南湾水库溢洪道闸室混凝土浇筑温控防裂措施

□吴振奇（河南省河川工程监理有限公司）

1.工程概况

南湾水库位于河南省信阳市近郊，是淮河上游一级支流浉河上的主要防洪控制工程。南湾水库属大（Ⅰ）型工程，工程等级为一等，主要建筑物为Ⅰ级，水库控制流域面积为1100km2，库容16.5亿m3。南湾水库的开发任务是以防洪灌溉为主，结合供水、灌溉，兼顾发电、养殖综合利用。

溢洪道是水库主要永久建筑物之一，位于大坝左岸猫儿冲山凹与龙王涧谷地，控制段闸室设两孔12m×9m的开敞式泄洪闸，底板高程98.6m，最大泄量1473m3/s，设计闸底板顺水流方向长度24m，垂直水流方向宽度32.5m，闸底板顺水流方向设置伸缩缝将底板分为2联，左右两边联长度为16.25m，两边联间有30m m间隙，间隙内充填塑料泡沫板，闸底板厚2m，闸墩最大厚度3m、高12.5m。根据除险加固设计原闸底板及闸墩拆除，新闸底板建在基岩上，根据施工图纸标示的建筑物分缝、分块尺寸及结构特点，为避免新浇混凝土在降温历程中发生体积收缩时，底板受地基的约束，闸墩受底板约束，以及大体积混凝土内外温差过大引起有害裂缝，参考多年来类似工程的施工经验及有关技术资料，经建管、设计、监理、施工共同研究确定本工程闸底板及闸墩混凝土施工中主要采取以下温控防裂措施。

2.温控防裂技术措施

2.1 闸底板混凝土施工温控防裂技术措施

闸底板混凝土施工温控防裂主要采取以下措施

2.1.1 合适的浇筑季节

根据工程进展和施工进度计划，本工程闸底板施工工期在2009年元月期间，此时环境温度较低，适宜浇筑大体积混凝土，有利于降低混凝土的入仓温度。

2.1.2 合理选择原材料

混凝土骨料采用级配良好的天然河砂及石灰岩碎石，并严格控制砂、石含泥量，砂含泥量控制在3%以内，碎石含泥量控制在1%以内；有关资料表明，在混凝土的热力学性能中，对温度应力影响最大的是线膨胀系数，它变化范围大（通常在（6-12）×10-6），以灰岩骨料的线膨胀系数为最小。ɑ值在6×10-6左右，比花岗岩人工骨料的ɑ值约小20%～24%，比石英砂岩ɑ值约小一倍，也就是说，在同等条件下，采用灰岩骨料替代花岗岩骨料，温度应力就可减小20%～24%，采用灰岩骨料替换石英砂岩骨料，温度应力就可减小近一倍。

本工程所用胶凝材料采用散装42.5级普通硅酸盐水泥。

2.1.3 采用非常态混凝土，合理选择配合比

闸底板为C25混凝土，有抗渗、抗冻要求，其抗渗等级为W 6，抗冻等级为F100。选用粒径较大、级配良好的粗细骨料，做好级配设计，闸底板混凝土采用三级配混凝土。通过试验合理选择混凝土的配合比，降低水灰比，减少水泥用量，以降低水化热。

2.1.4 加入适量粉煤灰及外加剂

通过试验合理掺加粉煤灰、新型减水剂，以减少单位水泥用量，降低水化热，改善混凝土的和易性。加强振捣，以提高混凝土的密实性和抗拉强度。

2.1.5 预埋冷却水管

在底板内预埋冷却水管，设置循环水池，通入循环冷却水，进水口与出水口温差控制在10℃以内，强制降低混凝土水化热温度。冷却管布置二层，选用φ32钢管，距底板顶面和底面距离均为0.5m，每层水管间距1.0m。

2.1.6 采取蓄热保温养护

闸底板及闸墩混凝土浇筑后，采用塑料薄膜、保温毡等材料及时对闸底板上表面及闸墩四周凌空面进行覆盖保温。闸底板混凝土浇筑期间在2009年元月份，而元月正是最寒冷的月份，闸底板混凝土浇筑后除考虑正常覆盖外还于底板上部搭设暖棚，暖棚内置煤炉升温，以减少混凝土内外温差。暖棚搭法如下：每幅底板混凝土浇筑完成后，沿底板四周用钢管搭设房架，房架高度（考虑墩身插筋长度）按3m控制，房顶起脊高度1.5m，屋面坡度为1：5.4，屋架搭成后用加厚彩条布从外围覆盖，确保覆盖严实。煤炉置于棚内底板面上，煤炉按2排（顺水流方向）、每排8个，排距6m，间距3m。

