固定橋生態(tài)蓄水工程混凝土抗凍性控制措施分析

曹振軍

（大同市十里河水利管理處，山西 大同 037000）

1 工程概況

桑干河發(fā)源于左云縣馬道頭鄉(xiāng)潘家窯村，屬海河流域永定河水系，全長338 km，控制流域面積17 744 km2，其中山西境內(nèi)為17 166 km2。桑干河干流河道生態(tài)治理工程水閘工程——固定橋水閘，位于大同縣吉家莊鄉(xiāng)固定橋村附近的桑干河干流上，控制流域面積15 802 km2。固定橋生態(tài)蓄水工程閘址位于冊田水庫庫尾固定橋上游150 m 處的桑干河河道上。

固定橋生態(tài)蓄水工程，包括主河槽新建蓄水閘及啟閉機(jī)房、改造加固主槽右側(cè)堤防、左岸河岸（堤）的生態(tài)護(hù)坡防護(hù)等工程內(nèi)容。工程等級劃分和洪水標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2017）、《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50201-2014）確定。固定橋生態(tài)蓄水工程蓄水水位為963.0 m，蓄水量112.4 萬m3，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2017），工程等別為Ⅳ等，主要建筑物蓄水閘級別為4 級，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10 年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為20 年一遇。工程總投資12 575.72 萬元。

2 工程設(shè)計(jì)

固定橋生態(tài)蓄水工程設(shè)計(jì)蓄水水位963.0 m，蓄水面積91 萬m2，蓄水量112.4 萬m3。蓄水閘閘址位于桑干河干流冊田水庫庫尾，固定橋上游約150 m 處，距離上游吉家莊橋3.85 km。攔河建筑物由主河槽蓄水閘和右岸改造加固后的堤防組成，其中蓄水閘長450 m，等分布設(shè)2 個(gè)中墩，將蓄水閘分成150 m 寬3 孔，閘門頂高程963.0 m，底板高程960.0 m，擋水高度3 m。右岸堤防長4 261 m。其中蓄水范圍內(nèi)堤防長度2 490 m，堤頂高程不低于964.0 m。

主河槽在汛期為主要泄洪通道，攔河建筑物采用不縮窄河道行洪斷面的底橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)翻板閘，非汛期立閘蓄水，河道基流通過閘頂溢流泄向下游。汛期洪水來臨，開閘泄洪排沙。蓄水閘啟閉由設(shè)在閘室兩側(cè)的啟閉機(jī)房控制。固定橋蓄水閘上游連接段（從上游至下游）由8 m 長格賓石籠護(hù)底、5 m 長C25 鋼筋混凝土鋪蓋組成。下游連接段（從上游至下游）由10 m 長C25 鋼筋混凝土消力池、10 m 長格賓石籠海漫組成。

右岸堤防蓄水區(qū)內(nèi)（樁號(hào)右堤 S0+000—S2+490）：將迎水面坡面砌護(hù)拆除，改建為C25 混凝土重力式擋墻，堤腳格賓石籠防護(hù)；對背水面堤坡進(jìn)行培厚、修整為1∶2.5 坡度，并進(jìn)行生態(tài)護(hù)坡防護(hù)，堤腳格賓石籠防護(hù)，滿足超主槽洪水漫堤而不毀堤；為減小滲漏損失和滿足地基滲透穩(wěn)定，蓄水范圍內(nèi)堤基進(jìn)行水泥攪拌樁防滲墻防滲處理。

3 混凝土抗凍性控制

抗凍等級是采用齡期28 d 的試塊，在吸水飽和后，承受反復(fù)凍融循環(huán)；在相對動(dòng)彈性模量下降至初始值的60%，抗壓強(qiáng)度下降不超過25%；且在質(zhì)量損失不超過5%時(shí)，所能承受的最大凍融循環(huán)次數(shù)為抗凍等級數(shù)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)（GBJ 50164—92）將混凝土劃分為以下抗凍等級：F 10、F 15、F 25、F 50、F 100、F 150、F 200、F 250、F 300 等九個(gè)等級，分別表示混凝土能夠承受反復(fù)凍融循環(huán)次數(shù)，為 10、15、25、50、100、150、200、250 和300 次。固定橋生態(tài)蓄水工程中，主要采用F200 W6 的C25 混凝土，非汛期立閘蓄水。

3.1 原材料

有抗凍要求的混凝土，應(yīng)優(yōu)先選用硅酸鹽大壩水泥和硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽大壩水泥和普通硅酸鹽水泥，且標(biāo)號(hào)不宜低于42.5。有抗凍要求的混凝土骨料堅(jiān)固性不合格率＜5%。

