澥浦閘站流道大體積混凝土溫控技術(shù)簡析

張 巍

（浙江省水利水電勘測設(shè)計院，浙江 杭州 310002）

1 工程概況

姚江二通道（慈江）工程 — 澥浦閘站位于浙江省寧波市鎮(zhèn)海區(qū)，為大（1）型工程，站內(nèi)布置5臺豎井貫流泵，單機流量50 m3/s，葉輪直徑3.90 m。泵站采用分段式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，順?biāo)鞣较蚍殖?段，長度分別為28.75，23.05 m，總長51.80 m；垂直水流方向分成3段，長度分別為26.90，13.70，26.90 m，總長67.50 m。流道底高程-6.65 m，頂高程0.50 m，為變截面結(jié)構(gòu)，由進水口的矩形逐漸變至葉輪處的圓形；流道采用C25混凝土，厚度1.50 ～ 5.80 m，共分6個區(qū)塊澆筑，單個區(qū)塊流道一次澆筑成型，澆筑高度7.15 m，最大單次澆筑方量約2 500 m3。泵站流道分塊示意見圖1。

圖 1 泵站流道分塊示意圖

流道澆筑時間集中在2017年11月06日至2018年01月06日，澆筑情況統(tǒng)計見表1。

表 1 流道混凝土澆筑情況統(tǒng)計表

2 流道大體積混凝土澆筑溫控措施

2.1 溫控設(shè)計

（1）冷卻水管采用φ42.4 mm×2.5 mm的鋼管，澆筑前埋入混凝土內(nèi)，水管接頭采用E43焊條焊接，使用前進行壓水試驗，防止管道漏水、阻水。

（2）混凝土澆筑時就開始通水冷卻。如果河水溫度低于17.0 ℃，直接采用河水進行冷卻，通水10 d，齡期前2 d的流量為50 m3/d，此后流量減小，控制溫降速率2.0 ℃/d左右。

（3）表面保溫:采用厚度2 cm的木模板或竹膠模板，具備一定的保溫性能。流道層內(nèi)壁表面在模板拆除后應(yīng)在立即覆蓋4 cm厚EPE保溫材料，一直覆蓋到第二年4月底。秋冬季在流道口部掛簾擋風(fēng)。在上層流道肥厚段頂部的水平面采用2層復(fù)合土工膜進行早齡期保溫，保溫材料一直覆蓋到第二年4月底。流道頂部的墻體結(jié)構(gòu)拆模后立即保溫，覆蓋2層復(fù)合土工膜，一直覆蓋到第二年4月底。

（4）溫控指標(biāo)要求:流道混凝土澆筑溫度不高于22.0 ℃；流道混凝土最高溫度下部薄壁處不超過36.0 ℃、漸變段不超過54.0 ℃，上部薄壁處不超過50.0 ℃、漸變段不超過58.0 ℃；流道混凝土內(nèi)外溫差，流道內(nèi)壁和頂板上層不大于8.0 ℃，其余部位不大于10.0 ℃。

2.2 溫度監(jiān)測布置

在流道高程-4.20 m和-0.85 m的中心位置及距離混凝土表面5 cm位置共布置96個溫度監(jiān)測點，用于監(jiān)測流道上部及下部漸變段、薄壁處的內(nèi)部溫度和表面溫度，實時反饋內(nèi)外溫差。其中1#和5#塊、2#和6#塊的監(jiān)測點布置成鏡像對稱關(guān)系。溫度監(jiān)測點布置平面示意見圖2。

圖 2 溫度監(jiān)測點布置平面示意圖

2.3 流道混凝土溫度觀測數(shù)據(jù)

流道混凝土澆筑完成后，安排專人定時測量混凝土溫度變化。根據(jù)實測數(shù)據(jù)，對流道混凝土內(nèi)部最高溫度、內(nèi)外最大溫差進行統(tǒng)計分析，相關(guān)數(shù)據(jù)整理情況見表2。

表2 流道混凝土溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析表

3 流道大體積混凝土溫度變化規(guī)律

選取混凝土澆筑方量相等、溫度監(jiān)測布置對稱，但環(huán)境溫度相差明顯的6#塊（15.0 ～ 22.0 ℃）和2#塊（7.0 ～12.0 ℃）進行對比分析，總結(jié)溫度變化規(guī)律見圖3 ～ 4。

圖3 6#塊流道典型的溫度變化過程曲線圖

圖4 2#塊流道典型的溫度變化過程曲線圖

（1）流道混凝土方量相當(dāng)?shù)那闆r下，6#塊和2#塊流道內(nèi)部溫度曲線顯示環(huán)境溫度越高，溫升速率越快，其達(dá)到內(nèi)部最高溫度的齡期越短。

（2）數(shù)據(jù)顯示6#塊上部漸變段最高溫接近60.0 ℃，上下部薄壁處最高溫接近40.0 ℃；2#塊上部漸變段最高溫接近50.0 ℃，上下部薄壁處最高溫接近30.0 ℃。數(shù)據(jù)表明環(huán)境溫度越高，流道上部漸變段、上下部薄壁處混凝土內(nèi)部最高溫度會有不同程度的提高。

