洪湖東分塊蓄洪工程腰口泵站進(jìn)出水流道混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)溫控技術(shù)應(yīng)用

陳興軍

(湖北大禹建設(shè)股份有限公司，湖北 武漢 430061)

1 工程概述

腰口泵站工程是洪湖東分塊蓄滯洪區(qū)蓄洪工程，位于洪湖市烏林鎮(zhèn)，設(shè)計流量為110m3/s,裝機(jī)容量為3×3600kW。泵站屬Ⅱ等工程，主泵房、安裝間、副廠房、直接擋水的空箱刺墻、穿堤涵管、防洪閘等主要建筑物級別為2級，次要建筑物(進(jìn)、出口翼墻等)及泵站配套建筑物級別為3級。出水流道設(shè)計為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，駝峰漸變型，總長為25.5m，最大截面為7.7m×4.3m的長方形門洞，最小截面為直徑3.25m的圓形，為空間曲面結(jié)構(gòu)，密封層最大結(jié)構(gòu)高度為6.765m，C25混凝土，摻20%粉煤灰，采用常態(tài)方式澆筑。進(jìn)出水流道體型龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜(見圖1)，施工難度大，是泵站工程的核心工程，其混凝土質(zhì)量是泵站工程控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

圖1 腰口泵站流道剖面圖

2 流道混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)溫控技術(shù)

2.1 溫控標(biāo)準(zhǔn)

混凝土拌和物出機(jī)口溫度不高于17℃，入倉溫度不高于17℃。環(huán)境溫度低于5℃時，倉面混凝土澆筑采取保溫加熱措施；環(huán)境溫度高于19℃時，加冰塊進(jìn)行拌和以降低水溫。流道溫度監(jiān)測部位布置見圖2，各典型監(jiān)測部位溫控標(biāo)準(zhǔn)及措施見表1。

圖2 流道溫度監(jiān)測部位布置示意圖

2.2 測溫元件的埋設(shè)與監(jiān)測

a.測溫元件埋設(shè)。為有效監(jiān)測進(jìn)出水流道混凝土內(nèi)外溫差，在進(jìn)出水流道內(nèi)布設(shè)測溫元件，溫度計按照圖2及表1規(guī)定的部位埋設(shè)，埋設(shè)位置誤差控制在±5cm以內(nèi)。溫度計的電纜沿鋼筋接引出混凝土澆筑面，電纜接引的過程中預(yù)留一定的變形長度，同時每隔2m用鉛絲固定。電纜接長部位用專用套管，預(yù)留后期觀測及混凝土澆筑施工長度。

表1 流道典型監(jiān)測部位溫控標(biāo)準(zhǔn)及措施

b.混凝土溫度監(jiān)測。儀器埋設(shè)好后，及時讀取初始讀數(shù)，并記錄環(huán)境溫度。定時定人測量混凝土的內(nèi)部溫度及表面溫度，溫度計被混凝土覆蓋后開始測溫，至混凝土澆筑完成后3d內(nèi)測溫頻率為1次/2h，3～5d內(nèi)測溫頻率為1次/4h，5d后為1次/8h，10d后為1次/12h。氣溫驟降期間增加溫度觀測次數(shù)。直至混凝土內(nèi)外溫差控制在不大于20℃后方可停止通冷卻水。

c.混凝土表面溫控要求。側(cè)面拆模后立即采用保溫被封閉保溫。不通水部位表面及側(cè)面先用薄膜覆蓋再用保溫被覆蓋單層保溫，混凝土表面溫度不得低于20℃。通水部位表面及側(cè)面覆蓋單層保溫被保溫，其邊墻和隔墩部位的混凝土表面溫度不得低于20℃，邊墻和隔墩之間的混凝土表面溫度不得低于20℃。表面及側(cè)面養(yǎng)護(hù)用水溫度不得低于15℃。

2.3 原材料及混凝土入倉溫度控制

a.砂石骨料溫度控制。砂石骨料須清潔，砂的細(xì)度模數(shù)及含泥量在規(guī)范范圍之內(nèi)。低溫季節(jié)骨料進(jìn)入儲料倉后，表面及時覆蓋保溫，遇降雪天氣，在骨料上覆蓋一層塑料布，并用重物將其壓住，同時為保證骨料溫度，骨料倉的堆高大于6m。高溫季節(jié)骨料采取遮陽措施，控制砂石骨料溫度不得超過16℃，拌和水溫不得超過10℃，溫度較高時采用加冰塊拌和混凝土(見圖3)。