2.1.7 加强温控监测

本工程采用便携式JDC-2型建筑电子测温仪（由测表、探头、测温线组成），测量混凝土内外温度。每幅底板布置4处测温点：在底板轴线（顺水流方向）位置距上下游各8m处布置两处，探头埋深1m,距底板两侧40cm再布置两处，探头埋深50cm；边墩在98.6m～103m高程以及103m～109m高程顺水流方向墩中心、距两侧40cm处各布置一处测温点，中心位置探头埋深1.5m，两侧探头埋深50cm。

测温时间从混凝土浇筑后8～10h开始，混凝土浇筑后5d内每4h记录1次测温结果，5d后每8h记录1次，亦可根据混凝土内部的温度变化情况随时调整测温次数，以确保测温工作的连续性和可靠性。混凝土中心温度与表面温度、表面温度与大气温度的差值以25℃为警戒线，控制在20℃左右，保持降温速率1.5℃/d，1～7d每日统计、通报测温结果。在测温过程中，若发现温差超过25℃时，及时升温或延缓拆除保温材料，以防止混凝土产生温差应力和裂缝；如测温显示混凝土内外温差可能＞25℃，则立即加盖草袋一层；气象预报显示有雨雪时，在草袋上加盖薄膜一层；当中心温度降至与大气平均温度相差24℃以下时，撤除保温层，进行洒水养护，发现异常情况及时调整养护措施。

2.2 闸墩混凝土施工温控防裂技术措施

2.2.1 常规温控防裂措施

闸墩混凝土施工所采取的常规温控防裂措施与闸底板混凝土施工相同。

2.2.2 预埋冷却水管

边墩103m高程以下埋设两排竖向冷却水管，排距2m，每排水管之间的距离为1m，第一排水管距边墩迎水面混凝土面和上下游混凝土面均为0.5m，选用φ32钢管。

2.2.3 混凝土连体浇筑

为有效防止闸墩混凝土浇筑后出现应力裂缝，根据类似工程的施工经验，在浇筑闸底板混凝土的同时将闸墩浇筑高度≥100cm的混凝土，以改善闸墩变形约束条件，降低底板强约束区部位闸墩拉应力,以不出现裂缝。墩模板与底板模板转角处要预留排气孔，防止拆模后混凝土出现蜂窝或麻面。

2.2.4 设置闸墩膨胀混凝土加强带

现浇混凝土结构随着降温和收缩的产生，温度收缩应力从结构的两端向中间逐渐增大，混凝土结构的中间部位收缩应力最大，当最大温度收缩应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土结构就从中部开裂，影响工程质量。为了既防止超长混凝土结构的开裂，又能减免后浇缝，影响控制工期，本工程在闸墩设置膨胀加强带。

2.2.4.1 膨胀加强带的作用

膨胀混凝土在结构硬化过程中产生适当膨胀，在钢筋和临位的约束下，在混凝土中建立起一定自应力，这样在膨胀加强带部位建立起的自应力，对温度收缩应力具有一定的补偿能力，防止超长结构的开裂。

2.2.4.2 膨胀加强带的设置及施工

根据本工程泄洪闸闸墩的结构特点，将本闸墩在顺水流方向中间位置各设置一条膨胀混凝土加强带，带宽度按1.5m，带的两侧铺设密孔铁丝网，并用横竖钢筋φ16@200加固，目的是防止两侧混凝土流入加强带。施工时，带外仍用闸墩设计混凝土浇筑，浇筑到加强带时，改用膨胀混凝土，其强度等级比两侧高C5等级，浇筑到另一侧时，再改用闸墩设计混凝土浇筑。如此循环，连续浇筑到闸墩顶部。

2.2.4.3 膨胀混凝土配合比设计

配合比设计委托有资质的试验室进行设计

2.2.4.4 施工注意事项

图1 闸墩膨胀带布置图（图中单位m m）

现场拌制必须按确定的膨胀混凝土配合比投料，尤其是膨胀剂不得少掺或误掺，要派技术人员加强监督；计量装置必须准确，开盘前要检验校正，使用中要进行校核；混凝土搅拌时间要比普通混凝土延长30s，出盘混凝土温度宜＜30℃；塌落度要满足施工要求，浇筑时间间隔不宜超过1.5h，低温下掺早强减水剂或防冻减水剂；浇筑时混凝土的自由落距应控制在2m以内，振捣要均匀、密实、不欠振、不过振；混凝土终凝前，要反复抹压，防止表面裂缝出现；浇筑后的养护非常重要，应根据气温情况，及时浇水养护，使混凝土外露面始终保持湿润状态，养护期≥14d；负温施工要保证混凝土入仓温度＞5℃，浇筑后立即用塑料薄膜和保温材料进行保温保湿养护。

3.结语

在溢洪道闸室混凝土浇筑的过程中，严格按照上述方案组织实施，有效地避免了有害裂缝的发生，实践证明所采取的措施是正确的，也为今后同类工程提供了有益的参考。