船闸现浇导航墙大体积混凝土施工质量控制

李森昌 中交四航局第三工程有限公司

于方 中交四航工程研究院有限公司

1.引言

在水利工程建设中经常会涉及大体积混凝土，其质量控制会关系到结构的使用安全性，因此需要对施工期间的质量进行严格把控。从大量的工程实践中可知，大体积混凝土开裂的主要原因是混凝土的导热性能较差，胶凝材料水化产生的大量水化热会使混凝土中心温度急剧升高，造成混凝土内外温差较大，产生过大的温度应力，当温度应力超过混凝土的极限抗拉强度时，结构就会不可避免地出现裂缝。如何对大体积混凝土结构进行有效的温控一直是水利工程施工中的核心问题，所以需要在施工阶段进行一系列温控防裂措施，从而保证混凝土的施工质量。本文总结了江西万安枢纽二线船闸大体积混凝土品质工程成效，介绍万安枢纽二线船闸现浇导航墙大体积施工过程的混凝土质量控制技术应用情况，以期为以后类似工程建设提供借鉴与参考。

2.工程概况

万安枢纽二线船闸地处赣江中上游，上离赣州市95公里，下距井冈山航电枢纽坝址35.8公里，作为千里赣江第一闸，有着位居世界前十、全国前五的超高水头单级船闸，是万安水电站枢纽工程的一个重要组成部分，对于实现赣江全线Ⅲ级航道通航的目标有着非常重要的意义。船闸的规模为180m×23m×4.5m（长×宽×槛上水深），设计混凝土量为91万m3。为实现争创国家级优质工程奖、省部级“品质工程”示范项目、省部级“平安工地”冠名的目标，对船闸大体积混凝土的质量控制要求极高。

万安枢纽二线船闸工程的导航墙混凝土的质量控制主要通过原材料、钢筋加工及安装、模板制作及安装、混凝土配合比设计及优化、混凝土拌制及运输、浇筑工艺、温控防裂措施、养护等方面进行。

3.原材料准备及加工

对于原材料必须经过供应商、物资部、质检部、试验室四方共同验收，经验收合格后才能给予进场。原材料进场后，在使用前必须在监理工程师见证下，经试验室取样检验合格后方可投入使用。

3.1 骨料堆放

设置专门的骨料棚对骨料进行统一堆放，棚内进行合理分仓，各骨料仓设置编号及材料标识牌，并及时进行试验检验和更新标识牌，以确保工程所用材料满足规范标准。同时骨料备料仓内需标注骨料堆放标线，控制骨料堆放的高度，防止骨料串料影响混凝土配合比。

3.2 钢筋加工及安装质量控制

现场建设有钢筋智慧加工配送中心，钢筋智慧加工配送中心配置全新智能化加工生产设备，设置钢筋笼加工、机械连接套丝、弯曲及弯箍3条生产线。配置数控棒材剪切线2套，可对大直径、高强度钢筋棒材进行切断作业，自动化程度化生产，加工精度高，工作效率高，确保施工生产需求及半成品质量。配置钢筋笼滚焊机1套，可生产制作直径300～1500mm、长度12～27m的钢筋笼，简单化加工工艺，节省人力，确保钢筋笼的生产效率，提高质量。配置数控钢筋弯曲中心2套，可弯曲直径为10mm～32mm的钢筋，最大弯曲角度180°，可双向自动弯曲钢筋，一次性弯曲多根钢筋，平均日加工量6800根，具有智能测试功能，提高钢筋半成品的几何尺寸精度。配置全自动锯切套丝打磨生产线2套，锯切宽度为500mm，可套丝直径16～40mm的钢筋，全自动完成钢筋锯切、墩粗、套丝、打磨工艺，确保钢筋锯切套丝打磨的精确度。配置七轴盖梁骨架片焊接机器人1套，工作半径1510mm，焊丝直径0.8～1.6mm，可支持摆动焊、点焊、鱼纹焊等多种焊接模式，焊接效率高、精度高，保证高要求的焊接质量。钢筋智慧加工配送中心采取封闭式钢结构，可以使钢筋加工不受环境条件影响，内部设置2台5t的桁吊，4m宽度道路，满足钢筋原材料和半成品装卸要求。

钢筋半成品统一由钢筋智慧加工配送中心加工配送，套筒连接钢筋端头采用帽盖保护，避免损坏丝纹，保证套筒连接的质量。钢筋半成品按单天用量配送至施工现场，统一规划堆放，上盖下垫保护，有效保证钢筋半成品的质量。

