后澆帶在泵站出水流道混凝土防裂中的應(yīng)用

陳言兵章 勇 姜 海 郭 軍

（1.江蘇淮源工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，江蘇 淮安 223005；2.淮安市水利局，江蘇 淮安 223005；3.江蘇省洪澤湖水利工程管理處，江蘇 淮安 223100）

0 引言

在水利工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中設(shè)置后澆帶控制混凝土裂縫，主要應(yīng)用在一些較長(zhǎng)的墩墻或較大的底板中，而在大型泵站流道中設(shè)置并不常見。為此，在江蘇省石港泵站工程施工中，成功將后澆帶技術(shù)應(yīng)用于出水流道頂板施工，取得了良好的抗裂效果。

江蘇省石港泵站共有4 臺(tái)套機(jī)組，設(shè)計(jì)流量為90 m3/s，單機(jī)設(shè)計(jì)流量22.5 m3/s，總裝機(jī)容量7200 kW。泵站采用肘型流道進(jìn)水，虹吸式流道出水，真空破壞閥斷流方式。泵站虹吸式出水流道混凝土頂板在駝峰頂處較薄，在受力情況下容易產(chǎn)生垂直于流道長(zhǎng)度方向的裂縫，因此，經(jīng)研究決定采用在泵站駝峰處設(shè)置后澆帶的方法控制該處混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。

1 后澆帶設(shè)置機(jī)理

工程實(shí)踐中，研究較多裂縫產(chǎn)生的過(guò)程與原因，通常將其分為三個(gè)階段：第一階段為早期裂縫階段，一般發(fā)生在混凝土澆筑時(shí)間30 d 內(nèi)，此階段內(nèi)水化熱較大，導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生收縮，收縮量約為總收縮量的15%～25%；第二階段為中期裂縫階段，一般發(fā)生在混凝土澆筑時(shí)間30～180 d內(nèi)，混凝土收縮量約為總收縮量的60%～80%；第三階段為后期裂縫階段，一般在混凝土澆筑完成后一年內(nèi)，收縮量一般可完成到95%左右。因此，混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫與降溫和收縮有直接關(guān)系。

泵站混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)常遭受的最大溫差和收縮一般發(fā)生在施工期，后期的溫差比較小，只剩余一小部分收縮。而結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度是影響溫度應(yīng)力的主要因素之一，并且只在一定范圍內(nèi)（結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度較?。?duì)溫度應(yīng)力影響較為顯著。為了削減溫度應(yīng)力，可把總溫差分為兩部分：在第一部分溫差時(shí)間內(nèi)，把結(jié)構(gòu)分段，并與施工縫結(jié)合起來(lái)，可有效減小溫度收縮應(yīng)力；在施工后期時(shí)，把分段的結(jié)構(gòu)澆筑成整體，再來(lái)承受第二部分溫差時(shí)間內(nèi)的收縮。這樣一來(lái)，兩部分的溫差和收縮應(yīng)力疊加就小于混凝土抗拉強(qiáng)度，從而可以有效避免混凝土表面裂縫的產(chǎn)生。

2 后澆帶的設(shè)計(jì)方案

2.1 后澆帶的寬度

經(jīng)計(jì)算，后澆帶的理論寬度為2 cm就足以保證承受混凝土收縮變形，但考慮到施工方便，且避免應(yīng)力集中，使后澆帶在填充后能承受第二部分溫差和收縮作用下的內(nèi)應(yīng)力，結(jié)合本工程實(shí)際，確定設(shè)置寬度為1.2 m。這不僅對(duì)混凝土的鑿毛、立摸、澆筑等施工工序有利，而且還能保證后澆帶的施工質(zhì)量。

2.2 后澆帶的布置

在工程實(shí)踐中，泵站虹吸式出水流道混凝土結(jié)構(gòu)防裂較多的是采取原材料控制、施工質(zhì)量、減小鋼筋間距和布置冷卻水管等措施，但澆筑結(jié)果往往還是出現(xiàn)垂直于長(zhǎng)度方向的裂縫。究其原因，主要是由于這些措施只是部分解決了混凝土降溫的影響，而因混凝土早期產(chǎn)生的收縮變形所形成的拉應(yīng)力大于混凝土當(dāng)時(shí)的抗拉強(qiáng)度，這才是導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫的根本原因。因此，我們?cè)诖怪庇诹鞯理敯彘L(zhǎng)度方向設(shè)置了后澆帶，具體布置如圖1 所示。

3 后澆帶施工工藝

3.1 處理好施工縫

澆筑前需做好兩方面的工作：①鑿毛，必須將表層的乳皮和松弱層剔除干凈并揭露出新鮮石子；②澆筑前要保濕24 h，然后涂刷1 層水泥凈漿，其水灰比應(yīng)較混凝土減少0.03～0.05。

3.2 后澆帶混凝土的澆筑

澆筑前首先要做好混凝土配合比的設(shè)計(jì)，其次為獲得較好的效果，還需適當(dāng)添加微膨脹劑，其配合比須經(jīng)專業(yè)試驗(yàn)室通過(guò)試配、試驗(yàn)確定參量。澆筑過(guò)程中，應(yīng)注意保護(hù)好止水片。

3.3 后澆帶混凝土的養(yǎng)護(hù)

后澆帶混凝土澆筑完成后除常規(guī)養(yǎng)護(hù)外，還要特別注意對(duì)微膨脹混凝土蓄水養(yǎng)護(hù)3～7 d。

3.4 后澆帶的實(shí)施時(shí)間

對(duì)后澆帶的實(shí)施時(shí)間，各規(guī)范規(guī)定不盡相同，我們?cè)诖_定過(guò)程中考慮了以下兩方面的因素：一是結(jié)合工程實(shí)際，因該部位上方為副廠房，故需盡快實(shí)施；二是與規(guī)范適用條件的類似性。經(jīng)綜合，決定按照《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》的要求，在其兩側(cè)混凝土澆筑完成42 d 后施工。

4 結(jié)語(yǔ)

圖1 后澆帶布置圖

大型泵站異型部位較多、體積較大，控制結(jié)構(gòu)裂縫一直以來(lái)是施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)，一方面要從原材料、施工質(zhì)量、冷卻措施等方面研究如何避免裂縫；另一方面也要探索易產(chǎn)生裂縫部位的裂縫成因，從而采取科學(xué)的施工工藝，以減少裂縫產(chǎn)生的可能性。通過(guò)設(shè)置后澆帶，石港泵站出水流道頂板未發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫，避免了在很多類似工程出現(xiàn)的問(wèn)題，這說(shuō)明在泵站流道混凝土的澆筑中設(shè)置后澆帶是行之有效的方法，值得在類似工程中推廣與運(yùn)用。