土溪口水庫碾壓混凝土雙曲拱壩溫控防裂措施

摘 要：碾壓混凝土雙曲拱壩壩體較薄，受到的應力問題較為復雜，因此對施工時的溫控、防裂要求高。本文分析了土溪口水庫碾壓混凝土雙曲拱壩除充分利用低溫季節(jié)施工外，主要采取了優(yōu)化配合比、遮陽覆蓋、噴淋降溫、保溫養(yǎng)護等溫控防裂措施，滿足了工程溫控要求。

關鍵詞：碾壓混凝土；溫控；防裂

中圖分類號：TV642.42 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）36-0153-02

1 氣象條件

土溪口水庫為碾壓混凝土雙曲拱壩，壩頂高程565.30m，壩底高程433.30m，最大壩高132.00m。壩區(qū)氣候溫和，多年平均氣溫18.5℃，1月最冷，8月最熱。1月平均氣溫6.3℃，8月平均氣溫31.3℃，極端最高氣溫39.5℃，極端最低氣溫-4.8℃。

2 溫控和防裂措施

大壩混凝土為熱的不良導體，混凝土內(nèi)外溫度變化差異，將會在混凝土表面形成拉應力進而產(chǎn)生裂縫。并隨著裂縫的橫縱方向發(fā)展，將會產(chǎn)生危害大壩結(jié)構(gòu)整體安全的貫穿性裂縫，嚴重影響混凝土質(zhì)量。在碾壓混凝土溫控措施優(yōu)化選擇中，應從優(yōu)選原材料及優(yōu)化配合比、配置人工降溫系統(tǒng)生產(chǎn)低溫混凝土、合理選擇高溫降溫措施及低溫混凝土保溫與養(yǎng)護措施，在施工過程中應控制其內(nèi)外溫差，應在度汛和低溫季節(jié)到來前，將壩體溫度降至設計要求的溫度。提高混凝土澆筑整體質(zhì)量水平，確保大壩整體安全。

2.1 混凝土溫度控制設計標準

（1）內(nèi)、外溫差。內(nèi)、外溫差主要由年變化、周變化和日變化三部分組成。本工程規(guī)定：內(nèi)、外允許溫差應小于20℃。

（2）上、下層溫差。上下層溫差是由于混凝土澆筑溫度的季節(jié)性變化和較長時間（超過28d）的停澆所引起。本工程規(guī)定：允許老混凝土面上下各10m范圍內(nèi)上層混凝土最高平均溫度與新混凝土開始澆筑的下層實際平均溫度之差不大于15℃。

2.2 優(yōu)化混凝土原材料及優(yōu)化配合比

導致大壩碾壓混凝土結(jié)構(gòu)溫度快速上升的主要原因是水泥的水化熱反應，控制水泥的水化熱溫升，可以有效縮減混凝土水分蒸發(fā)與降溫引起的內(nèi)外溫差，從而實現(xiàn)對混凝土結(jié)構(gòu)溫度應力的有效控制。根據(jù)現(xiàn)場原材料和混凝土配合比試驗，優(yōu)化配合比，選用水化熱較低的水泥，同時在滿足設計要求的混凝土強度、耐久性及和易性的前提下，改善混凝土骨料級配，選用優(yōu)質(zhì)的摻合料和外加劑以適當減少單位水泥的用量，加粉煤灰以降低混凝土的絕熱溫升，以匹配工程在夏季高溫和冬季低溫環(huán)境的混凝土澆筑指標，防止大壩混凝土危害性裂縫產(chǎn)生。

2.3 混凝土運輸溫度控制

混凝土運輸過程中為避免出現(xiàn)溫度升高及VC值損失問題，必須采取合理的混凝土運輸溫控措施。對于皮帶機運輸方式，應設置防曬、防雨篷布、保溫板，并在拌合樓處設置噴霧冷卻系統(tǒng)，將混凝土冷卻后再運輸。采用罐車進行混凝土運輸時，應進行合理包裹，避免混凝土直接暴曬。為了防止混凝土失水過快，應盡量優(yōu)化運輸路徑和運輸方式，縮短運輸距離、避免多次倒運，并采取合理擋風措施，有效防止混凝土出現(xiàn)失水過快問題。混凝土拌各物到達現(xiàn)場時，應及時對入倉溫度進行檢測，若高于設計溫度指標，應立即通知拌合站，要求增加碎冰用量等及時優(yōu)化調(diào)整混凝土配合比，確?；炷寥雮}前具有較好的溫度和質(zhì)量特性。

