高寒高海拔地區(qū)高溫季節(jié)水電站廠房混凝土施工措施探討

梁俊霞 翁銳

中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，中國·四川 成都 611130

1 引言

隨著中國在“十二五”期間支持西藏經(jīng)濟社會發(fā)展，一批又一批的重大建設(shè)項目在西藏地區(qū)不斷上馬。青藏高原蘊藏著世界第一的豐富水資源，加快藏區(qū)水電項目的開發(fā)建設(shè)，不僅是中國實現(xiàn)2030年碳達峰、2060年碳中和的大國承諾舉措之一，也是關(guān)系到中國的國家安全、國際關(guān)系、能源結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境和西藏未來社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

2 工程概況

DG 水電站位于中國西藏自治區(qū)山南市桑日縣境內(nèi)，電站為二等大（2）型工程，電站裝機容量為660 MW。本工程的主廠房主體結(jié)構(gòu)混凝土主要由主副廠房（包含集水井壩段、窯洞安裝間）、尾水底板、交通洞襯砌及尾水擋墻混凝土等組成，其中廠房主體混凝土工程量高達17.6 萬m3，其結(jié)構(gòu)本身復雜，由底板部位大體積結(jié)構(gòu)、板梁柱結(jié)構(gòu)、以及薄壁結(jié)構(gòu)等組成。

3 氣候條件

本工程位于青藏高原氣候區(qū)，基本特性為氣溫低、空氣稀薄、大氣干燥、太陽輻射異常強烈。氣候?qū)俑咴瓬貛Ъ撅L半濕潤氣候，每年11月～次年4月為旱季，5月～10月為雨季。多年平均氣溫9.3 ℃，極端最高、最低氣溫分別為32.5 ℃和-16.6 ℃，多年平均降水量527.4 mm，多年平均蒸發(fā)量為2084.1 mm，多年平均相對濕度為51%，多年平均氣壓為685.5 hpa，多年平均風速為1.6 m/s，歷年最大定時風速為19.0 m/s，多年平均日照時數(shù)為2605.7 h，歷年最大凍土深度為19 cm[1]。

4 高海拔地區(qū)高溫季節(jié)混凝土施工特點

在高原高海拔地區(qū)的夏季，尤其是處于峽谷地帶的地方，其晝夜溫差很大，在白天高溫時段，其太陽照射得室外溫度可達30 ℃以上，夜間溫度10℃左右。雨季降雨時間長，突然性強。該地區(qū)夏季施工最顯著的特點是：13 時至15 時段環(huán)境溫度高，環(huán)境干燥、濕度較小，受以上因素的影響，對新澆筑的混凝土以及成型的混凝土會產(chǎn)生許多不利影響，其主要表現(xiàn)為：

（1）在高溫條件下，新拌合的混凝土及剛澆筑的新混凝土水分蒸發(fā)速度快，坍落度損失大，易造成混凝土的強度降低，抗?jié)B性能和耐久性受到影響。

（2）若混凝土摻用了減水劑，在高溫天氣下，容易造成氣泡易揮發(fā)，混凝土內(nèi)的含氣量難以控制，含氣量降低，造成其穩(wěn)定性變差，同時也會造成混凝土的坍落度設(shè)計難以控制。

（3）在高溫條件下，混凝土內(nèi)部水化反應(yīng)加快[2]，造成混凝土的初凝時間變短，不利于混凝土入倉時間的控制，以及澆筑溫度的控制，容易因振搗不密實，或者漿液較少，引起混凝土內(nèi)部產(chǎn)生蜂窩、麻面以及“冷縫”等質(zhì)量問題。

（4）混凝土澆筑完成后的養(yǎng)護措施十分重要，如：在脫模后灑水養(yǎng)護不及時，因混凝土在高溫及干燥環(huán)境下脫水嚴重，將影響混凝土表面的水化熱反應(yīng)的正常進行，不僅造成混凝土降低，混凝土收縮容易產(chǎn)生干縮裂縫。

