小中甸水利枢纽大体积混凝土施工措施

赵光龙，李国林，李晓松，李云飞，李亚周，浦 锐

渊云南建投第一水利水电建设有限公司袁650217袁昆明冤

云南省迪庆州小中甸水利枢纽工程区位于海拔3237m以上，流域内地势高低悬殊，高山积雪终年不化。上游气候严寒，据气象站资料，年平均气温为5.4℃，最低气温为-25.4℃，最高气温为25.1℃，最低月平均气温为-2.4℃。下游河谷地区，春秋两季气候温和，夏季炎热，冬季不积雪，最高气温可达30℃以上，最低气温约-15℃左右。大坝混凝土要求满足强度、抗渗、抗冻、抗浸蚀、抗冲刷、抗热、抗裂等性能的要求。由于本工程项目地处高海拔高寒地区，有效施工时段较短，在工期紧张的情况下采取了低温季节施工措施，实施过程中通过不断地分析总结，提出了一些技术改进措施，取得了良好的效果。

一、低温季节施工技术要求

本工程地处高海拔严寒地区，混凝土施工期为每年3月—11月，每年12月—次年2月停止混凝土浇筑施工。2013年气温较往年相对偏低，即11月份最低气温达-13℃，白天最高温度达20℃，对混凝土施工造成了极大的影响。根据要求，需要开展低温季节施工，为保障混凝土浇筑质量，分析提出了主要控制技术要点：严寒地区混凝土施工“蓄热法不宜低于5℃”，考虑运输损失，本工程设计提出出机口混凝土温度不低于15℃、浇筑温度不低于5℃、老混凝土表面（仓面）温度不低于3℃、拆模养护温度保证、养护持续时间等要点进行控制。

二、高海拔地区低温季节大体积混凝土施工措施

1.混凝土出机口温度保证措施

（1）拌和用水温度控制

结合工程本地白天气温较高、夜间气温较低的天气情况，原则上计划施工时段为白天时段。依据实测温度较高的情况下混凝土浇筑过程中不必对拌和用水进行加热，拌和供水系统布置加热锅炉及水箱，水箱采用粘贴2层保温泡沫板对整个水箱进行保温。水温较低时采用锅炉对拌和用水加热的施工措施。具体为：当混凝土出机口混凝土温度低于15℃时启用拌和用水加热系统对拌和水进行加热，加热后水温控制在65～85℃。在拌和站严格控制出机口温度并将混凝土出机口温度控制在15℃以上，确保混凝土浇筑温度大于5℃。

拌和用水温度根据以下公式结合实测砂石料温度、外界温度及入仓温度确定。

式中，T0为混凝土出机温度，℃；Tp为混凝土出机温度，℃；Ta为混凝土出机温度，℃。兹为温度损失系数其值取决于各种倒运次数、运输距离和保温条件。在一般情况下装卸倒运一次兹=0.032 t，t为浇筑时间。

式中，t混为混凝土混合材料混合温度，℃；t口为混凝土出机口温度，℃；t内为拌和楼或搅拌站内气温，℃；兹为温度损失系数。

混凝土拌和材料实际混合温度t混可用热平衡原理计算。

根据实测统计气温并确定施工时段为上午10时至22时。据实测并统计：此时段拌和站室内温度为5～-5℃；砂的温度范围在3～5℃；碎石的温度范围在1～5℃；粉煤灰、水泥温度为8℃；砂含水率为2%，碎石含水率为0%；通过经济对比设定混凝土拌和用水温度范围 65～85℃；以C9015W4F50混凝土为例进行混合料温度计算，配合比用量见表1；计算得到各种温度参数见表2。

表1 配合比材料用量 单位：kg

表2 各种温度参数 单位：℃

通过分析计算，按照施工区温度条件统计及经济比选，在介于温度条件1和温度条件2的施工条件下，控制拌和用水水温在65～85℃能满足保证混凝土出机口温度达到15℃以上，考虑运输过程损失，混凝土浇筑温度实测大于8℃，符合设计要求，同时供热措施方案经济合理。

（2）砂石料

在堆存砂石料过程中采用集中分仓堆存，堆存厚度不低于5m，通过增加料堆厚度达到砂石料保温的效果。在开盘浇筑前将表面结冰结块的砂石料清除并实测砂石骨料温度确定拌和用水温度后方能开盘浇筑。

（3）抽水管路防止结冰措施

夜间温度较低，抽水管路早晚处于冰冻状态，结合现场施工条件采取增加一套抽水管路设施，为避免管路内水产生冰冻，每天晚上降温前对增加的水泵与管路接头进行拆除，让其管路内水流干，次日进行管路安装抽水供拌和站使用，确保在浇筑时能正常供水。

2.混凝土运输保温措施

根据本工程两套拌和系统45 m3/h的生产能力计算，混凝土运输车辆7.5 m3/车，为避免混凝土在运输过程中温度损失，配备足够的混凝土运输车辆，保证及时运输至仓面进行浇筑。本工程混凝土运输距离较近，混凝土能及时运输至仓面浇筑，运输过程中混凝土温度损失不大，到仓面实测温度大于8℃，符合浇筑要求。

