引江济淮工程泵站混凝土温控防裂措施分析

赵 盼，闫 帅，范亚昆

（1.山东大禹水务建设集团有限公司，山东 济南 251000；2.山东润鲁工程咨询有限公司，山东 济南 250109）

引江济淮工程是集城镇供水、发电、灌溉、防洪除涝等于一体，同时兼具经济发展的大型水利调运工程。其中，菜子湖段原以菜子湖为主要输水，对湖泊实际的运行水位造成一定影响。2020年，根据国家水利局和交通局统一部署，引江济淮输水工程一期菜子湖影响处理工程开始施工建设。建设内容包括土方开挖、新建泵站、启闭机房等项目，其中，重建泵站15座。泵站工程主体结构型式为现浇钢筋混凝土结构，施工工期紧、精度高、难度大、交叉施工项目多，且受地下水位影响，除了必须要满足强度等级、体积稳定性、抗渗性和耐久性要求外，泵站工程混凝土温控防裂措施，是施工的重点和难点。本工程涉及重建泵站15座，施工期间经过当地高温汛期，现浇钢筋混凝土施工过程，需要从原材料的选用、配合比、施工组织以及施工作业等环节，制定高温专项施工方案并采取有效措施，控制混凝土裂缝。

1 原材料控制

1.1 原材料温度

泵站施工期经过当地高温季节，白天最高气温可达32.9℃，为避免混凝土出机温度过高，水泥仓、砂石料堆做遮阳防晒处理，砂石料高堆深取法使用，堆高8～15 m。选用低水化热水泥且出炉一个月以上，入搅拌机温度低于40℃，砂石料做喷水降温，入搅拌机温度应低于28℃，并备足一次整仓用量。拌和水的水箱和水管要遮阳并做隔热设施，入拌和机水温控制在12～15℃，必要时，在搅拌水中加入碎冰降低水温。

1.2 混凝土的配合比

泵站施工使用的混凝土，不仅要具备一定的强度要求、抗渗、抗风化和耐久性，而且要保证施工和易性。最终配合比和拌和时间，由试验室结合现场水泥、骨料和水的情况设计得出，现场拌和混凝土试块。为了降低混凝土的内部温升，在确保混凝土的强度和耐久性前提下，最低限度的掺加水泥量，并掺入适当的粉煤灰和减水剂，减少水化热。此外，还应掺入具有缓凝作用的外加剂，延缓混凝土的凝结时间，延长混凝土内部散热过程并改善和易性。

1.3 混凝土拌和

混凝土拌和采用强制式搅拌站，搅拌站料斗、皮带运输机和储水器等分别做了防晒措施，混凝土的拌和作业区域搭设遮阳棚，并选择傍晚开展拌和作业。在选择粗骨料的级配和砂率时，重点考虑了骨料的平衡与和易性等性能需求。结合当地的气候条件、运输过程、建筑钢筋含量和浇筑方法，尽可能选用最小的坍落度。拌制时，人工定量添加外加剂和胶凝材料，电子配料称量，水泥误差为±2%、骨料误差为±3%、水和外加剂误差为±1%。在拌和过程中，要根据气候信息，测定砂石骨料的含水量，适当调整拌和用水加入量，雨季时，要增加测量次数。拌和时间不应低于2 min。

1.4 混凝土运输和入仓

结合施工进度，该工程采用机动翻斗车、胶轮车作为远距离运输工具，垂直运输，采用2 m3混凝土吊罐和10 t汽车起重机。因施工期恰逢当地高温季，所有运输设备均做了防晒和保温措施。运输过程配备足够的施工人员和设备，减少转运的次数，缩短运输时间，保证混凝土浇筑作业的连续性。

混凝土入仓前，应洒水降低仓面温度，泵输送管道全长包裹厚毡布，定时人工喷洒水降温，控制温升低于1℃，防止离析。高温季节混凝土的入仓温度不超过28℃，非高温季节不超过20℃。控制混凝土入仓的自由落差＜2 m，特殊部位无法达到落差高度要求的，改用导管垂直运输，但输送管道做隔热降温措施。混凝土入仓后，人工立即平仓。对于墩墙等高度超过2 m的结构，采取挂串筒入仓方法，并在混凝土入仓后，及时完成平仓振捣作业，缩短混凝土的覆盖时间。

