□吳振奇（河南省河川工程監(jiān)理有限公司）

1.工程概況

南灣水庫(kù)位于河南省信陽(yáng)市近郊，是淮河上游一級(jí)支流浉河上的主要防洪控制工程。南灣水庫(kù)屬大（Ⅰ）型工程，工程等級(jí)為一等，主要建筑物為Ⅰ級(jí)，水庫(kù)控制流域面積為1100km2，庫(kù)容16.5億m3。南灣水庫(kù)的開發(fā)任務(wù)是以防洪灌溉為主，結(jié)合供水、灌溉，兼顧發(fā)電、養(yǎng)殖綜合利用。

溢洪道是水庫(kù)主要永久建筑物之一，位于大壩左岸貓兒沖山凹與龍王澗谷地，控制段閘室設(shè)兩孔12m×9m的開敞式泄洪閘，底板高程98.6m，最大泄量1473m3/s，設(shè)計(jì)閘底板順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度24m，垂直水流方向?qū)挾?2.5m，閘底板順?biāo)鞣较蛟O(shè)置伸縮縫將底板分為2聯(lián)，左右兩邊聯(lián)長(zhǎng)度為16.25m，兩邊聯(lián)間有30m m間隙，間隙內(nèi)充填塑料泡沫板，閘底板厚2m，閘墩最大厚度3m、高12.5m。根據(jù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)原閘底板及閘墩拆除，新閘底板建在基巖上，根據(jù)施工圖紙標(biāo)示的建筑物分縫、分塊尺寸及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為避免新澆混凝土在降溫歷程中發(fā)生體積收縮時(shí)，底板受地基的約束，閘墩受底板約束，以及大體積混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大引起有害裂縫，參考多年來(lái)類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)技術(shù)資料，經(jīng)建管、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工共同研究確定本工程閘底板及閘墩混凝土施工中主要采取以下溫控防裂措施。

2.溫控防裂技術(shù)措施

2.1 閘底板混凝土施工溫控防裂技術(shù)措施

閘底板混凝土施工溫控防裂主要采取以下措施

2.1.1 合適的澆筑季節(jié)

根據(jù)工程進(jìn)展和施工進(jìn)度計(jì)劃，本工程閘底板施工工期在2009年元月期間，此時(shí)環(huán)境溫度較低，適宜澆筑大體積混凝土，有利于降低混凝土的入倉(cāng)溫度。

2.1.2 合理選擇原材料

混凝土骨料采用級(jí)配良好的天然河砂及石灰?guī)r碎石，并嚴(yán)格控制砂、石含泥量，砂含泥量控制在3%以內(nèi)，碎石含泥量控制在1%以內(nèi)；有關(guān)資料表明，在混凝土的熱力學(xué)性能中，對(duì)溫度應(yīng)力影響最大的是線膨脹系數(shù)，它變化范圍大（通常在（6-12）×10-6），以灰?guī)r骨料的線膨脹系數(shù)為最小。ɑ值在6×10-6左右，比花崗巖人工骨料的ɑ值約小20%～24%，比石英砂巖ɑ值約小一倍，也就是說(shuō)，在同等條件下，采用灰?guī)r骨料替代花崗巖骨料，溫度應(yīng)力就可減小20%～24%，采用灰?guī)r骨料替換石英砂巖骨料，溫度應(yīng)力就可減小近一倍。

本工程所用膠凝材料采用散裝42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥。

2.1.3 采用非常態(tài)混凝土，合理選擇配合比

閘底板為C25混凝土，有抗?jié)B、抗凍要求，其抗?jié)B等級(jí)為W 6，抗凍等級(jí)為F100。選用粒徑較大、級(jí)配良好的粗細(xì)骨料，做好級(jí)配設(shè)計(jì)，閘底板混凝土采用三級(jí)配混凝土。通過(guò)試驗(yàn)合理選擇混凝土的配合比，降低水灰比，減少水泥用量，以降低水化熱。

2.1.4 加入適量粉煤灰及外加劑

通過(guò)試驗(yàn)合理?yè)郊臃勖夯?、新型減水劑，以減少單位水泥用量，降低水化熱，改善混凝土的和易性。加強(qiáng)振搗，以提高混凝土的密實(shí)性和抗拉強(qiáng)度。

