西藏地区大体积混凝土施工技术

董秧生 杨晓秋 吴克信 杨劲松 杨 政 琚宜林

中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司，四川 成都 610017

西藏地区大体积混凝土施工技术

董秧生 杨晓秋 吴克信 杨劲松 杨 政 琚宜林

中国石油集团工程设计有限责任公司西南分公司，四川 成都 610017

大体积混凝土结构浇筑后，由于体积大，水化热聚集在内部不易散发，混凝土结构内部温度较高，而表面散热较快，形成较大的表里温差，易导致混凝土表面开裂。西藏地处我国西南边隅，自然条件恶劣，市场供应及施工技术水平较低，针对类似偏远地区，因地制宜地采用降低大体积混凝土入模温度，设置冷却盘管及保温大棚，严密监控大体积混凝土温度等措施，减小大体积混凝土由于各种温度差而产生的内部应力，有效地保证大体积混凝土的施工质量。

西藏；大体积混凝土；施工

0 前言

大体积混凝土施工的主要技术难点是防止混凝土表面裂缝的产生，而造成大体积混凝土开裂的主要原因是干燥收缩和降温收缩，因为大体积混凝土结构在浇筑后，水泥水化热量大，温度迅速上升，通常经3～ 5 d达到峰值，然后缓慢降温，温度变化产生体积胀缩。由于体积大，水化热聚集在内部不易散发，温度较高，而表面散热较快，形成较大的表里温差。养护初期，混凝土强度低，在较大表里温差作用下，易导致混凝土表面开裂，形成表面裂缝；养护后期，混凝土随着散热而收缩，但由于受到基底的约束，底部混凝土内部受拉，当拉应力超过混凝土当时龄期的极限抗拉强度时，产生裂缝，裂缝向上发展，甚至贯穿整个基础。

西藏地处我国西南边隅，自然条件恶劣，市场供应及施工技术水平较低，因地制宜地采取简单可行的施工措施，保证大体积混凝土的施工质量具有实际意义。

1 工程概况

昆仑能源西藏有限公司100×104m3/d液化天然气项目西藏城市燃气部分（一期工程）建设地点位于拉萨市，其中天然气站位于拉萨河与堆龙河交汇处的河谷地区，海拔3632m，年蒸发量2280mm［1］。基础施工季节为四月，气候变化无常，昼夜温差较大，昼间最高气温近30℃，夜间气温近0℃。天然气站2 000m3储罐基础为圆形筏板基础，直径18m，高1.5m，混凝土量380m3，混凝土强度等级C30，属大体积混凝土。

2 储罐混凝土基础施工控制要点

a）减少外部约束；

b）在入模温度基础上温升值不大于50℃；

c）里表温差不大于25℃；

d）降温速率不大于2℃/d；

e）表面与大气温差不大于20℃［2］。

3 施工方法

3.1 材料选用

大体积混凝土应选用中、低热硅酸盐水泥或低热矿渣硅酸盐水泥。由于西藏地区无法提供低热水泥，外地采购周期过长，所以储罐基础混凝土施工只能采用普通的42.5＃硅酸盐水泥 （3 d水化热270 kJ/kg，7 d水化热350 kJ/kg）［3］，混凝土中也未掺加粉煤灰或矿渣粉，为储罐基础混凝土施工带来很大的难度。储罐基础采用商品混凝土粒径较大、级配良好的骨料，掺入适量的减水剂，增大混凝土的和易性，减少水泥用量，降低水化热。

3.2 降低外部约束

储罐基础的外部约束主要包括地基约束、模板约束。基础持力层为卵石层，地基承载力400 kPa。基础垫层为100mm厚C10混凝土，垫层上设置一毡一油滑动层，减少地基对储罐基础的约束。

3.3 温控监测

3.3.1 测温点布置

a）采用电子测温仪测温，在基础水平方向共设三个测温部位，分别为基础中心、1/2半径、基础外侧。其中基础外侧的测温点设在基础迎风面，确保能测量到基础外侧的最低温度，测温部位布置见图1；

b）在基础厚度方向，每个测温部位设3个测温点，分别为基础上表面、1/2厚度处、基础下表面。基础上、下表面的测温点设在基础表面以内约50mm处，测点布置见图2；

c）每个测温点一般设置一个测温探头，对于重要的测点（如基础圆心部位1/2厚度处），可设置两个测温探头。测温探头固定在钢筋上，测温探头附近的钢筋用塑料胶布充分包裹，避免测温探头与钢筋接触，影响测温结果。测温探头安装前，在水下1m处浸泡1 d；

d）设置专职测温人员，测温从基础浇筑完成开始，每日6次，分别为0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00。

3.3.2 控制温升

为了控制混凝土浇筑体在入模温度基础上温升值不大于50℃［2］，采取以下措施：

a）储罐基础1/22厚度处设置一层冷却水盘管，盘管采用DN 50钢管，水平间距0.8～1.2m，通过泵入地下水在冷却盘管中的循环，降低混凝土内部温度，冷却盘管布置见图1；

b）选择夜间进行混凝土浇筑施工，减少混凝土运输和浇筑过程中的日晒，降低混凝土的入模温度。浇筑开始时间为18：00，结束时间为第二天8：00。混凝土浇筑期间，平均气温9℃，混凝土入模平均温度16℃；

c）加入缓凝剂，混凝土初凝时间12 h，终凝时间40 h，削平水泥水化热峰值［3］；

d）控制浇筑速度，采用分层浇筑方式，每层厚度不大于0.3m，浇筑混凝土不超过30m3/h，保证混凝土初期水化热能够充分扩散［2］。

3.3.3 控制里表温差

里表温差指混凝土浇筑体中心温度与表面温度之差，是产生混凝土浇筑体自约束应力的主要原因，里表温差不宜超过25℃［2］。混凝土浇筑初期，浇筑体中心温度随着水化反应不断增加。一般情况下，浇筑后3～4 d，中心温度达到最高，而混凝土浇筑体表面温度与保温大棚的温度密切相关，在养护阶段，应密切观察储罐基础中心温度及表面温度，及时调整冷却盘管中循环水流量及保温大棚的加热取暖。