2.4 混凝土澆筑溫度控制

在氣候相對溫和的季節(jié)和允許的澆筑時段內(nèi)，常態(tài)混凝土和碾壓混凝土均采用自然入倉。在滿足設計要求的進度和溫控措施下，各部位的最高允許澆筑溫度按表1所示標準執(zhí)行。

（1）合理布設遮陽棚及噴霧系統(tǒng)。在夏季高溫混凝土澆筑過程中，應結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況在創(chuàng)面設置具有良好透氣性的防曬網(wǎng)進行遮陽。避免混凝土暴曬水分過快流通手段同時降低倉面溫度。當搭設遮陽棚后溫度還不能滿足設計溫度要求時，可以在模板上安裝噴霧機，噴霧設備有軸流風機、擺動式噴霧機霧化管等，根據(jù)倉面的大小來配置噴霧設備，一般情況下，大的倉面（大于500m2）用擺動式噴霧機，小的倉面用霧化管，以實現(xiàn)對倉面溫度的合理控制。

（2）合理規(guī)范混凝土澆筑倉面。結(jié)合施工現(xiàn)場面貌、氣候條件等，根據(jù)拌合能力、倉面攤鋪及碾壓能力、施工進度等因素，合理規(guī)劃倉面攤鋪面積。對于高溫季節(jié)混凝土澆筑，從拌合樓加水拌合到現(xiàn)場碾壓施工完畢應控制在2h內(nèi)完成，要盡量避免層間長時間間隙，時間應控制在4h以內(nèi)。對于一些倉號較大的倉面，若經(jīng)詳細計算采用平層碾壓施工不能滿足層間間隙時間小于4h的技術指標時，應通過采取斜層鋪筑法等優(yōu)化現(xiàn)場施工工藝，確保大壩混凝土澆筑具有較高質(zhì)量水平。

（3）加強碾壓施工速率。拱壩的混凝土碾壓層面多但薄，這就要求在下層混凝土初凝前必須完成上層混凝土的碾壓施工，從而確?；炷翆娱g具有良好的結(jié)合強度和效果。通過優(yōu)化碾壓工藝，快速碾壓施工，不僅可以有效縮短混凝土層間與外面的接觸時間，現(xiàn)時可以增強層間的結(jié)合性能。降低外界溫度倒灌，確?；炷翆娱g碾壓施工具有較好的溫控效果。

2.5 布設冷卻水管等降溫系統(tǒng)

為了有效控制混凝土水化熱溫升效應，在高溫季節(jié)進行大體積混凝土澆筑時，應根據(jù)大壩結(jié)構(gòu)合理布設全斷面預埋冷卻水管等管網(wǎng)系統(tǒng)。大壩混凝土的冷卻水管采用高導熱HDPE塑料管，其塑料管規(guī)格為：內(nèi)徑為28mm，壁厚2mm，外徑32mm。對于壩體內(nèi)部和需進行封拱灌漿部位的混凝土均需布置冷卻水管。冷卻水管布置為1.5m×1.5m（水平管距×豎直管距）方式，采用蛇形布置，單根蛇形支管的長度不大于250m，當同一倉面需要布置多條蛇形支管時，各蛇形支管長度應基本相當。冷卻水管通水流量為18～20L/min，水流方向應每12h變換1次。

水管冷卻分三期：一期（初期）冷卻、中期冷卻與二期（后期）冷卻。

一期冷卻采用河水或制冷水冷卻，水溫控制在為14～16℃之內(nèi)，通水時間為18d左右，并應連續(xù)進行，于混凝土澆筑收倉后12h內(nèi)開始進行。一期冷卻通水時段為每年3月～同年11月底的高溫季節(jié)，目的是削減混凝土水化熱溫升。

為確保壩體混凝土安全過冬，削減壩體混凝土內(nèi)外溫差，預防產(chǎn)生混凝土表面裂縫，對4～10月澆筑的混凝土應進行中期冷卻通水、以降低混凝土內(nèi)外溫差梯度。要求于每年10月初開始對當年4～10月份澆筑的壩體混凝土進行中期通水冷卻。中期通水冷卻采用河水，總通水時間一般為1.5～2.5個月。