3.混凝土浇筑仓面保温措施

（1）仓面清扫准备

根据实际情况用水冲洗仓面作好准备工作，仓面积水不可避免地在仓面结冰无法浇筑。为此，仓面冲洗采取高压水冲洗后及时用空压机将仓面积水吹干，具备高压风清理的仓面直接采用高压风进行清理备仓，并在浇筑前对有冰块部位提前2小时采取火炉局部生火提高混凝土表面温度使老混凝土温度升至正常温度，满足浇筑条件。

（2）暖棚搭设措施

混凝土浇筑完成应及时采取保温措施，本工程采用简易暖棚对新浇混凝土进行保温。根据工程实际在浇筑完成后快速进入混凝土保温程序，以方便安装拆卸、经济合理为原则，暖棚主要采用现场设备材料拼装搭设，主要材料为Φ40钢管、1.2 m高的油桶以及厚塑料布。以1.2 m高油桶作为立柱，间排距为5 m，采用Φ40钢管作为横梁固定于油桶上，在顶面及四周用厚塑料布封闭。

4.混凝土保温

（1）混凝土浇筑过程中保温

在浇筑过程中，浇筑好一段后及时采用泡沫保温板覆盖，覆盖保温板的同时搭设临时暖棚架，在浇筑完成后用三防布对临时暖棚架进行封闭。

（2）浇筑好混凝土的保温养护措施

混凝土浇筑后采用双层泡沫保温板覆盖，并搭设临时暖棚，白天由于气温较温和，不单独采取措施提供热源，夜间对完成浇筑的混凝土在暖棚内主要采用2 kW电炉进行升温，每200 m2的仓面配备电炉15～20只。为防止停电等意外情况发生，配备碳火炉及焦炭作为备用升温措施，炭火炉上覆盖钢板。在暖棚内设置3个测温点监测棚内温度，暖棚内温度控制在5～10℃，电炉或火炉开启数量根据棚内温度确定。在晚间模板四周用碘钨灯进行加热保温，按每3 m碘钨灯数量控制在1盏的密度来确定。对暖棚内加热保温持续时间不少于5天或根据规范要求大体积混凝土允许受冻强度不应低于7.0 MPa控制。

5.拆模后混凝土保温措施

①考虑到模板对混凝土表面有一定的保温作用，同时混凝土自身水化热与外界温差较大，特别是高海拔低温季节时段把握好拆模时机尤为关键。混凝土拆模时，混凝土与外界的温差应不超过25℃，最好在一天温度最高的13～15℃时，同时要加强保温措施，并做好混凝土养护工作（养护是大体积混凝土施工中一项十分关键的工作）。 低温季节养护主要是保持适宜的温度，以便控制混凝土内表温差，促进混凝土强度的正常发展及防止混凝土裂缝的产生和发展。根据工程的具体情况，应尽可能多养护一段时间，拆模后立即回土或覆盖保温板保护，同时预防近期骤冷气候影响，以控制内表温差，防止混凝土早期和中期裂缝。大体积混凝土的养护，不仅要满足强度增长的需要，还应通过人工的温度控制，防止因温度变化引起混凝土开裂。

②对于混凝土的永久外露面，拆模后应立即设永久保温，必要情况下过冬后继续施工时拆模。廊道洞口及孔洞结构的孔口在低温季节予以封闭，防止空气对流。本工程采用30 mm厚聚苯乙烯泡沫保温板防护，外保温材料选择时应注意不吸水、不透水、不透风、阻燃性较好、方便裁剪、无毒无害、不易粉化等性能指标。

③保温层揭开应满足:日平均气温不小于3℃、遇气温骤降或有降雪天气揭开时间应适当推迟。

④为了保证混凝土保温养护措施有效实施应成立专业保温养护班组，专门负责养护保温工作。项目部还成立领导小组负责落实检查保温养护工作的落实，并要求施工期间做好温度观测和记录。

混凝土施工质量的好坏是影响工程优劣的关健环节，因此在本工程高海拔低温季节施工混凝土质量控制成为该时段施工的重点，在施工过程中对混凝土浇筑关键工序（原材料温度控制、混凝土拌制、运输、入仓、平仓、振捣、保温养护）进行跟踪检查，对施工过程中遇到的情况及时协调解决，确保混凝土施工的整个过程处于可控状态。

三、低温季节施工质量控制

在高海拔高寒地区，结构物混凝土除了应满足强度、抗裂、抗渗等要求外，对抗冻性能要求也很高。在满足工期的情况下采取有效的低温季节施工措施是保证混凝土性能指标及结构物质量达标的关键。实施过程中通过试验、分析、总结等方法控制措施的有效实施，并对单元结构物增加现场取样进行同等条件下养护试验，对混凝土试件7天、28天、90天性能进行试验，表明7天强度指标稍微偏低，最终28天、90天指标符合设计要求。 ■