2.1.5 預(yù)埋冷卻水管

在底板內(nèi)預(yù)埋冷卻水管，設(shè)置循環(huán)水池，通入循環(huán)冷卻水，進(jìn)水口與出水口溫差控制在10℃以內(nèi)，強(qiáng)制降低混凝土水化熱溫度。冷卻管布置二層，選用φ32鋼管，距底板頂面和底面距離均為0.5m，每層水管間距1.0m。

2.1.6 采取蓄熱保溫養(yǎng)護(hù)

閘底板及閘墩混凝土澆筑后，采用塑料薄膜、保溫氈等材料及時(shí)對(duì)閘底板上表面及閘墩四周凌空面進(jìn)行覆蓋保溫。閘底板混凝土澆筑期間在2009年元月份，而元月正是最寒冷的月份，閘底板混凝土澆筑后除考慮正常覆蓋外還于底板上部搭設(shè)暖棚，暖棚內(nèi)置煤爐升溫，以減少混凝土內(nèi)外溫差。暖棚搭法如下：每幅底板混凝土澆筑完成后，沿底板四周用鋼管搭設(shè)房架，房架高度（考慮墩身插筋長(zhǎng)度）按3m控制，房頂起脊高度1.5m，屋面坡度為1：5.4，屋架搭成后用加厚彩條布從外圍覆蓋，確保覆蓋嚴(yán)實(shí)。煤爐置于棚內(nèi)底板面上，煤爐按2排（順?biāo)鞣较颍?、每?個(gè)，排距6m，間距3m。

2.1.7 加強(qiáng)溫控監(jiān)測(cè)

本工程采用便攜式JDC-2型建筑電子測(cè)溫儀（由測(cè)表、探頭、測(cè)溫線組成），測(cè)量混凝土內(nèi)外溫度。每幅底板布置4處測(cè)溫點(diǎn)：在底板軸線（順?biāo)鞣较颍┪恢镁嗌舷掠胃?m處布置兩處，探頭埋深1m,距底板兩側(cè)40cm再布置兩處，探頭埋深50cm；邊墩在98.6m～103m高程以及103m～109m高程順?biāo)鞣较蚨罩行?、距兩?cè)40cm處各布置一處測(cè)溫點(diǎn)，中心位置探頭埋深1.5m，兩側(cè)探頭埋深50cm。

測(cè)溫時(shí)間從混凝土澆筑后8～10h開始，混凝土澆筑后5d內(nèi)每4h記錄1次測(cè)溫結(jié)果，5d后每8h記錄1次，亦可根據(jù)混凝土內(nèi)部的溫度變化情況隨時(shí)調(diào)整測(cè)溫次數(shù)，以確保測(cè)溫工作的連續(xù)性和可靠性?；炷林行臏囟扰c表面溫度、表面溫度與大氣溫度的差值以25℃為警戒線，控制在20℃左右，保持降溫速率1.5℃/d，1～7d每日統(tǒng)計(jì)、通報(bào)測(cè)溫結(jié)果。在測(cè)溫過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)溫差超過(guò)25℃時(shí)，及時(shí)升溫或延緩拆除保溫材料，以防止混凝土產(chǎn)生溫差應(yīng)力和裂縫；如測(cè)溫顯示混凝土內(nèi)外溫差可能＞25℃，則立即加蓋草袋一層；氣象預(yù)報(bào)顯示有雨雪時(shí)，在草袋上加蓋薄膜一層；當(dāng)中心溫度降至與大氣平均溫度相差24℃以下時(shí)，撤除保溫層，進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施。

2.2 閘墩混凝土施工溫控防裂技術(shù)措施

2.2.1 常規(guī)溫控防裂措施

閘墩混凝土施工所采取的常規(guī)溫控防裂措施與閘底板混凝土施工相同。

2.2.2 預(yù)埋冷卻水管

邊墩103m高程以下埋設(shè)兩排豎向冷卻水管，排距2m，每排水管之間的距離為1m，第一排水管距邊墩迎水面混凝土面和上下游混凝土面均為0.5m，選用φ32鋼管。