（5）由于混凝土澆筑后內(nèi)部會迅速產(chǎn)生水化熱反應(yīng)，內(nèi)部溫度急劇上升，夏季高溫時段外部環(huán)境與混凝土內(nèi)部溫度相當，其對混凝土溫度變化影響較小，但在夜間環(huán)境溫度急劇下降，受內(nèi)部溫度與外部溫差影響，混凝土表面也會受環(huán)境影響而下降，混凝土容易受溫度變化影響而產(chǎn)生拉應(yīng)力，造成混凝土拉裂而出現(xiàn)裂縫，影響質(zhì)量。

（6）同時水電站廠房存在薄壁結(jié)構(gòu)，受環(huán)境溫差變化較大，其澆筑時段應(yīng)將其控制在低溫時段，從而使混凝土澆筑后水化熱反應(yīng)后熱量能快速散發(fā)，進而保證混凝土施工質(zhì)量。

5 施工工藝流程及操作要點

5.1 工藝流程

施工準備→混凝土拌和→混凝土運輸→混凝土澆筑→混凝土溫控→混凝土養(yǎng)護。

5.2 操作要點

5.2.1 施工準備

現(xiàn)場倉面驗收合格后檢查澆筑設(shè)備正常、人員配備合理，防曬、防雨措施到位，方可簽發(fā)澆筑令。

5.2.2 混凝土拌和

（1）混凝土在攪拌過程，必須按照設(shè)計及規(guī)范要求，以及根據(jù)試驗的需要，按照一定的頻次對混凝土的坍落度、含氣量、泌水率進行檢測。同時對混凝土出機口溫度進行檢測，以滿足設(shè)計要求，夏季混凝土不得超過12 ℃，冬季不得低于6 ℃。

（2）若出機口溫度超出設(shè)計標準要求，則應(yīng)采取相應(yīng)的溫控措施，如采用制冷水或加冰拌和，對骨料及原材采取預冷。若溫度較低，則采取熱水拌和，或者對原材料采取預熱措施。

5.2.3 混凝土運輸

（1）拌和系統(tǒng)距最遠混凝土澆筑倉面約1km距離，坍落度較大且為二級配以下的混凝土采用6.0 m3～10.0 m3的攪拌車運輸，坍落度較小且為二級配以上的混凝土則采用自卸汽車進行水平運輸，每次運輸方量不得超過12.0 m3。

（2）針對混凝土的入倉手段，則結(jié)合現(xiàn)場場地情況以及澆筑需要，合理布置入倉設(shè)備。針對大體積混凝土澆筑，則采圓筒門機吊3.0/6.0 m3臥罐入倉，針對板梁柱結(jié)構(gòu)，以及較復雜結(jié)構(gòu)部位的混凝土，則采用車載泵及汽車泵入倉。

（3）為避免因運輸過程中受太陽長時間照射而引起混凝土溫度升高，則對自卸運輸車車廂周邊包裹隔溫泡沫塑料板，同時對車廂頂部設(shè)置自動遮蓋系統(tǒng)，避免因陽光照射而引起 混凝土升溫，以及遮蔽降雨對混凝土造成影響。

（4）為避免因運輸造成混凝土質(zhì)量受影響，現(xiàn)在必須確保運輸?shù)缆吠〞?，同時加強出機口與現(xiàn)場方面的信息溝通，確?；炷涟匆?guī)定時間能達現(xiàn)場，保證混凝土料及時入倉。

5.2.4 混凝土澆筑

（1）澆筑前的試驗檢測

①在混凝土達到現(xiàn)場后，試驗人員根據(jù)需要，對達到倉面的混凝土溫度進行檢測，即入倉混凝檢測，確保未超過設(shè)計規(guī)定的溫度要求，同時為運輸途中的溫控措施的調(diào)整和改進提供可靠的依據(jù)。

②對混凝土的坍落度進行檢測，確保性能是否滿足要求。同時對進入倉面的混凝土取樣，采取同條件下的試塊養(yǎng)護，對其抗拉、抗壓、抗?jié)B等參數(shù)進行試驗，確?；炷粮黜椥阅苤笜藵M足要求。以上參數(shù)的檢測均能有效的為混凝土配合比的調(diào)整和改進提供可靠的依據(jù)。

