船閘大體積實(shí)心閘墻混凝土施工質(zhì)量控制

蔡微燦

【摘要】本文結(jié)合錢塘江中上游衢江（金華段）航運(yùn)開發(fā)游埠船閘工程實(shí)例，針對混凝土外觀質(zhì)量及裂縫控制，通過混凝土原材料控制，施工技術(shù)措施及管理措施等方面的實(shí)施，提出了閘墻混凝土的施工質(zhì)量控制要點(diǎn)，并指導(dǎo)后續(xù)施工。

【關(guān)鍵詞】大體積；閘墻；混凝土；施工控制

1、工程概況

錢塘江中上游衢江（金華段）航運(yùn)開發(fā)游埠船閘按四級航道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，船閘由上、下閘首、閘室及上下游引航道等組成，總長為1458米，船閘結(jié)構(gòu)及水深滿足1000噸級船舶通航要求。船閘主要工程結(jié)構(gòu)形式如下：船閘采用整體塢式結(jié)構(gòu)，上閘首平面尺度為38× 42.5m，下閘首平面尺度為30×42.5m，閘室結(jié)構(gòu)有效尺寸為280×23×4米；船閘上、下游引航道直線長度均為450m，通航凈空高度不小于7米。

其中閘室采用鋼筋混凝土整體塢室結(jié)構(gòu)，閘室有效長度為280m，每15m設(shè)置結(jié)構(gòu)段，實(shí)心閘墻高度12m，寬度3m，分層分段進(jìn)行混凝土澆筑，混凝土澆筑采用吊罐法，共需完成砼澆筑約2萬m3，根據(jù)高度及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為3層，第一層為底部倒角，高度為2m，第二層和頂層澆筑高度均為5m，一次性澆筑。

2、混凝土原材料控制

2.1原材料選擇

水泥：南方諸葛P.O42.5普通硅酸鹽水泥，該水泥屬中低熱水泥；粉煤灰：浙能蘭溪發(fā)電有限公司Ⅱ級粉煤灰；粗骨料：取自衢江河道卵石，粒徑5-20mm，20-40mm連續(xù)級配，由現(xiàn)場篩分系統(tǒng)破碎篩分而成；細(xì)骨料：取自衢江砂石料，由篩分系統(tǒng)篩分，并混合摻用機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)2.52；外加劑：上海高鐵的引氣型減水劑（減水率為23%）。

工程所用粗細(xì)骨料均由現(xiàn)場砂礫料破碎篩分形成，在篩分工程中經(jīng)由3道水池過濾，因此剛篩分處理的骨料，特別是細(xì)骨料含水率較大，骨料篩分完成的先后時間及頂部和底層細(xì)骨料的含水率均不一。解決措施如下：1、及時測定骨料含水率，根據(jù)骨料含水率調(diào)整配合比，控制塌落度；2、混凝土澆筑同時盡量暫停骨料篩分，確保骨料含水率穩(wěn)定；3、增加存料場地，設(shè)置遮陽棚避免日曬雨淋。

3、夏季施工措施

高溫季節(jié)施工首先充分利用早晚及夜間的低溫時段進(jìn)行混凝土澆筑。因砂、石、水的溫度均受氣溫影響，影響澆筑溫度的的因素可以概括為：①原材料溫度；②攪拌、輸送、澆筑、振搗過程中的升溫；③新拌混凝土與環(huán)境介質(zhì)之間的熱交換。其中，原材料溫度直接決定了澆筑溫度的高低。在混凝土原材料中，砂、石的比熱較小，但占混凝土總質(zhì)量的80%左右；水僅占混凝土總質(zhì)量的6%左右，但其比熱較大。因此，降低混凝土溫度的有效方法是冷卻骨料和水，其次為冷卻膠凝材料。

