吳 勇，劉俊新

（益陽市洞庭湖北部補(bǔ)水工程管理所，湖南 益陽 413000）

水利工程的施工環(huán)境比較惡劣，施工內(nèi)容較為復(fù)雜，因此，對于施工技術(shù)要求極高，混凝土施工作為水利工程施工的關(guān)鍵性部分，對于施工技術(shù)的要求更為嚴(yán)苛。在實(shí)際施工過程中，包括施工前準(zhǔn)備、混凝土材料選擇、混凝土配合比以及混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格把控，這樣才能充分確保混凝土施工質(zhì)量，混凝土凝固后的強(qiáng)度和性能指標(biāo)才能符合工程設(shè)計(jì)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，滿足使用需求。

1 工程概況

某水庫工程位于武威市天祝藏族自治縣西北部金強(qiáng)河的支流石門河上，是石門河調(diào)蓄引水工程的樞紐工程，水庫擋水建筑設(shè)計(jì)為混凝土重力壩，正常情況下蓄水位為2 896 m，設(shè)計(jì)洪水位為2 897 m，校核洪水位為2 898.97 m；設(shè)計(jì)壩頂寬度設(shè)計(jì)8.0 m，壩體最大高度48.50 m，壩頂高程2 899 m，壩頂軸線長122.45 m。整個壩體分為溢流壩段（如圖1 所示）、中孔壩段以及擋水壩段（如圖2 所示）三個部分。水庫工程建成后可引水至工業(yè)園區(qū)以及水泉上灘，在保障工業(yè)園區(qū)用水需求的基礎(chǔ)上，還可以兼顧部分村鎮(zhèn)居民用水以及灌溉用水需求。該地區(qū)地處高海拔地區(qū)，最高海拔4 874 m，屬于大陸性高原氣候，氣溫較低，因此，工程混凝土施工難度較大。

圖1 溢流壩段截面圖

圖2 擋水壩段截面圖

2 工程施工難點(diǎn)以及混凝土施工作業(yè)目標(biāo)

2.1 工程施工難點(diǎn)

由于項(xiàng)目所處區(qū)域?yàn)楦吆０蔚貐^(qū)，氣溫較低，采用常規(guī)混凝土配合比凝固時間較長，并且混凝土初期強(qiáng)度偏低，不能滿足工程設(shè)計(jì)要求。同時在混凝土試拌過程中，發(fā)現(xiàn)混凝土塌落度以及保塑性不符合施工要求，必須增加混凝土外加劑用量。受上述因素的影響，在工程建設(shè)初期，為確定混凝土配合比以及外加劑用量消耗了大量時間，導(dǎo)致后續(xù)施工工期比較緊張。

2.2 混凝土施工作業(yè)目標(biāo)

考慮到項(xiàng)目所處區(qū)域的實(shí)際情況，既要考慮大體積混凝土施工的水化熱等降溫防裂措施，又要考慮混凝土低溫施工的表面防凍養(yǎng)護(hù)措施，以確保施工質(zhì)量；同時要注意養(yǎng)護(hù)期結(jié)束后，壩體能適應(yīng)溫度變化造成的影響，使混凝土在規(guī)定齡期內(nèi)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；在溫度波動較大或者外界環(huán)境比較干燥的情況下，要注意先澆混凝土的施工縫處理，避免出現(xiàn)裂縫導(dǎo)致返工。

3 混凝土施工技術(shù)

3.1 施工前準(zhǔn)備

考慮到項(xiàng)目所在區(qū)域冬季氣溫較低，河流會進(jìn)入冰凍期，因此選擇在冬季進(jìn)行混凝土施工，這樣有利于大體積混凝土施工溫度控制，同時可以分?jǐn)傁募臼┕ぷ鳂I(yè)高峰的施工強(qiáng)度，優(yōu)化配置勞動力資源，并且可以充分利用河流冰凍面進(jìn)行施工作業(yè)，能合理控制工程施工成本。具體來講，在施工前需要考慮以下幾方面的因素：一是施工區(qū)域的氣候條件、環(huán)境條件、工程條件以及項(xiàng)目整體結(jié)構(gòu)與規(guī)模；二是確定施工現(xiàn)場的人力資源配置以及機(jī)械設(shè)備配置，制定科學(xué)的混凝土澆筑強(qiáng)度、質(zhì)量控制措施和養(yǎng)護(hù)方案[1]；三是針對項(xiàng)目所處區(qū)域的氣候因素制定完善的應(yīng)急方案；四是檢查施工現(xiàn)場的工作環(huán)境，為施工人員營造出安全的作業(yè)環(huán)境。

