□ 張浩東 □余興華 □高同喜 □高同美

（1河南省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司 2河南工程學(xué)院土木工程學(xué)院 3范縣黃河河務(wù)局）

1 工程概況

黑崗口水庫(kù)泄洪閘閘門采用鋼壩閘型式，溢洪道共1孔，凈寬35.80m，閘底板總寬度49.80m，未設(shè)置伸縮縫，閘底板設(shè)計(jì)為折線布置，見(jiàn)圖1?；A(chǔ)面高程68.00～69.90m，閘底板上游頂部高程72.40 m，下游頂部高程70.50 m。上游混凝土厚度2.50m，中部最大厚度4.40m，下游厚度2.50m，順?biāo)鞣较蜷l底板長(zhǎng)15m。

閘室基礎(chǔ)座落在粉質(zhì)壤土上，地基采用水泥土攪拌樁處理。

圖1 閘底板剖面圖

2 閘底板溫控防裂措施

閘底板為大體積混凝土，受基礎(chǔ)約束的影響，混凝土的收縮將產(chǎn)生很大拉應(yīng)力，如果超過(guò)混凝土的極限抗拉強(qiáng)度，將會(huì)出現(xiàn)基礎(chǔ)貫穿性裂縫。在脫離基礎(chǔ)約束部位，如果混凝土的最高溫度與外部介質(zhì)的溫差過(guò)大，內(nèi)部熱的混凝土約束外部冷的混凝土的收縮，亦即內(nèi)部溫度場(chǎng)呈非線性分布，也可能產(chǎn)生表面裂縫或深層裂縫。由此可以看出，在閘底板大體積混凝土的施工過(guò)程中，進(jìn)行嚴(yán)格的溫度控制就顯得尤為重要。根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為避免混凝土溫度(澆筑溫度及水化熱溫升)引起有害裂縫，結(jié)合類似工程的施工經(jīng)驗(yàn)，本工程混凝土施工中主要采取以下常規(guī)裂縫防治措施。

2.1 合理選擇原材料

混凝土骨料選用天然河砂及石灰?guī)r碎石，膠凝材料采用水化熱低的普通硅酸鹽水泥，以降低因水化熱而引起的混凝土溫度升高。

2.2 降低單方水泥用量

水泥是產(chǎn)生水化熱的主要原因，施工中在保證強(qiáng)度的前提下，降低單方水泥用量。同時(shí)加入適量粉煤灰、新型減水劑等外加劑，可減少單位水泥用量，降低水化熱。在該工程中，混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)C25，實(shí)驗(yàn)室通過(guò)多次混凝土配合比試驗(yàn)，將單方水泥用量控制在230 kg/m3。

2.3 降低原材料溫度

2.3.1 修建骨料儲(chǔ)料倉(cāng)

在混凝土攪拌站旁修建骨料儲(chǔ)料倉(cāng)，在骨料倉(cāng)上方搭建遮陽(yáng)棚，減少陽(yáng)光照射，以降低骨料的溫度。同時(shí)大量堆積堆高骨料，在骨料表層經(jīng)常噴灑低溫水，進(jìn)行骨料預(yù)冷卻，以達(dá)到降溫目的。

2.3.2 采用加冰水拌制混凝土

本工程混凝土拌制采用水溫相對(duì)較低的自來(lái)水，必要時(shí)在低溫水拌制混凝土的同時(shí)，加入適量碎冰，有效降低混凝土的出機(jī)口溫度。

2.4 選擇合適的澆筑季節(jié)

本工程閘底板大體積混凝土施工期安排在2014年3-5月份，此時(shí)環(huán)境氣溫較低，原材料溫度也易控制，有利于降低混凝土的入倉(cāng)溫度。

3 預(yù)埋冷卻水管降低混凝土內(nèi)部溫升

采用在閘底板混凝土中預(yù)埋冷卻水管，待澆筑完成后，通入循環(huán)冷水，將砼內(nèi)部熱量帶出，以達(dá)到降低混凝土內(nèi)部溫度的目的。冷卻水管采用Φ25鋼管，控制混凝土內(nèi)部溫度與水管出口處水溫之差不超過(guò)20℃，通水流量每分鐘20 L左右，水流方向每日改變1次，使混凝土體內(nèi)溫度均勻降低。

3.1 冷卻水管的布置

閘底板冷卻水管垂直向共布置4層，冷卻水管布置示意圖見(jiàn)圖2，平面呈蛇形分布，進(jìn)、出水口均布置在下游側(cè)。

圖2 冷卻水管布置示意圖

①-預(yù)埋冷卻水管，φ25鋼管，水平間距1.00m，最底部一層埋管距下部混凝土墊層0.85m，第二層管與第一層管間距0.88m，其它各層間距與一、二層間距相同；②-冷卻水管的冷卻有效范圍。