圖3 加冰塊拌制混凝土

b.水泥溫度控制。水泥選用華新P·O 42.5普通硅酸鹽散裝水泥，每立方米混凝土中水泥摻量為203kg，車輛停置在避蔭處防止陽光直曬，以避免溫度過高。水泥、粉煤灰溫度不得高于25℃,并采取措施控制其溫度。

c.外加劑溫度控制。采用HL-8000高效減水劑，兼顧減水、緩凝、引氣等功效，溫度不得高于25℃。

d.混凝土入倉溫度控制。?澆筑時避開高溫天氣，安排在陰天和夜晚開始澆筑；?混凝土澆筑完成后，及時搭設(shè)涼棚，采用遮陽網(wǎng)覆蓋倉面，減少陽光直接照射；?混凝土拌和物出機(jī)口溫度不高于17℃，入倉溫度不高于17℃。安排專人監(jiān)測，每2h監(jiān)測一次，當(dāng)超過限制值時，報告溫控領(lǐng)導(dǎo)小組，并需采取相應(yīng)的降溫措施。

2.4 預(yù)埋水管通水冷卻

根據(jù)溫控方案計算分析，流道混凝土澆筑溫度采用19℃，表面及側(cè)面用單層保溫被保溫，放熱系數(shù)為7.2kJ/(m2·h·℃)。為降低混凝土的內(nèi)部溫度，在流道混凝土結(jié)構(gòu)薄弱部位內(nèi)部，采用預(yù)埋循環(huán)冷卻水管進(jìn)行溫控；其他區(qū)域抗裂安全系數(shù)大于1.5，不進(jìn)行溫控。進(jìn)水流道通水冷卻區(qū)域見圖4，出水流道通水冷卻區(qū)域見圖5。

圖4 進(jìn)水流道通水冷卻區(qū)域

圖5 出水流道通水冷卻區(qū)域

冷卻水管采用PE管，水管密度為水平間距1.0m，垂直間距1.0m，管徑25mm，壁厚3mm，分段PE管長度100m，水溫5℃，通水流量1.2m3/h。進(jìn)水流道冷卻水管分三層布置；出水流道冷卻水管按一層布置，對應(yīng)的高程及水管布置見圖6～圖9及表2。進(jìn)水流道通水時間為5天，出水流道通水時間為4天。

圖6 進(jìn)水流道第一層通水冷卻水管布置圖(單位：m)

圖7 進(jìn)水流道第二層通水冷卻水管布置圖(單位：m)

圖8 進(jìn)水流道第二層通水冷卻水管布置圖(單位：m)

圖9 出水流道通水冷卻水管布置圖(單位：m)

表2 冷卻水管布置高程及用量統(tǒng)計表

根據(jù)水管長度，計算出充滿水管需要的水的體積為0.06m3。同時考慮通水的連續(xù)性要求，水箱的容積不小于1m3。冷卻水水流方向每12h變換一次。通水結(jié)束后，PE管內(nèi)灌注水泥砂漿充填密實(shí)，并割除PE管的外露部分。水管的水頭損失和需要的功率見表3。

表3 各水管水頭損失及功率計算表

2.5 智能自動化混凝土保濕養(yǎng)護(hù)

湖北省洪湖腰口泵站流道為3流道整體結(jié)構(gòu)，流道內(nèi)部混凝土保濕養(yǎng)護(hù)采用自動化控制。保濕養(yǎng)護(hù)分為進(jìn)水口段、泵室鉛直段、出水口段3部分進(jìn)行。其中泵室鉛直段，根據(jù)澆筑進(jìn)度，下部與進(jìn)水口段同批進(jìn)行；上部與出水口段同批進(jìn)行。

2.5.1 智能自動控制保濕養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)工作流程

流道混凝土智能自動化保濕養(yǎng)護(hù)工作流程見圖10。

圖10 智能自動化保濕養(yǎng)護(hù)工作流程圖

2.5.2 噴淋養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)布置

噴淋水管，采用φ25PVC管，通過在管壁鉆φ2孔向流道內(nèi)壁噴水。進(jìn)水、出水口與泵室鉛直下部及其拐彎段，近似水平段(包括進(jìn)水口的喇叭口、拐彎段)采用“三管”系統(tǒng)(見圖11)；泵室鉛直下部采用“三管”螺旋布置方式。

圖11 流道內(nèi)噴淋“三管”系統(tǒng)布置圖

水平段“三管”系統(tǒng)噴水管的鉆孔分布：沿軸線方向在每個模板支撐的空格梅花形鉆3個孔，在-20°、0°、20°的線上鉆孔(見圖12)?！叭堋毕到y(tǒng)安裝時，分別將左支的噴水孔對準(zhǔn)頂部中心角-80°、-60°、-40°線上；中支對準(zhǔn)-20°、0°、20°線上，右支對準(zhǔn)40°、60°、80°線上。