本工程封拱溫度為17℃。二期通水在封拱灌漿前2個月進行，通15℃冷卻水約60d。其目的是將混凝土溫度降至封拱溫度以便進行接縫灌漿。二期冷卻分為二期冷卻降溫和灌漿控溫：二期冷卻降溫階段要求將混凝土溫度降低至設計封拱溫度；灌漿控溫階段均要求將混凝土溫度維持在設計封拱溫度附近，使混凝土溫度滿足接縫灌漿要求。

2.6 加強混凝土澆筑全過程溫度監(jiān)測

在大壩混凝土澆筑碾壓施工過程中，應重視混凝土全過程溫度變化監(jiān)測。對于夏季等高溫季節(jié)進行混凝土澆筑時，應做到每隔4h就要進行混凝土倉面及外界溫度的測量?；炷罺C值、入倉溫度、出機溫度等指標也要加強監(jiān)測，對于一般部位應控制在每4h進行一次測量；而對于一些特殊部位則應控制在2h測一次的頻率，并做好各項特性數(shù)據(jù)的記錄。另外，要結(jié)合工程實際情況，建立全面系統(tǒng)的大壩混凝土澆筑溫控質(zhì)量體系，并落實到施工各階段的每一個工序各環(huán)節(jié)中，提高大壩碾壓混凝土澆筑整體溫控效果。

2.7 混凝土養(yǎng)護溫控措施

在夏季高溫季節(jié)混凝土澆筑后，由于施工現(xiàn)場混凝土表面溫度有時可能達到50℃以上。因此，必須指派專職人員進行流動通水養(yǎng)護，通過冷卻降溫散熱，并對新澆混凝土表面可用1～2cm厚的聚乙烯卷材或麻袋覆蓋進行保護，以防止外界高溫熱量向混凝土內(nèi)部倒灌及晝夜溫差過大。本工程壩址區(qū)冬春季節(jié)氣溫較低，晝夜溫差較大，寒潮較頻繁。因此，在施工過程中應盡量減少混凝土的暴露面和暴露時間，避免混凝土直接與冷空氣接觸，特別是長期暴露的基礎混凝土及壩體上下游面、閘墩、廊道、孔洞等重要部位，可采用1～2cm厚的聚苯乙烯保溫板或保溫被加強保護。

碾壓混凝土因水泥用量少，摻有大量粉煤灰，其水化熱反應較慢，早期強度較低。因此，應特別注意其養(yǎng)護工作，混凝土收倉終凝后即應進行養(yǎng)護，澆筑面養(yǎng)護至上一層混凝土開始澆筑為止，側(cè)面養(yǎng)護時間不少于28d，養(yǎng)護方式以噴霧或流水為主。

3 加強碾壓混凝土溫控施工管理

加強現(xiàn)場各階段各工序和各環(huán)節(jié)的溫控工作及效果檢查，確保各項溫控措施有效落實到位，并通過定期和動態(tài)抽檢相結(jié)合的觀測手段，對外界溫度、冷卻水溫、原材料溫度、入倉溫度、出機溫度等指標進行全面觀測和抽樣檢查。對觀測數(shù)據(jù)進行全面分析，找出偏差原因并及時采取有效的修正措施，確保骨料溫控、混凝土運輸溫控、混凝土澆筑溫控等滿足設計要求，確保大壩混凝土澆筑具有較高質(zhì)量水平。

4 結(jié)束語

土溪口水庫碾壓混凝土雙曲拱壩，壩址地區(qū)氣候溫和、潮濕多雨、氣溫變化幅度較小，其大壩混凝土澆筑量大，且施工周期長、季節(jié)交替施工。溫控和防裂措施主要采取優(yōu)化配合比、冷卻通水、遮陽覆蓋、噴淋降溫、大壩常流水養(yǎng)護和低溫季節(jié)保護等措施，確保混凝土澆筑具有較高質(zhì)量水平，推動大壩工程安全可靠、節(jié)能經(jīng)濟的高效優(yōu)質(zhì)施工建設。

參考文獻

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收稿日期：2018-11-19

作者簡介：趙麗娟（1979-），女，工程師，本科，主要從事水利水電工程建設質(zhì)量管理工作。