林 曉 旭， 趙 亞, 謝 廷

(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

瓦托水電站位于西藏自治區(qū)昌都市卡若鎮(zhèn)列巴村，工程為三等中型工程。正常蓄水位高程3 315 m，死水位高程3 313 m，裝機(jī)2臺(tái)，單機(jī)容量為27 MW。瓦托水電站處于高海拔地區(qū)，所在地屬高原溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，冬季氣候寒冷干燥，夏季溫和濕潤(rùn)，旱季雨季分明，高原紫外線強(qiáng)烈，日照較為充足，日溫差大，年溫差小，無(wú)霜期短；空氣較為稀薄，氣壓低，氧氣少；氣溫偏低，多年平均氣溫僅7.6 ℃，極端低溫達(dá)-20.7 ℃，晝夜溫差大，冬季氣溫較低；壩址區(qū)最大凍土深度為0.8～1 m，最大風(fēng)速為18 m/s。

2 冬季混凝土施工的難點(diǎn)

根據(jù)電站總進(jìn)度計(jì)劃安排，該工程的混凝土施工需要在冬季進(jìn)行。而在高原地區(qū)冬季混凝土施工存在以下難點(diǎn)：

(1)工程施工人員需要克服高原寒冷的天氣和缺氧環(huán)境，人員、設(shè)備降效嚴(yán)重。

(2)混凝土澆筑過(guò)程溫差大，質(zhì)量難以控制。

針對(duì)以上遇到的難點(diǎn)，筆者對(duì)混凝土的凍融破壞原理進(jìn)行了分析。

王國(guó)臣編寫的《談混凝土耐久性能》[1]中明確表示：冬季施工，水型態(tài)的變化是控制混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。由于水泥的水化作用，混凝土澆筑后逐漸凝結(jié)、硬化，直至達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。水化作用的速度與混凝土原材料和配合比有關(guān)，主要隨著溫度的高低變化而變化。溫度升高、水化作用加快，強(qiáng)度增長(zhǎng)亦快；溫度降低到0 ℃時(shí)，混凝土中的部分水開始結(jié)冰，水化作用基本停止，混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)相應(yīng)較慢；溫度繼續(xù)下降，混凝土中的水完全結(jié)冰，水化作用基本停止，混凝土強(qiáng)度不再增長(zhǎng)。水變成冰后，體積增大9%，當(dāng)混凝土中的毛細(xì)孔含水率超過(guò)91.7%，結(jié)冰會(huì)產(chǎn)生2 500 kg/cm2的冰脹應(yīng)力，其大于水泥內(nèi)部形成的初期強(qiáng)度值，使混凝土受到不同程度的破壞，導(dǎo)致其強(qiáng)度變低。冰棱熔化后，會(huì)在混凝土內(nèi)部形成空隙，從而降低混凝土的耐久性[2]。

通過(guò)觀察可知，新澆筑混凝土凍結(jié)前有一段預(yù)養(yǎng)期，對(duì)加速水泥的水化作用極為重要?；炷潦軆銮邦A(yù)養(yǎng)期越長(zhǎng)，強(qiáng)度損失越小。對(duì)于預(yù)養(yǎng)期長(zhǎng)、獲得初期強(qiáng)度較高的混凝土受凍后，其后期強(qiáng)度幾乎沒有損失；反之則不然。因此，必須對(duì)冬季混凝土施工技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

3 冬季混凝土施工技術(shù)優(yōu)化

瓦托水電站冬季混凝土澆筑施工通過(guò)對(duì)施工準(zhǔn)備、混凝土生產(chǎn)、水平及垂直運(yùn)輸、混凝土澆筑及振搗、保溫養(yǎng)護(hù)等各個(gè)施工工序進(jìn)行了相應(yīng)的優(yōu)化，使施工質(zhì)量得到了有效的控制。

3.1 施工前各項(xiàng)準(zhǔn)備工作的優(yōu)化

(1)施工用風(fēng)。通過(guò)在左岸壩肩的空曠階地上布置1臺(tái)40 m3的電動(dòng)空壓機(jī)，以滿足倉(cāng)面吹干積水的用風(fēng)要求以及負(fù)溫時(shí)段采用高壓風(fēng)沖洗倉(cāng)面的要求。

(2)施工用水。主要是通過(guò)對(duì)供水管線采取保溫處理措施來(lái)防止冬季施工中管道被凍而不能保證施工用水供給的現(xiàn)象發(fā)生。施工前，對(duì)供水線路進(jìn)行了全面檢查，若有漏水現(xiàn)象則立即修補(bǔ)，然后對(duì)倉(cāng)外供水主線及各支線采取外包2層2 cm厚的橡塑海綿進(jìn)行保溫，橡塑海綿采用14#鉛絲綁扎，無(wú)縫搭接且搭接長(zhǎng)度不小于2 cm(圖1)。

圖1 供水管保溫

(3)施工道路。每班安排3人進(jìn)行場(chǎng)內(nèi)道路的清潔值班。下雪時(shí)，及時(shí)對(duì)積雪進(jìn)行清掃并采用細(xì)石或砂對(duì)施工道路進(jìn)行覆蓋，以免積雪融化后路面產(chǎn)生的積水在氣溫驟降的環(huán)境下結(jié)冰。必要時(shí)運(yùn)輸車輛必須加防滑鏈。在如此環(huán)境惡劣的條件下，除采取以上措施外，還可對(duì)施工道路采用工業(yè)鹽鋪灑的方法防滑。

