引江濟淮工程泵站混凝土溫控防裂措施分析

趙 盼，閆 帥，范亞昆

（1.山東大禹水務建設集團有限公司，山東 濟南 251000；2.山東潤魯工程咨詢有限公司，山東 濟南 250109）

引江濟淮工程是集城鎮(zhèn)供水、發(fā)電、灌溉、防洪除澇等于一體，同時兼具經(jīng)濟發(fā)展的大型水利調(diào)運工程。其中，菜子湖段原以菜子湖為主要輸水，對湖泊實際的運行水位造成一定影響。2020年，根據(jù)國家水利局和交通局統(tǒng)一部署，引江濟淮輸水工程一期菜子湖影響處理工程開始施工建設。建設內(nèi)容包括土方開挖、新建泵站、啟閉機房等項目，其中，重建泵站15座。泵站工程主體結構型式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結構，施工工期緊、精度高、難度大、交叉施工項目多，且受地下水位影響，除了必須要滿足強度等級、體積穩(wěn)定性、抗?jié)B性和耐久性要求外，泵站工程混凝土溫控防裂措施，是施工的重點和難點。本工程涉及重建泵站15座，施工期間經(jīng)過當?shù)馗邷匮雌?，現(xiàn)澆鋼筋混凝土施工過程，需要從原材料的選用、配合比、施工組織以及施工作業(yè)等環(huán)節(jié)，制定高溫專項施工方案并采取有效措施，控制混凝土裂縫。

1 原材料控制

1.1 原材料溫度

泵站施工期經(jīng)過當?shù)馗邷丶竟?jié)，白天最高氣溫可達32.9℃，為避免混凝土出機溫度過高，水泥倉、砂石料堆做遮陽防曬處理，砂石料高堆深取法使用，堆高8～15 m。選用低水化熱水泥且出爐一個月以上，入攪拌機溫度低于40℃，砂石料做噴水降溫，入攪拌機溫度應低于28℃，并備足一次整倉用量。拌和水的水箱和水管要遮陽并做隔熱設施，入拌和機水溫控制在12～15℃，必要時，在攪拌水中加入碎冰降低水溫。

1.2 混凝土的配合比

泵站施工使用的混凝土，不僅要具備一定的強度要求、抗?jié)B、抗風化和耐久性，而且要保證施工和易性。最終配合比和拌和時間，由試驗室結合現(xiàn)場水泥、骨料和水的情況設計得出，現(xiàn)場拌和混凝土試塊。為了降低混凝土的內(nèi)部溫升，在確?；炷恋膹姸群湍途眯郧疤嵯?，最低限度的摻加水泥量，并摻入適當?shù)姆勖夯液蜏p水劑，減少水化熱。此外，還應摻入具有緩凝作用的外加劑，延緩混凝土的凝結時間，延長混凝土內(nèi)部散熱過程并改善和易性。

1.3 混凝土拌和

混凝土拌和采用強制式攪拌站，攪拌站料斗、皮帶運輸機和儲水器等分別做了防曬措施，混凝土的拌和作業(yè)區(qū)域搭設遮陽棚，并選擇傍晚開展拌和作業(yè)。在選擇粗骨料的級配和砂率時，重點考慮了骨料的平衡與和易性等性能需求。結合當?shù)氐臍夂驐l件、運輸過程、建筑鋼筋含量和澆筑方法，盡可能選用最小的坍落度。拌制時，人工定量添加外加劑和膠凝材料，電子配料稱量，水泥誤差為±2%、骨料誤差為±3%、水和外加劑誤差為±1%。在拌和過程中，要根據(jù)氣候信息，測定砂石骨料的含水量，適當調(diào)整拌和用水加入量，雨季時，要增加測量次數(shù)。拌和時間不應低于2 min。

1.4 混凝土運輸和入倉

結合施工進度，該工程采用機動翻斗車、膠輪車作為遠距離運輸工具，垂直運輸，采用2 m3混凝土吊罐和10 t汽車起重機。因施工期恰逢當?shù)馗邷丶?，所有運輸設備均做了防曬和保溫措施。運輸過程配備足夠的施工人員和設備，減少轉(zhuǎn)運的次數(shù)，縮短運輸時間，保證混凝土澆筑作業(yè)的連續(xù)性。

混凝土入倉前，應灑水降低倉面溫度，泵輸送管道全長包裹厚氈布，定時人工噴灑水降溫，控制溫升低于1℃，防止離析。高溫季節(jié)混凝土的入倉溫度不超過28℃，非高溫季節(jié)不超過20℃?？刂苹炷寥雮}的自由落差＜2 m，特殊部位無法達到落差高度要求的，改用導管垂直運輸，但輸送管道做隔熱降溫措施?；炷寥雮}后，人工立即平倉。對于墩墻等高度超過2 m的結構，采取掛串筒入倉方法，并在混凝土入倉后，及時完成平倉振搗作業(yè)，縮短混凝土的覆蓋時間。

2 施工過程控制

2.1 澆筑及振搗

該工程選擇在早晨、夜間或陰天進行泵站大體積混凝土澆筑作業(yè)，避開當天高溫時段。同時，配足施工資源，統(tǒng)一調(diào)度指揮，加快澆筑速度，并將澆筑溫升控制于1～2℃內(nèi)。對于急趕工期的施工項目，高溫時段作業(yè)應搭設遮陽棚，避免陽光直射。雨天施工時，在降雨量低于2 mm/h時，需做好作業(yè)面的遮擋和排水工作；降雨量超過2 mm/h時，需停止?jié)仓鳂I(yè)，已經(jīng)入倉的混凝土，要立即平倉搗實并用雨布覆蓋；恢復澆筑時，若混凝土表面尚未初凝，應請示監(jiān)理人，并根據(jù)指示處理后繼續(xù)作業(yè)，否則，應按照施工縫處理。