圖12 管道水平鉆孔系統(tǒng)布置圖

螺旋布置“三管”系統(tǒng)噴水管的鉆孔分布：每隔30cm鉆孔，長度環(huán)流道約一周半。布置在該段的頂部，環(huán)形固定。

2.5.3 流道內(nèi)部環(huán)境溫度濕度監(jiān)測

由智能控制器自動完成實(shí)時監(jiān)測，每隔一段時間專門連接計算機(jī)進(jìn)行檢測。由監(jiān)測人員每天的早6時、中午12時、下午18時，進(jìn)行3個流道內(nèi)部空氣溫度、濕度的觀測。

2.5.4 混凝土表層濕度監(jiān)測

實(shí)時監(jiān)測由智能控制器自動計算，每隔一段時間專門連接計算機(jī)進(jìn)行自動計算。在拆除模板時進(jìn)行施工監(jiān)測。拆除模板，空氣進(jìn)入，混凝土面的濕度立即降低，因此首先松開模板進(jìn)行混凝土表面濕度、溫度的檢測。并盡可能增加檢測部位。

2.5.5 混凝土表面保溫和智能自動化噴淋養(yǎng)護(hù)

a.在混凝土澆筑完成以后，出水流道進(jìn)口、出口用保溫被封閉保溫。

b.混凝土澆筑完成以后，立即用保溫材料進(jìn)行覆蓋，頂板面層采用1層塑料薄膜、1層土工布覆蓋包裹進(jìn)行保濕、保溫養(yǎng)護(hù)，采用的保溫材料應(yīng)保持干燥。對邊、棱角部位的保溫厚度應(yīng)增大到面板厚度的2～3倍。

c.嚴(yán)格控制拆模時間，在混凝土內(nèi)部溫度逐步降低并與外部最低氣溫相差20℃以內(nèi)并且養(yǎng)護(hù)不少于14d時才能拆除流道模板，墩墻模板在混凝土內(nèi)部溫度逐步降低并與外部最低氣溫相差20℃以內(nèi)方可拆模。

d.流道混凝土智能自動化噴淋養(yǎng)護(hù)。

2.6 混凝土其他約束控制

a.對泵站站身進(jìn)行合理的分層，減輕新舊混凝土的約束作用，減少約束范圍。

b.合理安排施工工序，縮短施工分層之間的混凝土澆筑時間，快速、均勻、薄層上升，以減輕混凝土的約束作用。

3 流道混凝土工程施工質(zhì)量評定結(jié)果

洪湖東分塊蓄滯洪區(qū)蓄洪工程腰口泵站流道工程共澆筑混凝土4965m3，其中進(jìn)水流道(高程10.98～16.75m)2084m3；出水流道(高程21.95～26.95m)2881m3。通過采取相應(yīng)的措施降低混凝土原材料溫度和入倉溫度，對流道混凝土澆筑進(jìn)行通水冷卻控制混凝土內(nèi)部溫度和采用智能自動化保濕養(yǎng)護(hù)技術(shù)進(jìn)行表面防裂養(yǎng)護(hù)等一系列技術(shù)措施。取得了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效果，降低了混凝土內(nèi)外溫差，有效減少了混凝土裂縫，并充分保障了混凝土水化與強(qiáng)度增長，提高了流道混凝土施工質(zhì)量，達(dá)到了預(yù)期的效果。根據(jù)《水利水電工程單元工程施工質(zhì)量驗收評定標(biāo)準(zhǔn)——混凝土工程》(SL 632—2012)驗收規(guī)程評定，3個流道工程共計6個單元工程，全部優(yōu)良，優(yōu)良率100%；外觀質(zhì)量優(yōu)良，外觀質(zhì)量得分率95%，流道工程施工質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良等級標(biāo)準(zhǔn)。流道混凝土施工完成外觀質(zhì)量見圖13。

圖13 流道混凝土施工完成外觀質(zhì)量

4 結(jié) 語

2016年汛后，湖北省委、省政府啟動“排澇能力提升”泵站工程，計劃建設(shè)14座大型排澇泵站，使外排能力提升一倍，列入了災(zāi)后重建補(bǔ)短板五大民生工程之一。其中洪湖東分塊蓄滯洪區(qū)蓄洪工程腰口大型泵站于2017年先期開工建設(shè)，目前泵站主體工程已完工，流道混凝土工程施工質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良等級，在2020年防洪排澇中發(fā)揮了其極重要的作用。由于近十多年湖北省未新建設(shè)大型泵站，腰口泵站流道混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)溫控技術(shù)的成功應(yīng)用，為后續(xù)13座大型泵站流道混凝土施工溫控和防裂，積累了經(jīng)驗，具有很好的借鑒和參考作用。