溫度對混凝土的施工是有利的。施工中應(yīng)嚴(yán)格控制溫差，否則容易產(chǎn)生裂縫。出于整體性的目的，要求施工時連續(xù)澆筑混凝土，不留施工縫。

確保巖錨梁混凝土的施工質(zhì)量，我們要貫徹以人為本、預(yù)防為主、人員組織到位、施工措施有力的原則，認(rèn)真、負(fù)責(zé)地實(shí)施混凝土澆筑中的每一個施工環(huán)節(jié)。具體工作如下：

（一）認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)組織人員審閱施工圖紙，讓每個參與人員能夠深刻地體會到總體設(shè)計(jì)意圖及設(shè)計(jì)采用的技術(shù)規(guī)范，認(rèn)真、負(fù)責(zé)地編寫切合實(shí)際的大體積混凝土施工方案。

（二）巖錨梁混凝土的主要材料配制要進(jìn)行優(yōu)選，（水泥、砂石料、外加劑等）優(yōu)化混凝土的配合比；選擇合理混凝土澆筑方案、混凝土先后澆筑時間差；選擇可行的大體積混凝土的溫度控制方案；確保水電供應(yīng)，避免施工期間停水、停電、停料。

（三）施工安全措施要嚴(yán)密。

（四）嚴(yán)格控制混凝土溫度。這是防止巖錨梁混凝土發(fā)生裂縫的關(guān)鍵措施。混凝土溫控的主要任務(wù)是：降低混凝土內(nèi)部最高溫升，減少混凝土的內(nèi)外總降溫差；外部進(jìn)行保溫、內(nèi)部冷卻降溫，減少溫度梯度；延緩混凝土的降溫速率，減少單位時間內(nèi)的溫差。

根據(jù)上述要素，以科學(xué)的預(yù)測和準(zhǔn)確的監(jiān)測相結(jié)合，是整個溫度控制取得成功的切實(shí)保證。施工中采取的具體保證措施有：水泥優(yōu)先選用低水化熱的水泥；嚴(yán)格控制砂、石骨料的級配及質(zhì)量，不得超標(biāo)；在混凝土中添加一定量的減水劑，降低水泥用量，來降低水化熱；對拌合混凝土用骨料，采取一定的降溫措施，如風(fēng)冷、遮陽、噴霧，降低骨料溫度；巖錨梁混凝土澆筑按每層厚度應(yīng)≤300mm，采用分段分層施工法澆筑混凝土，加快散熱，使溫度分布比較均勻，也便于施工振搗。在分層分段澆筑過程中要嚴(yán)把層段結(jié)合之間的混凝土施工質(zhì)量；混凝土上表面保溫應(yīng)采用覆蓋塑料薄膜外加保溫被。

為防止混凝土產(chǎn)生表面開裂，提高混凝土的抗裂性能。只有在混凝土自身抗裂性能良好的前提下，進(jìn)行溫度控制才有實(shí)效意義。提高混凝土的抗裂性能，應(yīng)從提高混凝土抗拉強(qiáng)度、減低水化熱入手，在混凝土配合比設(shè)計(jì)、施工工藝、施工質(zhì)量、后期養(yǎng)護(hù)、改善配筋等方面采取措施。

為了制定合理的溫度控制方案，對混凝土的溫度變化進(jìn)行科學(xué)預(yù)測是不可缺少的，掌握混凝土溫度變化狀況并隨時監(jiān)測、檢查是混凝土溫度控制的關(guān)鍵。

二、巖錨梁混凝土施工過程中的質(zhì)量檢查

混凝土施工各項(xiàng)準(zhǔn)備工作檢查符合要求后，監(jiān)理工程師發(fā)布開工指令，正式開始澆筑。開始澆筑后應(yīng)注意以下幾個問題：

（一）指派專職人員到攪拌站檢查、控制混凝土的配合比、攪拌時間等是否達(dá)到要求，檢查砂石骨料、水泥、外加劑及用水是否計(jì)量準(zhǔn)確，試驗(yàn)人員在出機(jī)口和澆筑現(xiàn)場進(jìn)行混凝土取樣試驗(yàn)，現(xiàn)測的塌落度在運(yùn)輸過程中的損失必須立即調(diào)整，以保證混凝土的入倉要求。取樣次數(shù)每工作臺班至少取樣一次，取樣數(shù)量符合試驗(yàn)要求，取樣每次3組。每天都必須整理好當(dāng)天所有的試驗(yàn)資料。

（二）混凝土澆注帶的寬度、厚度是否與混凝土澆筑方案的要求一致，分層分段澆筑，一次澆筑成形。

（三）振搗要符合操作規(guī)程，每層振搗時，上下層需振搗搭接≥10cm，振搗時間適中。

（四）待混凝土表面無水漬時，宜進(jìn)行研壓抹光，防止混凝土表面龜裂。

（五）在混凝土澆完后除在其表面覆蓋塑料薄膜外，要加蓋保溫被，另外要及時指派專人做好養(yǎng)護(hù)工作。

（六）要及時掌握大體積混凝土內(nèi)外的溫度分布情況，派專人晝夜測溫，一旦出現(xiàn)異常，及時采取相應(yīng)措施。

三、巖錨梁混凝土溫度監(jiān)控

加強(qiáng)溫度監(jiān)控、監(jiān)測，輔以應(yīng)變觀測。根據(jù)本工程具體情況，在基礎(chǔ)預(yù)先安裝測溫儀，定時監(jiān)測混凝土表面和中心溫度。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果采取相應(yīng)措施，將溫差控制在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，或控制溫差不超過25℃,確?；炷恋臏囟忍甓炔灰诉^大，要及時調(diào)整保溫及養(yǎng)護(hù)措施,以有效控制預(yù)防有害裂縫的出現(xiàn)。