3.1攪拌用水制備

攪拌用水由現(xiàn)場冷水機(jī)制備冷水，通過調(diào)查本工程所在地距離最近的冷凍廠超過44km，運(yùn)距較遠(yuǎn)。因此制備大體積混凝土所需的冷水采用集裝箱冷水機(jī)制備，通過冷水機(jī)制備冷水，可將水溫將至5℃內(nèi)，使用過程方便且冷水池溫度均勻。冷水機(jī)參數(shù)如下所示。

本工程大體積實(shí)心閘墻混凝土單次澆注方量約為200m3，除去細(xì)骨料含水率，每m3混凝土用冷水量約為110kg，計(jì)算出單次澆筑用冷水量為22t<冷水水池容量70t，水池容量可以滿足要求，但需對水池進(jìn)行密封保溫改造施工，采用鋼構(gòu)、100mm彩鋼夾層泡沫板進(jìn)行全封閉。冷水機(jī)選擇性能為10t/h出水量，工作時間為22÷5=4.5h，因混凝土澆筑時間約為8h，滿足要求。

3.2骨料及水泥冷卻

粗細(xì)骨料設(shè)置遮陽棚，在混凝土澆筑前約4小時前采用地下水或冷水對粗骨料進(jìn)行噴淋，并設(shè)置排風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)冷。

4、溫控措施

4.1冷卻水管埋設(shè)

為減少大體積混凝土的裂縫產(chǎn)生，采用混凝土內(nèi)部埋設(shè)冷卻管通水降溫，同時根據(jù)近階段閘墻倒角埋設(shè)冷卻水管的施工情況，通水冷卻的效果受水管排列方式、管徑、管間距、管長、水溫、流量等因素的影響，其中控制管間距是最有效的控制冷卻效果的手段。

本工程冷卻水管采用Φ25×2.5mm、具有一定強(qiáng)度、導(dǎo)熱性能好的黑鐵管制作，彎管部分采用冷彎工藝，管與管之間通過膨脹式防水接頭緊密連接，連接部位采用兩道鐵絲綁扎。冷卻水管根據(jù)施工圖紙進(jìn)行布設(shè)，采用深層江水作冷卻水，用分水器將各層各套水管集中分出，分水器設(shè)置相應(yīng)數(shù)量的獨(dú)立水閥以控制各套水管冷卻水流量，并設(shè)置兩個減壓閥以控制后期通水速率。冷卻水管進(jìn)出口均引至混凝土頂部。

設(shè)置冷卻水管的該層砼自澆筑時起，澆筑混凝土前先進(jìn)行通水試驗(yàn)，冷卻水管內(nèi)須立即灌入冷卻水，連續(xù)通水12天，每個出水口流量為20-25升/分鐘，為增加冷卻效果，進(jìn)出水流方向每天更換四次，使混凝土內(nèi)表溫差不得不大于25攝氏度。通水過程中對水管流量，進(jìn)出口水溫度、測溫孔溫度每隔1-2小時測量，記錄一次。

4.2溫度檢測

在大體積混凝土施工過程中，由于混凝土的尺寸較大，其內(nèi)部水泥水化熱難以釋放，必然會產(chǎn)生高溫，為了保證混凝土的施工質(zhì)量，必須對混凝土內(nèi)部溫度及其發(fā)展變化情況進(jìn)行科學(xué)、合理的監(jiān)測，通過監(jiān)測結(jié)果完善溫控措施，確保溫度應(yīng)力不超過混凝土的抗拉強(qiáng)度，避免出現(xiàn)溫度裂縫。

測溫位參照設(shè)計(jì)圖紙及相關(guān)要求進(jìn)行布設(shè)，如2圖所示為閘室底板15米的測溫線布置。

根據(jù)測得的溫度可以得出最高內(nèi)部溫度、升溫速率、內(nèi)表溫差及降溫速率。如發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)根據(jù)測溫結(jié)果和外界環(huán)境溫度變化的實(shí)際情況縮短溫度測量時間，并及時采取對應(yīng)的下列防治措施：