混凝土采用分層且連續(xù)澆搗方法，各層澆筑厚度控制在30～50 cm，每小時的澆筑厚度＜1 m；變形縫的設計寬度為2 cm，變形縫內(nèi)添加閉孔泡沫板；施工縫做鑿毛措施，表層鑿除浮漿，再用清水沖洗表露石子。泵房留置的施工縫設鋼板止水；泵站前池各結構塊，應設置后澆帶，在兩側結構完成澆筑且變形穩(wěn)定后，后澆帶采用高一個強度等級的混凝土澆筑；加強對結合部的振搗，避免漏振，上下層的澆筑間隔時長不超過初凝時間。

2.2 冷卻通水

混凝土內(nèi)部設置的冷卻水管，采用直徑為Φ50的薄壁鋼管。薄壁鋼管彎制成“S”形，再沿墻體水平方向均勻布置，豎向的間距設置為1 m。每根冷卻水管的長度應小于250 m，并在進、出水口端設置調(diào)節(jié)閥和水箱，形成一套循環(huán)輸水系統(tǒng)，進水口水箱引入現(xiàn)場地下水，水溫約18℃。鋼管應綁扎牢固并做保護，在混凝土澆筑時，要防止偏離或損壞。冷卻水管布置完成后，進行試通水并逐根檢查接頭和出水情況。

混凝土澆筑完成后，其內(nèi)部溫度超過20℃時，立即通水冷卻。將進水口水箱內(nèi)冷卻水由進水管注入邊墻冷卻水管內(nèi)，控制管內(nèi)水流速于0.6～0.7 m/s，出水口排至出水口水箱。利用進水閥門的開度，控制進出水的流速，溫差控制在4～6℃，每間隔24 h，調(diào)換進出水流方向。同時，要注意監(jiān)控混凝土內(nèi)外溫差，當溫差＜15℃時，應停止供水冷卻。另外，混凝土內(nèi)部溫度，在澆筑完成后20～64 h內(nèi)便可達到峰值，此時混凝土的內(nèi)外溫差最大，抗裂能力也最差，表面易發(fā)生裂縫，需加強保護措施。

2.3 封閉冷卻水管

當停止冷卻后，應利用壓縮空氣將鋼管內(nèi)的滯留水吹凈，灌入摻有防滲和抗裂劑的水泥砂漿，待水泥砂漿徹底排除管內(nèi)氣體后，關閉兩端閥門。在水泥砂漿凝固后，拆除鋼管兩端閥門，在根部鑿深約5 cm，切除多余的管子。用鋼片封閉鋼管端部，并用水泥砂漿修補至混凝土的表面。

2.4 混凝土養(yǎng)護

本工程采用蓄熱法進行混凝土結構養(yǎng)護，在混凝土結構表面覆蓋塑料布，減緩混凝土熱量的散發(fā)速度，使其逐漸硬化。在混凝土的養(yǎng)護期間，應備足材料，以防氣溫突降或干燥等。高溫天氣時，澆筑完成后2～3 h內(nèi)，開始對混凝土結構表面灑水保持濕潤。若蒸發(fā)過快，應覆蓋濕麻布片或塑料布，濕麻布內(nèi)要有凝結水。

混凝土澆筑完成并間隔3～5 d后，檢查混凝土內(nèi)外溫差和結構試塊的強度，在溫差低于20℃且試塊強度大于3.5 MPa后，開始混凝土結構的拆模作業(yè)。拆模后，墻、柱和梁板等部位的混凝土，需覆蓋塑料薄膜和無紡布，底板表面需覆蓋一層塑料薄膜和兩層無紡布。水流道側面混凝土結構，可適當延遲拆模，以提升早期的養(yǎng)護效果，后期拆除，需噴涂養(yǎng)護劑并掛簾遮蓋。

養(yǎng)護期間，需要監(jiān)測混凝土澆筑塊體的內(nèi)外溫差、升降溫速度以及環(huán)境溫度等，設置測溫孔并編號，測溫點應設置于外表與中心及端頭部分等危險處。測溫時，溫度表要采取措施避免與外界氣溫接觸，留置測溫孔內(nèi)的時間應超過3 min，每晝夜測量4次。同時，要注意檢查混凝土結構的覆蓋情況，如果混凝土的內(nèi)外溫差＞25℃時，要提升冷卻水的流速，增加覆蓋保溫材料等。

3 泵站混凝土溫控防裂效果

通過對已完工的部分泵站養(yǎng)護期觀測及拆模后檢查，泵站混凝土的主體結構，沒有發(fā)生裂縫現(xiàn)象，證明了上述混凝土高溫期間施工裂縫控制措施有效，既保證了工程質(zhì)量，又節(jié)約了工期。高溫汛期，泵站工程的底板、流道等重要部位混凝土質(zhì)量要求較高條件下，通過對施工中的原材料使用、拌和、運輸、入倉、澆搗和養(yǎng)護等環(huán)節(jié)合理控制，混凝土的結構強度、外觀質(zhì)量等，都達到了設計標準和規(guī)范的要求，溫控防裂措施有效，為引水系統(tǒng)的日后安全運行提供了保障。