（一）測溫孔的布置，每處位置測距混凝土表面0.3m、中部、距底0.3m,測溫探頭。

（二）測溫儀器采用電子測溫探頭，混凝土施工過程中預(yù)埋了電子測溫探頭，根據(jù)測量結(jié)果，巖錨梁混凝土中心溫度及表面溫度均未超過設(shè)計(jì)要求，最大溫差為14.9℃，滿足規(guī)范要求。

（三）混凝土澆筑前預(yù)埋Φ28冷卻水管，混凝土初凝后覆蓋保溫被，并通水冷卻，這樣合理散發(fā)水泥的水化熱，防止?jié)仓K內(nèi)外的溫差過高。

（四）測溫時間：在混凝土溫升階段（混凝土澆筑完后3～5d）每4h測溫一次，溫降階段8h測溫一次，同時測洞內(nèi)溫度。

（五）指派專職人員進(jìn)行測量工作，并記錄好測溫?cái)?shù)據(jù)，對檢測結(jié)果做進(jìn)一步的分析。

（六）冷卻管孔的處理：冷卻管孔是薄弱部位，因此每一個孔用比結(jié)構(gòu)混凝土高一等級的細(xì)石混凝土（摻微脹劑）填實(shí)。

施工中應(yīng)嚴(yán)格控制溫差，否則容易產(chǎn)生裂縫。

四、監(jiān)測結(jié)果分析

（一）混凝土入倉平均溫度21～22℃，混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)期間環(huán)境溫度24～37℃。

（二）各監(jiān)測點(diǎn)的中心測點(diǎn)熱峰值基本在53～55℃左右，發(fā)生在混凝土澆筑過后3天左右?；炷恋撞克療岱逯底钕冗_(dá)到（由于先澆注，第二天溫度就緩慢下降）?；炷翝矒v后2d內(nèi)，混凝土上表面以及混凝土中部水化熱釋放最快，第三天達(dá)到峰值?；炷?～5d后表面測點(diǎn)溫度首先開始下降，中心點(diǎn)由于散熱降溫作用也開始降溫，而板底溫度降溫趨勢較為緩慢。總之，在混凝土升溫過程中，中心測點(diǎn)和板底測點(diǎn)的溫度升降較平緩，而表面及模板邊測點(diǎn)由于受外界環(huán)境溫度變化影響最大，溫度有明顯波動。

（三）從混凝土整體溫度變化來看，各個根桿內(nèi)外溫差基本上控制在20～22℃以內(nèi)，降溫緩慢而穩(wěn)定，溫度陡降不超過10℃。實(shí)測結(jié)果與理論計(jì)算對比如下表。

實(shí)測結(jié)果與理論計(jì)算表

從比較表中看出，理論計(jì)算與實(shí)測數(shù)據(jù)比較接近，可以作為以后制定保溫保濕措施的依據(jù)。

（四）拆除保溫時間：當(dāng)板面溫度與氣溫溫差≤10℃時，才可拆除保溫材料以及側(cè)壁模板。

五、施工效果及成果

在巖錨梁混凝土施工中，通過精心組織，科學(xué)管理，嚴(yán)格控制施工工藝和澆筑質(zhì)量，巖壁梁混凝土自澆筑結(jié)束至今，經(jīng)主廠房開挖爆破、橋機(jī)運(yùn)行吊運(yùn)大件等過程，未出現(xiàn)一條裂縫，混凝土澆筑非常成功。

在原型試驗(yàn)中，進(jìn)行了1.25倍額定荷載的靜負(fù)荷試驗(yàn)，負(fù)荷為2×437.5t；靜負(fù)荷試驗(yàn)完成后進(jìn)行了1.1倍額定荷載的動負(fù)荷試驗(yàn)，負(fù)荷為2×385t。根據(jù)監(jiān)測成果，在巖錨梁原型驗(yàn)證試驗(yàn)中監(jiān)測儀器未出現(xiàn)異常值。巖錨梁測縫計(jì)最大變量為0.04mm，位錯計(jì)最大變量0.02mm，錨桿應(yīng)力計(jì)最大變量7.38MPa，錨桿測力計(jì)最大變量0.69kN。上述監(jiān)測成果最大變量均出現(xiàn)在樁號0+215.55下游巖錨梁上，監(jiān)測值均遠(yuǎn)小于警戒控制值。原型驗(yàn)證試驗(yàn)證明巖錨梁承載能力達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，巖錨梁的工程質(zhì)量優(yōu)良。

2011-06-20