③對進入倉面的混凝土在澆筑過程中進行溫度檢測（即澆筑溫度），確保滿足設(shè)計規(guī)定的要求，同時為澆筑過程中采取何種溫控措施提供有效依據(jù)。

（2）澆筑施工

①根據(jù)來料和天氣情況對臺階長度、鋪設(shè)厚度進行計算并合理鋪設(shè)?；炷疗絺}以人工平倉為主，在模板邊角和設(shè)有止水的部位人工補料。

②混凝土采用φ70/50 或者φ30 插入式振搗棒進行振搗，混凝土在平倉后按順序依次振搗，每次插入振搗棒的間距不得大于振搗棒有效半徑的1.5倍，并插入下層混凝土5 cm。振搗時，采用“快插慢拔”的振搗方法，每點的振搗時間10～15 s 以砼泛漿不再出現(xiàn)明顯氣泡和開始泛漿時為準，不可過振。為了防止集中堆積，先振搗出料口處，形成自然流淌坡度，然后全面振搗。振搗棒不得觸碰模板、鋼筋、止水和其他預埋件[3]，在模板邊角和止水帶周圍輔助以人工振搗?；炷翝仓^程中，要設(shè)專人值守，及時對模板、鋼筋、止水帶和預埋件進行檢查維護，防止變形、位移或損壞，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

5.3 溫控措施

混凝土澆筑過程主要從兩個方面著手：一是基巖面或老混凝土面澆筑前的溫度，二是倉內(nèi)降溫。

5.3.1 降低倉內(nèi)及通水冷卻降溫溫度

（1）溫度高、太陽陽光直接照射時采取噴霧機噴霧降低倉內(nèi)溫度和澆筑混凝土表面濕潤。

（2）在澆筑大體積混凝土之前，先預埋卻水管，具體施工方法為：使用前進行漏水和阻塞試驗，保證有足夠的通水流量?？刂评鋮s用水的進水溫度，在混凝土澆筑到冷卻水管預埋的高程時，立即開始通水。主要目的是，在混凝土澆筑過程中有效降低水化熱溫升值。同時控制通水流量，保證混凝土內(nèi)部溫度達到峰值后能快速散熱降溫，并保證其降溫速滿足設(shè)計要求的數(shù)值，同時保證進水溫度和混凝土內(nèi)部溫度差值控制在12 ℃左右。

5.3.2 內(nèi)部溫控具體措施及成果

①混凝土入倉溫度控制：混凝土運輸車采用遮陽棚覆蓋，避免混凝土因暴曬，造成運輸過程中溫度急劇上升。采用此方法能保證了運輸過程中出機口溫度與入倉溫度之間回落（回升）不超過2 ℃的設(shè)計要求。

②混凝土澆筑溫度控制：嚴格按照倉面設(shè)計進行資源配置，保證混凝土澆筑振搗速度。加強對混凝土料頭及時采用保溫被覆蓋，避免澆筑過程中溫度下降或表面風干。過程中保證了出機口溫度與澆筑溫度之間回落（回升）不超過5℃的要求。

③嚴格內(nèi)部溫度監(jiān)測，掌握混凝土內(nèi)部溫升情況，指導溫控工作。

混凝土內(nèi)部的溫度則埋設(shè)溫度計進行監(jiān)測，儀埋具體位置及數(shù)量按照設(shè)計文件要求或按監(jiān)理批復同意的方案執(zhí)行。監(jiān)測方法為：從開始澆筑到最高溫度出現(xiàn)期間每4 h 監(jiān)測1 次；最高溫度出現(xiàn)后至通水冷卻結(jié)束每8 h 測量1 次；通水結(jié)束至混凝土齡期28 d 前每12 h 觀測一次；混凝土達到齡期28 d后，每24 h 觀測一次；混凝土齡期60 d 后，每兩周觀測一次。

