中小型水利工程中混凝土墩墻的施工技術(shù)要點(diǎn)

郗 良

（忻州市滹沱河水利管理局 山西 忻州 034000）

混凝土墩墻是當(dāng)前水利工程中常見的墻體結(jié)構(gòu)，在涵洞、水閘等部位應(yīng)用廣泛；墩墻施工大多采用機(jī)械拌合或者泵送混凝土的方法，而施工過程中產(chǎn)生的混凝土裂縫問題已引起施工各方的注意，一旦澆筑的墩墻出現(xiàn)表面裂縫或者貫穿裂縫，就會(huì)對結(jié)構(gòu)的整體性造成影響，不利于結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定性，一旦交工使用后會(huì)存在較大的安全隱患。針對這一實(shí)際問題，我們在近年來的水利工程中，嘗試創(chuàng)新并改進(jìn)施工工藝，采取一系列新技術(shù)、新方法，有效規(guī)避了混凝土裂縫問題，確保中小型水利工程混凝土墩墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、耐用性，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概述

忻定干渠云中河十字閘工程是滹沱河灌區(qū)的重要樞紐工程，始建于1952年，1953年曾進(jìn)行重新修建，但是經(jīng)過多年運(yùn)行使用，出現(xiàn)底板坍塌、年久老化問題，已經(jīng)無法滿足防滲、排洪等基本需求。該工程所處地區(qū)屬于中緯度暖溫帶大陸性氣候區(qū)，四季分明，氣候偏向干旱為主，降水集中在每年6月～9月，其中7、8月水量最大。根據(jù)十字閘的設(shè)計(jì)資料來看，該工程原定的過洪流量約為300m3/s，工程上層3m為淤積粉沙，下層為黏土層，地下水位較淺。本次改造主要為混凝土墩墻的重建，其中涉及到較為重要的混凝土施工技術(shù)，如何防范裂縫產(chǎn)生更是重中之重。

混凝土墩墻的主要構(gòu)成部分包括閘墩與橋墩，一般在混凝土基礎(chǔ)層或者底板中設(shè)置墩墻，其特點(diǎn)就是底部的平面積較小、墻體較高，同時(shí)要求墻體立面面積大、表面平滑，沒有氣孔、蜂窩等問題，對施工條件、施工尺寸、外表美觀程度等要求都比較高；近年來在一些水利工程中，墩墻施工技術(shù)不斷優(yōu)化和改進(jìn)，包括制作模板、澆筑與振搗混凝土、施工后期養(yǎng)護(hù)等，從各個(gè)環(huán)節(jié)改進(jìn)工藝，取得了較為滿意的效果。

2 混凝土墩墻施工技術(shù)要點(diǎn)及其改進(jìn)

針對混凝土的特征以及墩墻施工要求，滹沱河灌區(qū)在對墩強(qiáng)進(jìn)行改造施工中，從模型支護(hù)、施工縫處理、混凝土施工技術(shù)等方面不斷改進(jìn)工藝，以更好地滿足工程需要，具體分析如下：

2.1 模型支護(hù)技術(shù)

模型支護(hù)技術(shù)的改進(jìn)與應(yīng)用，主要做到如下幾步驟：其一，合理選擇模型。結(jié)合工程中墩墻的實(shí)際外輪廓尺寸選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ?，可采取定型鋼模立式布置方法，盡量確保模型平直，注意避免出現(xiàn)錯(cuò)縫現(xiàn)象，這樣拆模之后才能保證表面光滑無坑點(diǎn)。其二，選擇合理的支護(hù)方法。綜合墩墻周邊的尺寸以及模具的邊孔距離，可每間隔約1m預(yù)埋一個(gè)膨脹螺栓，確定底層模型的具體位置；在上層高約1m、水平方向約1.2m左右的位置，在鋼筋的兩端過口做模型的連接件，與外部的副龍骨固定起來，避免由于模型過高而產(chǎn)生變形；一般模型中的主龍骨實(shí)施豎向布置，間距約為1.5m左右，副龍骨多實(shí)施橫向布置，間距在0.9m左右。另外應(yīng)注意，在模板和底面接縫處，每層模板縫之間應(yīng)該加一層約為5mm厚度的海綿，這樣施工中能夠避免水泥漿外漏到墻面，造成墻面凹凸不平。其三，在澆筑混凝土過程中，模型的看護(hù)工作也非常重要。由于水利工程混凝土墩墻的水平面積較大，但是其寬度較為狹窄，因此澆筑過程中稍不注意就可能出現(xiàn)傾斜或者扭曲，為了避免這一情況，需要在混凝土模型的兩端、中間等位置挑桿掛垂球，沿著垂線的方向分別選擇上、中、下三個(gè)點(diǎn)來記錄從垂線到模型的距離，并且定點(diǎn)定時(shí)觀察、記錄，如果模型發(fā)生變化則及時(shí)調(diào)整，確保模型平整、端正。