使用外购蝶形保护层垫块，确保规格统一，统一室内仓库存放，质检员每周1次对保护层垫块进行质量抽检，每类每次不少于6个，确保保护层垫块质量。保护层垫块按单天用量配送至施工现场，保护层垫块运输要轻拿轻放避免损坏，使用前要对保护层垫块进行筛选，杜绝使用不合格的保护层垫块。拉线划线定位保护层垫块位置，使用统一长度的扎丝进行绑扎牢固，确保后序施工中保护层垫块不产生偏移，布设的垫块数目不少于4个/m2。

用全站仪高精度测量放线定位钢筋骨架位置，在钢筋骨架的纵向、横向及竖向使用限位器定位钢筋位置，保证钢筋间距及钢筋保护层厚度，确保钢筋骨架的几何尺寸准确。采用脚手架进行高处钢筋绑扎装设，杜绝攀爬钢筋，并用辅助钢筋固定钢筋骨架，确保钢筋骨架不变形，保证钢筋骨架整体质量。采用钢筋套筒连接取代焊接工艺，确保钢筋位置准确，保证钢筋保护层合格。严格控制模板安装的定位，模板即将安装到位时放慢安装速度，避免碰损保护层垫块。模板安装完成后，对安装好的保护层垫块进行检查，确保保护层垫块完好无损及位置准确。振捣时严格控制振捣棒的落点位置，距离钢筋要在10cm～15cm之间，禁止振捣棒碰触钢筋，避免钢筋保护层垫块位置发生偏移。

3.3 模板制作及安装质量控制

采用普通大型钢模板，由大型厂家设计制作，保证模板强度、刚度、稳定性满足大体积混凝土施工需求。船闸迎水面模板采用不锈钢面板组合钢模板，既美观大方，又保证船闸迎水面混凝土外观质量。模板采用无棱化模板设计，降低拆模时损伤混凝土结构边角风险，保证混凝土边线顺直。在斜面模板处合理开孔，有效保证混凝土振捣密实，保证斜面混凝土外观质量。

模板安装前，模板内面均匀涂刷优质水性脱模剂，脱模剂涂刷后贴塑料薄膜保护，在混凝土浇筑前再清除塑料薄膜，避免混凝土浇筑前的施工污染模板，保证拆模方便快捷及混凝土外观质量。斜面模板除合理开孔外，在斜面模板内面贴透水布，确保混凝土浇筑时气泡能快速排出，保证斜面混凝土的外观质量。

使用全站仪、水准仪高精度测量定位模板安装位置，弹线、拉线、吊线安装。下层混凝土浇筑时预埋台型螺母，钢模板水平安装在预埋好台型螺母上，利用台型螺母加固模板脚，顶部采用型钢对拉。模板采用全螺栓拼装连接固定，避免焊接造成模板变形。模板拼缝、模板与旧混凝土面接触处贴统一规格止浆条，防止漏浆出现砂斑砂线。

混凝土浇筑过程中，安排两名模板工进行值班，负责检查模板质量情况，及时调整螺栓、拉杆的松紧度，保持模板安装的精度与验收时一致，确保混凝土的外观质量。

4.配合比设计及优化

混凝土配合比的优化设计是减少混凝土收缩的主要手段之一。添加高性能减水剂也可以明显地减少混凝土的收缩，是工程实践中的有效技术措施。

采用普通硅酸盐水泥P·O 42.5，比表面积控制在300～380m2/kg范围；混凝土设计强度等级为C30，设计坍落度120±20mm，抗渗等级为W6，抗冻等级为F50；采用Ⅱ级原状粉煤灰和S95矿渣粉；细骨料采用中粗河砂，细度模数为2.6～3.0；粗骨料最大公称粒径不超过80mm，使 用5～20mm，20～40mm，40～80mm卵石三级配；选用外加剂为缓凝型高性能减水剂。依据各种原材料的性能，由工地试验室进行配合比试拌，进行模型试验，优选出和易性及力学性能满足要求的混凝土配合比。

在导航墙混凝土浇筑前，选取有代表性的部位埋设测温探头，测量混凝土的内部温度，监测混凝土的中心最高温度、内表温差、降温速率等温控指标是否符合规范要求，并通过温度监测数据分析优化配合比。

5.大体积混凝土施工中温度裂缝控制措施

根据本工程特点，联合科研院所大体积混凝土温控技术人员针对本项目混凝土的裂缝控制进行研究，制定了万安项目大体积混凝土系列温控措施。

5.1 原材料存放

水泥、粉煤灰及矿渣粉原材料统一罐内存放，罐体外表涂刷浅色油漆，罐体顶部及外壁装设自动喷雾系统，以降低水泥、粉煤灰及矿渣粉的温度。外加剂在封闭的搅拌站内遮阳罐体存放，避免外加剂因暴晒导致的温度升高。骨料统一在封闭厂棚内的备料仓堆放，厂棚顶内部设置自动喷雾系统，控制骨料在搅拌前的温度不超过32℃。