3.2 水管冷卻控制要求

一是管道埋設(shè)時(shí)，一定要保證密封，否則澆筑時(shí)水泥漿進(jìn)入管道內(nèi)造成堵塞，達(dá)不到通水冷卻目的。

二是管道盤繞時(shí)注意要均勻布置，以保證均勻降溫。

三是完成通水冷卻后，將管內(nèi)水排除干凈，采用壓力灌漿封堵，以免冬季來(lái)臨時(shí)發(fā)生凍脹破壞。

四是冷卻水采用低溫自來(lái)水，其流量應(yīng)保證在管內(nèi)形成紊流條件，在每層管圈的出水口裝設(shè)流量計(jì) (或裝壓力表?yè)Q算流量)定期測(cè)量流量。

五是冷卻水管內(nèi)水流方向每天變換1次，使混凝土內(nèi)部能夠均勻冷卻。

六是冷卻降溫速度及冷卻水的允許溫差按20℃控制，冷卻持續(xù)時(shí)間按20 d控制。

七是為掌握混凝土溫度變化情況，澆筑塊內(nèi)埋設(shè)適量的電阻溫度計(jì)。

4 閘底板設(shè)置混凝土后澆帶

閘墩混凝土施工中除了采取一些常規(guī)的溫控措施外，還采取一項(xiàng)特殊技術(shù)措施：設(shè)置混凝土后澆帶。在閘底板中心兩側(cè)各14.30m位置預(yù)留1條寬度l.50m的后澆帶，而閘底板鋼筋仍保持連續(xù)不斷，2個(gè)月后再用比兩側(cè)高一級(jí)補(bǔ)償收縮混凝土澆筑這條后澆帶。

后澆帶位置一般選擇在受力較小部位，從圖3可以看出，本工程寬縫設(shè)置基本位于底板彎矩最小處。

圖3 后澆帶位置及底板彎矩計(jì)算圖

后澆帶混凝土采用摻膨脹劑的補(bǔ)償收縮混凝土，強(qiáng)度等級(jí)C30,抗?jié)B標(biāo)號(hào)W4，抗凍等級(jí)F150，混凝土水中14 d限制膨脹率0.035%，根據(jù)本工程特點(diǎn)，膨脹劑采用內(nèi)摻法，摻量為12%。后澆帶澆筑時(shí)間選擇氣溫較低季節(jié)，兩側(cè)混凝土表面按照施工縫的要求進(jìn)行鑿毛處理，混凝土1次澆筑密實(shí)、成型，保濕養(yǎng)護(hù)時(shí)間>28 d。

常規(guī)的溫控措施旨在“防裂、抗裂”，即被動(dòng)地預(yù)防有害混凝土裂縫的發(fā)生，而設(shè)置混凝土“后澆帶”旨在“放”，即通過(guò)設(shè)置后澆帶將閘底板從彎矩受力較小部位人為地分成一條有規(guī)律的“寬縫”，以主動(dòng)“釋放”整個(gè)閘底板前期澆筑混凝土的收縮應(yīng)力，待閘底板混凝土主要的收縮變形基本結(jié)束后，再用微膨脹混凝土進(jìn)行二期澆筑“寬縫”，將前、后兩部分閘底板連成一個(gè)整體，從而避免閘底板混凝土有害裂縫的發(fā)生。

5 溫控監(jiān)測(cè)

本工程采用便攜式JDC-2型電子測(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，同時(shí)混凝土內(nèi)埋設(shè)的安全監(jiān)測(cè)儀器也具有測(cè)溫功能，二者可相互校驗(yàn)。根據(jù)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，通過(guò)調(diào)節(jié)管內(nèi)水的流量及加強(qiáng)混凝土表面覆蓋保溫措施，有效控制混凝土內(nèi)外溫差，從而達(dá)到混凝土防裂效果。

6 結(jié)語(yǔ)

黑崗口水庫(kù)泄洪閘已施工完畢，目前工程運(yùn)行狀況良好。通過(guò)施工過(guò)程中及工程完工后的觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，泄洪閘底板表面未發(fā)現(xiàn)有害裂縫及其它不良狀況，溫控及后澆帶防裂措施取得了顯著效果。目前，“后澆帶”法作為水利工程混凝土防裂有效措施的典型范例，已在省內(nèi)其它大中型工程中得到利用和推廣。

[1]龔召熊.水工混凝土的溫控與防裂[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，1999.

[2]高層建筑建筑施工手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1992.