2 施工过程控制

2.1 浇筑及振捣

该工程选择在早晨、夜间或阴天进行泵站大体积混凝土浇筑作业，避开当天高温时段。同时，配足施工资源，统一调度指挥，加快浇筑速度，并将浇筑温升控制于1～2℃内。对于急赶工期的施工项目，高温时段作业应搭设遮阳棚，避免阳光直射。雨天施工时，在降雨量低于2 mm/h时，需做好作业面的遮挡和排水工作；降雨量超过2 mm/h时，需停止浇筑作业，已经入仓的混凝土，要立即平仓捣实并用雨布覆盖；恢复浇筑时，若混凝土表面尚未初凝，应请示监理人，并根据指示处理后继续作业，否则，应按照施工缝处理。

混凝土采用分层且连续浇捣方法，各层浇筑厚度控制在30～50 cm，每小时的浇筑厚度＜1 m；变形缝的设计宽度为2 cm，变形缝内添加闭孔泡沫板；施工缝做凿毛措施，表层凿除浮浆，再用清水冲洗表露石子。泵房留置的施工缝设钢板止水；泵站前池各结构块，应设置后浇带，在两侧结构完成浇筑且变形稳定后，后浇带采用高一个强度等级的混凝土浇筑；加强对结合部的振捣，避免漏振，上下层的浇筑间隔时长不超过初凝时间。

2.2 冷却通水

混凝土内部设置的冷却水管，采用直径为Φ50的薄壁钢管。薄壁钢管弯制成“S”形，再沿墙体水平方向均匀布置，竖向的间距设置为1 m。每根冷却水管的长度应小于250 m，并在进、出水口端设置调节阀和水箱，形成一套循环输水系统，进水口水箱引入现场地下水，水温约18℃。钢管应绑扎牢固并做保护，在混凝土浇筑时，要防止偏离或损坏。冷却水管布置完成后，进行试通水并逐根检查接头和出水情况。

混凝土浇筑完成后，其内部温度超过20℃时，立即通水冷却。将进水口水箱内冷却水由进水管注入边墙冷却水管内，控制管内水流速于0.6～0.7 m/s，出水口排至出水口水箱。利用进水阀门的开度，控制进出水的流速，温差控制在4～6℃，每间隔24 h，调换进出水流方向。同时，要注意监控混凝土内外温差，当温差＜15℃时，应停止供水冷却。另外，混凝土内部温度，在浇筑完成后20～64 h内便可达到峰值，此时混凝土的内外温差最大，抗裂能力也最差，表面易发生裂缝，需加强保护措施。

2.3 封闭冷却水管

当停止冷却后，应利用压缩空气将钢管内的滞留水吹净，灌入掺有防渗和抗裂剂的水泥砂浆，待水泥砂浆彻底排除管内气体后，关闭两端阀门。在水泥砂浆凝固后，拆除钢管两端阀门，在根部凿深约5 cm，切除多余的管子。用钢片封闭钢管端部，并用水泥砂浆修补至混凝土的表面。

2.4 混凝土养护

本工程采用蓄热法进行混凝土结构养护，在混凝土结构表面覆盖塑料布，减缓混凝土热量的散发速度，使其逐渐硬化。在混凝土的养护期间，应备足材料，以防气温突降或干燥等。高温天气时，浇筑完成后2～3 h内，开始对混凝土结构表面洒水保持湿润。若蒸发过快，应覆盖湿麻布片或塑料布，湿麻布内要有凝结水。

混凝土浇筑完成并间隔3～5 d后，检查混凝土内外温差和结构试块的强度，在温差低于20℃且试块强度大于3.5 MPa后，开始混凝土结构的拆模作业。拆模后，墙、柱和梁板等部位的混凝土，需覆盖塑料薄膜和无纺布，底板表面需覆盖一层塑料薄膜和两层无纺布。水流道侧面混凝土结构，可适当延迟拆模，以提升早期的养护效果，后期拆除，需喷涂养护剂并挂帘遮盖。

养护期间，需要监测混凝土浇筑块体的内外温差、升降温速度以及环境温度等，设置测温孔并编号，测温点应设置于外表与中心及端头部分等危险处。测温时，温度表要采取措施避免与外界气温接触，留置测温孔内的时间应超过3 min，每昼夜测量4次。同时，要注意检查混凝土结构的覆盖情况，如果混凝土的内外温差＞25℃时，要提升冷却水的流速，增加覆盖保温材料等。

3 泵站混凝土温控防裂效果

通过对已完工的部分泵站养护期观测及拆模后检查，泵站混凝土的主体结构，没有发生裂缝现象，证明了上述混凝土高温期间施工裂缝控制措施有效，既保证了工程质量，又节约了工期。高温汛期，泵站工程的底板、流道等重要部位混凝土质量要求较高条件下，通过对施工中的原材料使用、拌和、运输、入仓、浇捣和养护等环节合理控制，混凝土的结构强度、外观质量等，都达到了设计标准和规范的要求，温控防裂措施有效，为引水系统的日后安全运行提供了保障。