廠房工程共安裝埋設(shè)206 支溫度計，合格率為100%?；炷羶?nèi)部監(jiān)測數(shù)據(jù)反映，廠房混凝土內(nèi)部溫度峰值在20.45～36.5 ℃之間，最高溫度出現(xiàn)時間為混凝土澆筑后3～5 天。項目部專人負責混凝土冷卻通水的檢查監(jiān)督工作，對混凝土內(nèi)部溫度較高的部位，根據(jù)實際情況加大通水流量，保證最高溫度不超過設(shè)計要求。

5.4 混凝土養(yǎng)護

（1）為防止因長時間暴曬模板，造成局部混凝土升溫過快，在拆模前的高溫時段在模板外側(cè)搭設(shè)遮陽設(shè)施，夜間溫度低時可拆除。外露混凝土表面則進行灑水保濕養(yǎng)護。確保養(yǎng)護時間不得少于14 天，對結(jié)構(gòu)性能要求高的部位，養(yǎng)護時間不得少于28 天，直至達到設(shè)計強度為止，過程中必須做好養(yǎng)護記錄。

（2）對埋設(shè)了溫度計監(jiān)控的重要結(jié)構(gòu)部位，必須按規(guī)定頻次要求，定時對混凝土內(nèi)部溫度、表層溫度以及環(huán)境氣溫、相對濕度、風速等參數(shù)進行測量，并詳細記錄。現(xiàn)場溫控人員根據(jù)所測的參數(shù)變化情況及時調(diào)整養(yǎng)護措施，嚴格控制混凝土的內(nèi)外溫差不超過12 ℃，控制內(nèi)部最高溫度不超過38 ℃。

（3）一些重要混凝土倉面采用吸水性好的橡塑海綿或土工布澆水養(yǎng)護及覆蓋薄膜保濕措施。對于工人難以達到的結(jié)構(gòu)部位，則采取花官通水養(yǎng)護措施，安排3～4 人專人負責，做到每天堅持灑水，確?；炷帘砻姹３譂駶櫍恍纬筛蓾裱h(huán)。

6 質(zhì)量控制措施

（1）在混凝土澆筑過程中，安排專人在倉面進行混凝土標準養(yǎng)護試件的取樣，其試件數(shù)量除應(yīng)留在現(xiàn)場的標準養(yǎng)護試件外，還應(yīng)確保同條件養(yǎng)護試件的數(shù)量，以便通過室內(nèi)外養(yǎng)護的條件下對比混凝土的設(shè)計強度，以指導現(xiàn)場施工需要。

（2）施工中，必須加強溫控措施管理，確保溫控滿足設(shè)計技術(shù)要求。及時準確地進行各種溫度觀測。對環(huán)境溫度、混凝土出罐及入模溫度，每工作班不少于3 次，并做好檢查記錄。

（3）在進行大體積混凝土澆筑時，不管是采用平鋪法澆筑，還是臺階法澆筑，必須嚴格控制混凝土分層的厚度，以及嚴格控制上下層的覆蓋時間。

（4）對于采取了通水冷卻及溫度監(jiān)測的重要部位，必須安排專人專責落實溫控措施。

（5）混凝土澆筑完成后，必須按照規(guī)范及設(shè)計要求采取嚴格的養(yǎng)護措施。在未達到要求拆模的設(shè)計強度前，禁止拆模，以防混凝土因未達到設(shè)計強度而引起變形，從而引發(fā)次生安全事故。

7 結(jié)語

在高寒高海拔地區(qū)的高溫季節(jié)進行混凝土施工，必須從混凝土拌制、運輸、澆筑、養(yǎng)護等各個環(huán)節(jié)全面把控，才能確?；炷潦┕べ|(zhì)量。現(xiàn)場施工中，通過不斷采取有效措施，通過對各個環(huán)節(jié)嚴格把控，努力克服了一系列“高原”困難，獲得質(zhì)量管理成果、總結(jié)質(zhì)量管理及施工經(jīng)驗，為今后藏區(qū)工程建設(shè)提供了可靠、有價值的寶貴財富。