2.2.3 混凝土連體澆筑

為有效防止閘墩混凝土澆筑后出現(xiàn)應(yīng)力裂縫，根據(jù)類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，在澆筑閘底板混凝土的同時(shí)將閘墩澆筑高度≥100cm的混凝土，以改善閘墩變形約束條件，降低底板強(qiáng)約束區(qū)部位閘墩拉應(yīng)力,以不出現(xiàn)裂縫。墩模板與底板模板轉(zhuǎn)角處要預(yù)留排氣孔，防止拆模后混凝土出現(xiàn)蜂窩或麻面。

2.2.4 設(shè)置閘墩膨脹混凝土加強(qiáng)帶

現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)隨著降溫和收縮的產(chǎn)生，溫度收縮應(yīng)力從結(jié)構(gòu)的兩端向中間逐漸增大，混凝土結(jié)構(gòu)的中間部位收縮應(yīng)力最大，當(dāng)最大溫度收縮應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土結(jié)構(gòu)就從中部開裂，影響工程質(zhì)量。為了既防止超長(zhǎng)混凝土結(jié)構(gòu)的開裂，又能減免后澆縫，影響控制工期，本工程在閘墩設(shè)置膨脹加強(qiáng)帶。

2.2.4.1 膨脹加強(qiáng)帶的作用

膨脹混凝土在結(jié)構(gòu)硬化過(guò)程中產(chǎn)生適當(dāng)膨脹，在鋼筋和臨位的約束下，在混凝土中建立起一定自應(yīng)力，這樣在膨脹加強(qiáng)帶部位建立起的自應(yīng)力，對(duì)溫度收縮應(yīng)力具有一定的補(bǔ)償能力，防止超長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的開裂。

2.2.4.2 膨脹加強(qiáng)帶的設(shè)置及施工

根據(jù)本工程泄洪閘閘墩的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將本閘墩在順?biāo)鞣较蛑虚g位置各設(shè)置一條膨脹混凝土加強(qiáng)帶，帶寬度按1.5m，帶的兩側(cè)鋪設(shè)密孔鐵絲網(wǎng)，并用橫豎鋼筋φ16@200加固，目的是防止兩側(cè)混凝土流入加強(qiáng)帶。施工時(shí)，帶外仍用閘墩設(shè)計(jì)混凝土澆筑，澆筑到加強(qiáng)帶時(shí)，改用膨脹混凝土，其強(qiáng)度等級(jí)比兩側(cè)高C5等級(jí)，澆筑到另一側(cè)時(shí)，再改用閘墩設(shè)計(jì)混凝土澆筑。如此循環(huán)，連續(xù)澆筑到閘墩頂部。

2.2.4.3 膨脹混凝土配合比設(shè)計(jì)

配合比設(shè)計(jì)委托有資質(zhì)的試驗(yàn)室進(jìn)行設(shè)計(jì)

2.2.4.4 施工注意事項(xiàng)

圖1 閘墩膨脹帶布置圖（圖中單位m m）

現(xiàn)場(chǎng)拌制必須按確定的膨脹混凝土配合比投料，尤其是膨脹劑不得少摻或誤摻，要派技術(shù)人員加強(qiáng)監(jiān)督；計(jì)量裝置必須準(zhǔn)確，開盤前要檢驗(yàn)校正，使用中要進(jìn)行校核；混凝土攪拌時(shí)間要比普通混凝土延長(zhǎng)30s，出盤混凝土溫度宜＜30℃；塌落度要滿足施工要求，澆筑時(shí)間間隔不宜超過(guò)1.5h，低溫下?lián)皆鐝?qiáng)減水劑或防凍減水劑；澆筑時(shí)混凝土的自由落距應(yīng)控制在2m以內(nèi)，振搗要均勻、密實(shí)、不欠振、不過(guò)振；混凝土終凝前，要反復(fù)抹壓，防止表面裂縫出現(xiàn)；澆筑后的養(yǎng)護(hù)非常重要，應(yīng)根據(jù)氣溫情況，及時(shí)澆水養(yǎng)護(hù)，使混凝土外露面始終保持濕潤(rùn)狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)期≥14d；負(fù)溫施工要保證混凝土入倉(cāng)溫度＞5℃，澆筑后立即用塑料薄膜和保溫材料進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)。

3.結(jié)語(yǔ)

在溢洪道閘室混凝土澆筑的過(guò)程中，嚴(yán)格按照上述方案組織實(shí)施，有效地避免了有害裂縫的發(fā)生，實(shí)踐證明所采取的措施是正確的，也為今后同類工程提供了有益的參考。