3.2 外加劑

首先外加劑選擇，有抗凍性要求的混凝土應(yīng)摻用引氣劑，每批引氣劑必須有出廠合格證和出廠檢驗(yàn)報(bào)告，原材料進(jìn)場后需施工單位自檢，監(jiān)理、甲方抽檢合格后方可使用。引氣劑的分批以摻量劃分。摻量大于等于1%的外加劑以100 t 為一批，摻量小于1%的以50 t 為一批，摻量小于0.01%的以1～2 t 為一批，不足一個(gè)批號(hào)數(shù)量的，視為一批進(jìn)行檢驗(yàn)。要求引氣劑配成水溶液，并攪拌均勻再使用。

3.3 含氣量的確定

混凝土的含氣量，應(yīng)根據(jù)混凝土的抗凍等級確定。根據(jù)水工混凝土施工規(guī)范（DL/T 5144-2001），抗凍等級大于等于F 200 混凝土，其含氣量應(yīng)大于4%。

本工程混凝土骨料有粗骨料和細(xì)骨料兩種，其骨料最大粒徑40 mm，根據(jù)水工混凝土施工規(guī)范，含氣量應(yīng)大于等于5%。綜合以上兩方面考慮，最后確定本工程F200 W6 的C25 混凝土含氣量應(yīng)大于等于5%。綜合考慮含氣量與強(qiáng)度之間的關(guān)系，最后確定含氣量為4.5%。

3.4 混凝土現(xiàn)場檢測

對擬進(jìn)場的商品混凝土，在出料口使用含氣量測定儀檢測其含氣量，同時(shí)在澆筑地點(diǎn)現(xiàn)場使用含氣量測定儀檢測其含氣量。對含氣量小于4.5%混凝土的堅(jiān)決不允許入倉使用。

3.5 施工過程的控制

混凝土澆筑的關(guān)鍵是振搗，振搗時(shí)間過短，則混凝土內(nèi)氣泡不能完全排出，容易產(chǎn)生蜂窩麻面現(xiàn)象，振搗時(shí)間過長，會(huì)產(chǎn)生離析現(xiàn)象，影響混凝土強(qiáng)度。所以要求施工單位每次開倉前必須進(jìn)行施工技術(shù)交底，嚴(yán)格遵照混凝土施工技術(shù)規(guī)范進(jìn)行施工。

3.6 后期養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑完畢后，早期應(yīng)避免太陽光曝曬，混凝土表面宜加遮蓋，一般應(yīng)在混凝土澆筑完畢后12～18 h 內(nèi)即開始養(yǎng)護(hù)，但在炎熱干燥氣候情況下應(yīng)提前養(yǎng)護(hù)。重要部位混凝土，以及在干燥、炎熱氣候條件下澆筑的混凝土應(yīng)延長養(yǎng)護(hù)時(shí)間，至少養(yǎng)護(hù)28 d。如采用特種水泥，應(yīng)按專門規(guī)定執(zhí)行。

3.7 質(zhì)量檢測

混凝土強(qiáng)度檢測是評定混凝土質(zhì)量的重要依據(jù)，因?yàn)楹瑲饬康奶岣邉荼貢?huì)影響混凝土強(qiáng)度。為此要求施工單位每澆筑100 m3混凝土必須做一組（3 個(gè)150 mm 標(biāo)準(zhǔn)試塊）進(jìn)行檢驗(yàn)，每單元做一組試塊檢驗(yàn)抗凍性。監(jiān)理、甲方按3%進(jìn)行抽檢。要求施工單位每月統(tǒng)計(jì)混凝土強(qiáng)度、抗凍的有關(guān)參數(shù)變異情況，對混凝土質(zhì)量進(jìn)行控制。

4 結(jié)語

工程質(zhì)量是決定項(xiàng)目建設(shè)的根本。通過嚴(yán)格管理，不斷探索，使固定橋生態(tài)蓄水工程混凝土，在經(jīng)歷了兩個(gè)冬季的蓄水凍融后未發(fā)生表面凍脹破壞，如龜裂、裂縫、凍融剝蝕等現(xiàn)象。實(shí)踐證明，只有將有抗凍要求的混凝土嚴(yán)格從原材料、外加劑、含氣量、現(xiàn)場檢測、水膠比、施工過程、后期養(yǎng)護(hù)等方面加強(qiáng)控制，質(zhì)量定會(huì)有保障。