（3）數(shù)據(jù)顯示6#塊下部漸變段和2#塊下部漸變段的內(nèi)部最高溫度相差不大，表明在流道下部漸變段部位，環(huán)境溫度對混凝土內(nèi)部最高溫影響較小。根據(jù)澥浦閘站流道尺寸厚度和溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，當(dāng)混凝土中心位置距離混凝土表面達(dá)到2.0 m以上時，混凝土內(nèi)部最高溫度受環(huán)境溫度影響輕微，隨著混凝土厚度不斷減小，環(huán)境溫度對混凝土內(nèi)部最高溫度影響越來越大。

（4）溫控數(shù)據(jù)顯示流道下部混凝土容易產(chǎn)生＞20.0 ℃的內(nèi)外溫差，環(huán)境溫度低比環(huán)境溫度高的時候更容易出現(xiàn)這一現(xiàn)象，且易集中在漸變段位置。因為漸變段混凝土較厚，內(nèi)部最高溫度受環(huán)境溫度影響小，而混凝土表面溫度受環(huán)境溫度影響較大，特別是在低溫季節(jié)施工，若遇到寒潮氣溫驟降，極易產(chǎn)生較大的內(nèi)外溫差形成裂縫，因此有必要采取有效保溫措施。

4 溫控效果

澥浦閘站流道大體積混凝土溫控效果整體較理想，未產(chǎn)生大的表面裂縫，無貫穿性裂縫，但存在以下不足之處。

（1）數(shù)據(jù)顯示，內(nèi)部最高溫度中75.0%的測點滿足設(shè)計溫控指標(biāo)要求，10.4%的測點接近設(shè)計溫控指標(biāo)（不超過設(shè)計要求值2.0 ℃），剩余14.6%的測點不滿足設(shè)計溫控指標(biāo)要求。說明混凝土內(nèi)部最高溫度控制未達(dá)到最佳效果，仍有提升空間。

（2）數(shù)據(jù)顯示，混凝土內(nèi)外溫差中54.2%的數(shù)據(jù)滿足設(shè)計溫控指標(biāo)要求，45.8%的數(shù)據(jù)未達(dá)標(biāo)，內(nèi)外溫差控制相對較差。特別是2#塊、4#塊流道下部，其內(nèi)外溫差最大值均出現(xiàn)＞30.0 ℃情況。

（3）流道拆模后至通水前，現(xiàn)場定期觀察流道混凝土外觀質(zhì)量，僅發(fā)現(xiàn)極少量的表面細(xì)微裂縫，未發(fā)現(xiàn)貫穿裂縫。澥浦閘站通水后，通過機組廊道觀察兩側(cè)流道混凝土滲水情況，主要集中在2#塊與4#塊交接位置，與溫控數(shù)據(jù)相吻合。

5 結(jié) 語

流道大體積混凝土澆筑溫控是大型泵站的難點，結(jié)合姚江二通道（慈江）工程 — 澥浦閘站的建設(shè)經(jīng)驗，對流道大體積混凝土澆筑溫控措施總結(jié)如下，類似工程可參考借鑒。

（1）做好配合比設(shè)計，控制水泥用量，降低水化熱。由澥浦閘站流道溫控數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)流道混凝土達(dá)到一定厚度時，其內(nèi)部最高溫度主要受水泥含量影響，因此控制水泥用量、添加適量聚丙烯纖維，可以有效降低內(nèi)部最高溫度，增加混凝土抗拉強度。澥浦閘站采用的C25混凝土配合比見表 3 ～ 4。

表3 澥浦閘站流道混凝土設(shè)計配合比表

表4 澥浦閘站流道混凝土生產(chǎn)配合比表

（2）選擇有利季節(jié)澆筑。工程建設(shè)初期應(yīng)編制詳細(xì)的進度控制計劃，宜將流道大體積混凝土澆筑安排在春秋季節(jié)，環(huán)境溫度控制在10.0 ～ 15.0 ℃。選擇溫度穩(wěn)定的時間段澆筑，避免氣溫驟降。

（3）采取有效的溫控措施。根據(jù)澥浦閘站流道溫控經(jīng)驗，流道應(yīng)布置冷卻水管，可采用φ42.4 mm×2.5 mm的鋼管，按縱向間距40 cm，水平間距50 cm敷設(shè)；齡期前4 d控制水管流量在50 ～ 80 m3/d，后逐漸降低流量（控制降溫速度＜2.0 ℃/d），通水10 d以上。在10.0 ～ 15.0 ℃環(huán)境溫度下，可直接采用河水進行冷卻循環(huán)，否則采用冷凝機對循環(huán)水進行冷卻。冬季施工，流道口應(yīng)掛簾擋風(fēng)，下部內(nèi)壁應(yīng)鋪設(shè)草墊或其它材料保溫，頂部應(yīng)鋪設(shè)2層復(fù)合土工膜保溫，時間宜在10 d以上。

（4）布置溫度監(jiān)測控制點，通過實時監(jiān)測，及時掌握混凝土內(nèi)部溫度溫升速率、內(nèi)外溫差、溫降速率等數(shù)據(jù)，以便指導(dǎo)調(diào)整采取的溫控措施。根據(jù)澥浦閘站溫控經(jīng)驗，流道混凝土內(nèi)外最大溫差宜控制在15.0 ℃以下。