① 最高溫度偏高，可采取加大冷卻水通水流量、降低冷卻水溫度的措施，但注意控制冷卻水溫度在比混凝土中心溫度低10～25℃之間。

② 內(nèi)外溫差偏高，可以加大通水流量以加強(qiáng)內(nèi)部降溫，增加保溫層厚度以加強(qiáng)外部保溫，做到外保內(nèi)散。

5、施工控制

5.1模板施工控制

大體積實(shí)心閘墻混凝土采用全平面鋼模板，閘室縱向分層位置按照結(jié)構(gòu)形式確定，橫向分段位置按照鋼護(hù)舷位置確定。模板立平面部分的對銷螺栓橫向間距為500mm，縱向間距均為500mm。單塊全鋼平面模板的面板為5mm厚普通A3鋼板，邊肋為∠100×10等邊角鋼，圍檁采用通用的[16及[10槽鋼制作。

支模板前，在下層砼面上放出模板線，并在下層位置預(yù)留圓臺螺母，便于模板底部固定。模板安裝前，先將表面打磨清理干凈，并涂刷脫模劑，再在模板表面敷貼一層塑料薄膜，防止灰塵污染。模板安裝采用塔吊或汽車吊進(jìn)行分塊安裝就位，模板的調(diào)整利用全站儀和水準(zhǔn)儀控制。安裝采用對拉或斜拉圓臺螺帽固定，并采用斜撐定位，模板拼縫要雙面膠止?jié){，孔洞處用泡沫膠堵漏。模板安裝就位準(zhǔn)確、穩(wěn)定牢固，砼澆筑過程未移位、跑模，尺寸符合設(shè)計(jì)、拼縫嚴(yán)密、邊線順直，無錯牙。

模板安裝過程中，具體操作如下：1、每塊鋼模板安裝前進(jìn)行平整度檢測；2、模板安裝前表面附著物清理干凈，脫模劑涂刷均勻；3、模板安裝完成后加強(qiáng)對拉螺桿的及垂直度及止?jié){情況的檢查；4、混凝土澆筑過程中木工值班。

5.2養(yǎng)護(hù)措施

混凝土養(yǎng)護(hù)包括溫度和濕度兩個方面，結(jié)構(gòu)表層混凝土的抗裂性和耐久性在很大程度上取決于施工養(yǎng)護(hù)過程中的溫度和濕度養(yǎng)護(hù)，因?yàn)樗嘀挥兴揭欢ǔ潭炔拍苄纬捎欣诨炷翉?qiáng)度和耐久性的微結(jié)構(gòu)。本工程船閘結(jié)構(gòu)施工期長，其中閘墻混凝土澆筑主要在夏季，另考慮不同施工條件、氣候條件采取不同的養(yǎng)護(hù)措施。

高溫季節(jié)采用地下滲水及江水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，設(shè)置循環(huán)噴淋系統(tǒng)，掛養(yǎng)護(hù)標(biāo)識牌，并由專人負(fù)責(zé)。冬季施工對降低內(nèi)表溫差有較高要求，冬季低溫時節(jié)采用覆蓋養(yǎng)護(hù)毯保溫。養(yǎng)護(hù)時間不小于14天。

6.實(shí)施效果

本工程目80塊大體積實(shí)心閘墻均未發(fā)現(xiàn)裂縫，混凝土的裂縫控制較好，外觀質(zhì)量較好，表面平整度、垂直度達(dá)到要求。同時根據(jù)水運(yùn)工程質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（JTS-257-2008）中關(guān)于船閘工程質(zhì)量檢驗(yàn)的觀感質(zhì)量評價(jià)項(xiàng)目和質(zhì)量要求，項(xiàng)目部由邀請監(jiān)理及業(yè)主對混凝土澆筑后船閘大體積閘墻的觀感項(xiàng)目進(jìn)行打分，達(dá)到了一級標(biāo)準(zhǔn)，施工質(zhì)量達(dá)到了相關(guān)單位的一致好評。

參考文獻(xiàn)：

[1].交通運(yùn)輸部.水運(yùn)工程混凝土施工規(guī)范 JTS202-2011