5.2 大体积混凝土拌制及运输

混凝土的出机温度、拌制、运输等都是影响大体积混凝土温度应力的重要因素，因此需要对该过程进行严格的把控。

图1 模板施工过程

搅拌站采取全封闭智能化管理，配置HZS180搅拌站4套，每套混凝土理论生产率为180m3/h，每套生产线配2个500t的水泥罐、1个500t的粉煤灰罐，1个500t的矿粉罐，1个100t的膨润土罐，可满足高锋期每月5万m3混凝土生产能力。配置2套制冷系统，包括片冰机组和冷水机组。片冰机组的型号为FIP63E，类型为集装箱式，冷凝方式为蒸发冷型，每24小时可制冰63吨，可靠性高，维护方便。冷水机组的型号为CW600E，每小时可制得25吨温度≤1℃的冷水。在夏季通过冷水机组对拌合用水进行冷却，将拌合水温度降至5℃左右，然后使用片冰机组再加入碎冰搅拌，以控制混凝土的出机温度。

混凝土运输车罐体统一包裹罐衣，混凝土运输车装料前，对罐衣进行洒水湿润降温。混凝土统一采用混凝土运输车运至施工现场，选择合理运输路线，尽量缩短运输时间，出料口与浇筑点距离约为600m。安排专人现场指挥车辆，避免等车待料导致混凝土升温。在气温较高时，在混凝土卸料点的附近设置浇水点，安排专人用水管向混凝土运输车罐体表面淋水降温。

5.3 大体积混凝土浇筑工艺

浇筑时间尽量避开中午温度较高时开盘浇筑，充分利用早晚、夜间及阴天进行，避免日照，缩短混凝土暴露时间，在浇筑区域周边设置雾化炮机，降低周边环境温度。

大体积混凝土浇筑采用胎带机入模，方便快捷，保证上下层混凝土有足够的时间溶合。混凝土浇筑时，采用水平分层、逐层到顶的方法，每段浇筑高度不大于3m，每层厚度不大于500mm，振捣上层混凝土时，插入下层混凝土50mm左右。混凝土摊铺长度以上层混凝土摊铺时下层混凝土未初凝为准，不得随意留施工缝，避免出现施工冷缝。根据混凝土浇筑部位的不同，采用小型号振捣器振捣模板周边混凝土，采用大型号振捣器振捣结构中部混凝土，更有效的保证混凝土实体及外观质量。

图2 混凝土外观

在模板外侧装设自动喷雾系统，降低模板温度，防止混凝土产生温度裂缝。平行模板内面布设金属扩张网，防止出现有害裂缝。在每仓混凝土上下50cm范围内掺入聚丙烯单丝纤维和聚丙烯仿钢纤维，防止出现有害裂缝。

5.4 大体积混凝土养护措施

养护阶段也是控制大体积混凝土裂缝发展的重要阶段，实施较好的养护措施能对混凝土进行保温保湿从而降低内外温差，有效降低温度应力。

混凝土浇筑完毕结硬后，顶面采用土工布覆盖保湿养护。侧面模板拆除后，在侧面顶部装设自动喷淋系统养护，避免产生温度裂缝，保证混凝土实体质量。在气温开始下降时，推迟拆模时间。当日平均气温低于5℃时，采用塑料薄膜包裹后再覆盖一层土工布保温，在混凝土养护期内始终保持表面湿润。

养护结束后，精细混凝土顶面标高放线，拉线做好收面的平整及线条。拉线弹线凿毛范围，接茬面边缘预留5cm不凿毛，避免混凝土棱角受损。采用人工凿毛，靠近棱角边沿处采用鑽子人工凿毛，用高压水冲洗凿毛面混凝土渣，确保上下两层混凝土粘结良好。

6.结语

通过原材料管控、混凝土配合比优化、大体积混凝土温控等系列控裂措施的实施，万安枢纽二线船闸现浇导航墙混凝土外观质量好，边线顺直、表面光滑平顺，无明显色差、无蜂窝麻面、无砂斑砂线等质量通病。实体回弹强度合格率100%、混凝土钢筋保护层合格率100%、迎水面平整度合格率100%、迎水面竖向倾斜合格率100%，现浇导航墙混凝土质量达到优质标准。