2.2 施工縫處理技術(shù)

首先，當(dāng)混凝土的底板強(qiáng)度達(dá)到要求后，需要繼續(xù)澆筑混凝土墩墻，對其表面進(jìn)行鑿毛處理，將表面留有的水泥薄膜清理干凈，使用高壓氣沖洗，確保干燥、無積水；其次，將鋼筋表面的雜物、水泥漿等清理干凈，注意靠近施工縫附近的鋼筋處理，確保鋼筋施工時(shí)不會(huì)對已經(jīng)澆筑的混凝土質(zhì)量造成影響或破壞；再次，為了保證上下層的施工縫順直，不出現(xiàn)折線，在對底層混凝土進(jìn)行澆筑施工時(shí)，應(yīng)該在模板上使用約4cm厚板條釘，這樣能夠合理控制澆筑的高程，完成澆筑后再將板條拆除，進(jìn)行鑿毛處理；最后，綜合以往工程施工經(jīng)驗(yàn)，為了避免在施工縫上部澆筑混凝土?xí)r出現(xiàn)跑模、掛簾等問題，可以在下層混凝土的模板施工時(shí)預(yù)留對銷螺栓，對上層模板起到固定作用。

2.3 混凝土施工技術(shù)

混凝土施工技術(shù)要點(diǎn)及施工過程的質(zhì)量控制，主要從以下幾個(gè)環(huán)節(jié)著手：

（1）材料的準(zhǔn)備。在施工中使用自拌混凝土，需要嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量，在材料進(jìn)場時(shí)做好抽檢試驗(yàn)；本次工程選用C20混凝土，水泥為忻州市南白水泥廠生產(chǎn)的32.5礦碴水泥，石子為忻口石料廠生產(chǎn)，其粒徑等參數(shù)應(yīng)符合要求；同時(shí)，根據(jù)實(shí)際施工需要，還需要添加粉煤灰、外加劑等材料，也要注意控制其質(zhì)量。

（2）配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室提供的配合比要求，對現(xiàn)場砂石料的含水率進(jìn)行精確測定，獲得配合比數(shù)據(jù)，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

（3）澆筑與振搗。采取“水平分層”的方法進(jìn)行澆筑，注意控制每層澆筑的厚度，一般在40cm～50cm左右較為合理，當(dāng)距離面層還有約50cm距離時(shí)，則改為斜層澆筑方法，同時(shí)使用插入式振搗器進(jìn)行振搗。為了確保面層的平整，需要在側(cè)面模板上測量高程點(diǎn)，在每個(gè)高程點(diǎn)做好標(biāo)記，確保澆筑高層符合要求。

（4）在澆筑十字閘消力池底板及閘室底板混凝土?xí)r選用起重機(jī)吊運(yùn)混凝土方法，有效避免運(yùn)輸過程中混凝土的損失，節(jié)約了工程成本與人工勞力，如果采用人工運(yùn)料的方法，極易出現(xiàn)混凝土離析問題，影響工程質(zhì)量；而起重機(jī)的料斗為全封閉式，吊運(yùn)過程較為平穩(wěn)，直接進(jìn)入倉內(nèi)，避免了離析問題。

（5）雨季施工要點(diǎn)。雨季施工由于天氣較為潮濕，應(yīng)該注意對混凝土澆筑質(zhì)量的控制，如：定時(shí)測量骨料中的含水量，用塑料覆蓋倉面等。

（6）混凝土養(yǎng)護(hù)。為了確保混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度，完成澆筑之后的養(yǎng)護(hù)工作十分重要?？啥ㄆ谠诨炷帘砻鎳娝３譂駶櫍蛔⒁庵攸c(diǎn)部位的養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于兩周，尤其加強(qiáng)對突出、棱角等特殊部位的保護(hù)。

3 防范混凝土墩墻裂縫的相關(guān)措施

混凝土裂縫問題是忻定干渠云中河十字閘工程的常見問題之一，本次改造結(jié)合這一實(shí)際情況，對混凝土裂縫的防治采取了一些有效措施，效果較為明顯。

3.1 合理設(shè)置混凝土墩墻澆筑結(jié)構(gòu)

合理的布局，是防止發(fā)生裂縫的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要包括合理設(shè)置分縫、采取分塊通倉澆筑等方法，省去原本較為復(fù)雜和繁瑣的接縫灌漿、混凝土冷卻等步驟，加速了工程的施工進(jìn)度，確保能夠盡快完工；過去常使用的通倉澆筑方法，使?jié)仓K受到的拉應(yīng)力范圍增大，澆筑塊的尺寸也比較大，極易在表面產(chǎn)生裂縫；同時(shí)該種方法也增加了倉面尺寸，在澆筑時(shí)就可能產(chǎn)生一個(gè)薄弱面，如果不能嚴(yán)格遵循平倉振搗要求，就會(huì)影響澆筑質(zhì)量。結(jié)合這一實(shí)際情況，選用分縫澆筑、分塊澆筑更加合理。