3.3.4 控制降温速率

降温速率是指混凝土浇筑体内部温度达到温升峰值后，单位时间内温度下降的值，降温速率不宜大于2℃/d［2］。大体积混凝土应尽量延长散热时间，充分发挥混凝土的强度潜力和材料的松弛特性，利用混凝土的抗拉强度，达到防止或控制温度裂缝的目的。本工程采取两个控制降温速率的措施：一是基础外侧搭建保温大棚，降低基础散热的速度；二是尽量减少冷却盘管的循环水流量。

3.3.5 控制基础表面与大气的温差

混凝土浇筑体表面与大气的温差是影响混凝土浇筑体里表温差、降温速率的重要因素。混凝土浇筑体表面温度过低，会形成很陡的温度梯度，产生很大的拉应力，极易产生裂缝，混凝土浇筑体表面与大气的温差不宜大于20℃［2］。拉萨气候变化多端，昼夜温差大，在基础外侧搭建保温大棚，进行保温养护是保证基础浇筑成功的关键环节。保温大棚保温层为两层带膜土工布，保温层距基础侧面1.5m，圆锥顶最高处高出罐基础顶面1.5m。保温大棚内布置12台电暖器，用于夜间加热取暖，降低基础表面与大气的温差，保温大棚见图2。

表1 基础温度测量记录及养护措施

图2 保温大棚

3.4 基础拆模

大体积混凝土拆模条件决定于里表温差及大气温度，一般分为三种情况：

a）里表温差小于10℃，大气温度大于10℃时，全部拆模；

b）里表温差10～15℃，逐层拆模；

c）里表温差15～20℃，基础表面与大气的温差大于10℃时，逐层拆模［4］。

本工程地处拉萨，大气温度多变，参考执行第一种拆模情况，第7天拆除保温大棚后，连续三日，里表温差不大于5℃，平均气温17℃时，第10天拆除全部模板。

3.5 基础养护

基础拆模后，基础表面先覆盖一层塑料薄膜，上刺小孔，再覆盖一层土工布（不带膜）。养护用水水温与混凝土表面的温差不大于10℃［2］，白天利用西藏日照充分的条件，用晒热后的温水养护，晚间则将水加热后养护。养护期间，基础表面一直保持湿润状态［5］。专职测温人员按时测量基础中心温度、基础表面温度、保温棚内温度及气温，根据温控要求及时调整冷却盘管及电加热器的运行状态。养护时间共15 d，基础温度测量记录及养护措施见表1。

4 结论

针对类似西藏等偏远地区，因地制宜地采用降低大体积混凝土入模温度，设置冷却盘管及保温大棚，严密监控大体积混凝土温度等措施，减小大体积混凝土由于各种温度差而产生的内部应力，有效地保证大体积混凝土的施工质量。昆仑能源西藏有限公司100× 104m3/d液化天然气项目西藏城市燃气部分（一期工程）通过采取以上措施，储罐基础混凝土浇筑质量优良，未出现任何裂缝，节省了工程投资，保证了施工工期。

［1］许 刚，高海波，彭新科，等.昆仑能源西藏有限公司液化天然气项目地勘报告［Z］.敦煌：中国石油集团工程设计有限责任公司青海分公司，2011.

［2］GB 50496-2009，大体积混凝土施工规范［S］.

［3］严劲况.浅谈大体积混凝土施工技术［EB/OL］.http：//www. zhulong.com/tech/detailprof689839yt.htm，2010-9-28.

［4］孙 杰，刘 江，孙少宁.水泥强度物理性能检测报告［Z］.拉萨：拉萨天创源商品混凝土有限责任公司，2011.

［5］GB 50204-2002，混凝土结构工程施工质量验收规范［S］.

Technology for Mass Concrete Construction in Tibet Area

DongYangsheng，YangXiaoqiu，WuKexin，YangJinsong，YangZheng，JuYilin（China Petroleum Engineering Co.，Ltd.SouthwestCompany，Chengdu，Sichuan，610017，China）

Aftermass concrete structure is poured，hydration heatcongregated in its interior isnoteasy to emitdue to itsbulky size.High internal temperature ofmass concrete structure and fastsurface heatdissipationwill result in large temperature differencebetween itsexteriorand interior，whichwilleasily result in concrete surface cracking.Tibetis located in southwestborder area of China，where natural conditions are very poor，marketsupply and construction technology level is very low.In remote areas similar to Tibet，suchmeasures are taken according to local conditions asmass concretemolding temperature decrease，installation of cooling coils thermal insulation canopy and closemonitoring of mass concrete temperature，decreased is internalstress resulting frommass concrete temperature differences，which can effectively assure construction quality ofmassconcrete structures.

Tibet；Mass concrete；Construction

A

1006-5539（2012）02-0082-03

2011-10-21

中国石油天然气集团公司重点工程资助项目（Z2010-4）

董秧生（1964-），男，江苏兴化人，一级注册结构师，学士，主要从事油气田土建设计与施工工作。

NGO，2012，30（2）：82～84