3.2 混凝土拌制的優(yōu)化

(1)進(jìn)入冬季施工后，對(duì)混凝土攪拌站增設(shè)了保溫棚。

(2)采取加熱水、預(yù)熱骨料等方式進(jìn)行混凝土拌和，使混凝土的出機(jī)口溫度達(dá)到10 ℃～15 ℃，入模溫度不低于8 ℃～10 ℃[3]。

(3)對(duì)混凝土原材料摻用適當(dāng)?shù)耐饧觿够炷辆徛鋮s，在受凍前達(dá)到規(guī)范所要求的混凝土強(qiáng)度[4]。

3.3 混凝土運(yùn)輸保溫的優(yōu)化

混凝土從攪拌站的出機(jī)口到入模，對(duì)攪拌車車廂采用帆布及保溫被封閉保溫，減少倒運(yùn)次數(shù)，避免混凝土受凍并減少其熱量的損失。在運(yùn)輸過(guò)程中盡量縮短運(yùn)輸時(shí)間，做到不隨意停車，施工現(xiàn)場(chǎng)不壓車，以減少混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中的熱量損失(圖2)。

圖2 攪拌車車廂保溫

3.4 混凝土入模保溫的優(yōu)化

瓦托水電站重力式大壩混凝土采用吊罐澆筑混凝土。為了減少混凝土的溫度損失，預(yù)先在吊罐口安裝滑動(dòng)式保溫蓋布，保溫蓋布在混凝土卸料完成后，用加工好的鋼筋拉鉤將其拉蓋，吊罐四周用帆布保溫以確保混凝土入模溫度不低于8 ℃。

瓦托水電站廠房混凝土采用泵送入倉(cāng)。為了減少混凝土的溫度損失，預(yù)先將泵管用2層、2 cm厚的橡塑海綿包裹保溫，橡塑海綿采用14#鉛絲綁扎。

3.5 倉(cāng)面蓄熱法的優(yōu)化

瓦托水電站重力式大壩混凝土的澆筑倉(cāng)為大體積混凝土澆筑倉(cāng)[5]，采用吊罐入倉(cāng)，故在備倉(cāng)時(shí)，預(yù)先在倉(cāng)面四周的模板頂口按1.5 m的間距設(shè)置烤燈升溫，同時(shí)將澆筑倉(cāng)的模板四周用聚氨酯保溫被包裹保溫；備倉(cāng)完畢、混凝土入倉(cāng)前采用在倉(cāng)面用工業(yè)電熱毯預(yù)熱倉(cāng)面的方式組織施工；瓦托水電站廠房混凝土澆筑倉(cāng)采取在建筑物周圍用塑料薄膜和保溫被扎設(shè)暖棚、在澆筑倉(cāng)的底部采用設(shè)置火爐的方式對(duì)倉(cāng)內(nèi)進(jìn)行預(yù)先升溫。

3.6 澆筑倉(cāng)頂部覆蓋保溫方式的優(yōu)化

每層混凝土澆筑結(jié)束、收倉(cāng)后，在其上表面采用一層塑料薄膜+兩層2 cm厚的聚氨酯保溫被+一層三防帆布?jí)壕o覆蓋[3](保溫被搭接長(zhǎng)度不小于10 cm，采用14#鉛絲綁扎牢固，面部采用φ25鋼筋原材、間距1.5 m全面壓緊布置)，將保溫材料覆蓋在混凝土表面至進(jìn)行下一倉(cāng)混凝土施工前。

3.7 拆模時(shí)間的優(yōu)化

根據(jù)氣溫，適當(dāng)推遲拆模時(shí)間(氣溫驟降期間不允許拆模)。模板拆除后，立即覆蓋兩層、2 cm厚的保溫被，同時(shí)對(duì)棱角部位采取加厚5 cm以及向四周加寬20 cm的加強(qiáng)措施進(jìn)行混凝土表面保溫，防止產(chǎn)生裂縫。

3.8 成立混凝土質(zhì)量管理QC小組

成立混凝土質(zhì)量管理QC小組(簡(jiǎn)稱QC小組)，QC小組人員定時(shí)檢查混凝土保溫覆蓋情況，及時(shí)了解、掌握測(cè)溫結(jié)果。若發(fā)現(xiàn)混凝土溫度出現(xiàn)異常，應(yīng)立即查明原因并采取相應(yīng)的措施予以處理。

4 結(jié) 語(yǔ)

瓦托水電站大壩和廠房部位冬季澆筑的混凝土通過(guò)一個(gè)冬季的觀察，所形成的觀察記錄及同養(yǎng)試塊的實(shí)驗(yàn)報(bào)告均顯示混凝土強(qiáng)度完全符合要求，工程質(zhì)量能夠得到保證，所取得的經(jīng)驗(yàn)為高海拔地區(qū)冬季水工混凝土的澆筑施工打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，可為后續(xù)類似工程的施工提供借鑒。