在澆筑混凝土?xí)r設(shè)置貼腳，能夠避免混凝土墩墻結(jié)構(gòu)的應(yīng)力過于集中，而壓力過大則容易產(chǎn)生裂縫；同時(shí)使用貼腳可以提高結(jié)構(gòu)垂直抵抗力，緩解由于水平水流壓力而產(chǎn)生的作用，增強(qiáng)墩墻結(jié)構(gòu)抵抗不平衡力矩的能力，避免在底板的順?biāo)鞣较虍a(chǎn)生裂縫。由于水利工程的巖基大多較為堅(jiān)硬，因此可以考慮設(shè)計(jì)一個(gè)基礎(chǔ)的過渡層，減少外部約束力；有關(guān)過渡層的澆筑，一般設(shè)置在底板與基巖之間，澆筑的薄層約15cm左右，起到平緩過渡的作用。要求這一過渡層的力學(xué)性能適中，具有一定變形功能，能夠適應(yīng)地基變形，避免出現(xiàn)底板裂縫。

3.2 注意控制混凝土澆筑溫度

控制溫度是預(yù)防混凝土裂縫的常見措施，其中包括澆筑溫度控制與溫升幅度控制兩大部分，分析如下：

（1）混凝土墩墻澆筑溫度的控制

在澆筑混凝土?xí)r，如果外部本身的溫度就比較高，必然影響其施工溫度，造成混凝土中的膠凝材料迅速形成水化反應(yīng)，縮短混凝土達(dá)到最高溫度的時(shí)間，散熱速度緩慢；澆筑溫度的控制，主要做到以下幾點(diǎn)：其一，對混凝土進(jìn)入倉內(nèi)的溫度進(jìn)行控制，如在混凝土中注入冰塊迅速降溫，選擇春秋季節(jié)溫度不太高的時(shí)候澆筑等，盡量避開夏日炎熱時(shí)間或者冬季寒冷時(shí)間；其二，如果無法避免在夏季澆筑，就需要對骨料噴水以降低溫度，還可采用風(fēng)冷法，如將拌合料倉封閉起來并注入冷風(fēng)，在皮帶機(jī)輸送骨料時(shí)利用冷風(fēng)將骨料溫度降低；其三，用于輸送混凝土的機(jī)器設(shè)備、工具等，也要采取遮陽處理，必要時(shí)采取降溫措施，避免外部溫度升高對混凝土溫度造成影響。

（2）混凝土墩墻溫度上升幅度的控制

一般混凝土澆筑過程中溫升幅度的控制主要利用水管冷卻方法，以此控制混凝土的內(nèi)外溫度，既可避免內(nèi)外溫差過大，也可控制溫升幅度，作業(yè)成本較低；在墩墻結(jié)構(gòu)中，一般底部是最容易出現(xiàn)裂縫的部位，那么應(yīng)用冷卻水管可考慮主要埋設(shè)到墩墻下部分；一般情況下，只要在7天～10天內(nèi)混凝土沒有出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，那么其抗裂強(qiáng)度就能符合要求，同時(shí)將水管冷卻的拉應(yīng)力控制在一定強(qiáng)度之內(nèi)，也能保證混凝土的質(zhì)量。

3.3 混凝土材料的優(yōu)化選擇

混凝土材料的質(zhì)量直接影響墩墻施工的質(zhì)量，合理選擇原材料，也是避免發(fā)生裂縫的主要措施。首先，應(yīng)盡量選擇熱量較低的水泥，降低水化熱反應(yīng)，將溫差控制在合理范圍內(nèi)；其次，在混凝土中摻入適量的活性混合料，能夠降低混凝土的溫度，也可延緩混凝土溫度升高的時(shí)間，便于熱量快速散發(fā)；另外，粗骨料在混凝土中占有較大比例，應(yīng)注意其礦物性質(zhì)的選擇，將對混凝土熱學(xué)性能產(chǎn)生直接影響。通過盡量選擇膨脹系數(shù)較小的骨料，能夠有效避免溫度裂縫產(chǎn)生。

4 結(jié)束語

滹沱河灌區(qū)的十字閘工程距離忻定干渠渠首18km，是忻定干渠與云中河交叉的重要工程，也是滹沱河灌區(qū)的重要樞紐工程之一。本次改造工程全部采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，在閘門、泄水閘、進(jìn)水閘等部位實(shí)施電氣化操作，極大提升泄洪的速度，增強(qiáng)了忻定干渠的引水能力。由于改造施工中各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)落實(shí)到位，尤其混凝土施工技術(shù)科學(xué)、合理，各步驟銜接緊湊，最終工程構(gòu)件施工效果非常理想，無論是墩墻的強(qiáng)度還是表面平整度都相對滿意，是水利項(xiàng)目改造工程的參照典范。陜西水利

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