3.2 混凝土材料選擇以及混凝土配合比

由于項(xiàng)目所處區(qū)域的氣候條件特殊，對于混凝土配合比的要求比較嚴(yán)格，根據(jù)W/C 標(biāo)準(zhǔn)的要求，混凝土經(jīng)過初期養(yǎng)護(hù)后抗壓強(qiáng)度至少要達(dá)到3.5 N/mm2[2]。鑒于此，本項(xiàng)目混凝土施工無論在材料選擇還是混凝土配合比上都需要嚴(yán)格把控，否則會直接影響后續(xù)混凝土澆筑施工。

1）材料選擇。水泥材料選擇普通硅酸鹽水泥或者中熱、低熱硅酸鹽水泥，不宜采用凝結(jié)速度相對較快的硫鋁酸鹽水泥或者鋁酸鹽水泥，同時水泥材料的選擇還需要考慮到與混凝土外加劑兼容性，綜合多種因素?cái)M采用普通硅酸鹽水泥。

因混凝土重力壩為大體積混凝土，骨料應(yīng)采用多級配形式，細(xì)骨料除符合《水工混凝土施工規(guī)范》的相關(guān)要求外，最大粒徑不超過5 mm，人工砂細(xì)度模數(shù)控制2.4～2.8，天然砂細(xì)度模數(shù)控制在2.2～3.0；細(xì)骨料在使用前需要進(jìn)行堿活性試驗(yàn)，合格后方能使用；此外，細(xì)骨料還需要滿足如下要求，如表1 所示。

表1 細(xì)骨料品質(zhì)要求

粗骨料除符合《水工混凝土施工規(guī)范》的相關(guān)要求外，一般采用二至三級配最大粒徑按澆筑條件確定；表面必須潔凈無污染；若使用含有黃銹、鈣質(zhì)結(jié)核或者活性骨料的粗骨料，需要進(jìn)行專門試驗(yàn)[3]；此外，粗骨料還需要滿足如下要求，如表2 所示。

表2 粗骨料品質(zhì)要求

2）混凝土配合比?；炷僚浜媳热绫? 所示。水灰比應(yīng)綜合抗?jié)B與塌落度要求通過試驗(yàn)確定。

表3 混凝土配合比 kg

3.3 混凝土用量計(jì)算

拌制混凝土量計(jì)算公式為：

式中 Q混——拌制混凝土總量（t）；

K——擴(kuò)大系數(shù)，K=1.25；

γ——拌制混凝土容重，γ=2.6 t/m3；

V——主體工程混凝土工程量（m3）。

經(jīng)計(jì)算Q混=24.45 萬t。

3.4 混凝土澆筑施工

在混凝土澆筑施工過程中需要注意以下幾方面：

1）混凝土禁止直接澆筑在凍結(jié)的地基或者已澆混凝土表面上，澆筑施工時要求作業(yè)面以及模板表面溫度必須高于凍結(jié)溫度，否則待溫度上升，因凍結(jié)的作業(yè)面或者混凝土表面冰層融化，會影響混凝土澆筑施工質(zhì)量。

2）在澆筑施工前必須要將附著在模板上或者鋼筋上的雪全部清理干凈，建議采用蒸汽解凍[5]，否則待溫度上升，冰雪融化可能會導(dǎo)致混凝土內(nèi)部出現(xiàn)裂縫，同時在澆筑施工過程中要注意上述部位再次出現(xiàn)凍結(jié)的情況。

3）澆筑施工時要注意控制混凝土的溫度，避免水化過度升溫和低溫環(huán)境導(dǎo)致的溫度驟然下降，并且要注意如果作業(yè)面尚存在積水，不能直接進(jìn)行整平作業(yè)。

4）混凝土澆筑施工完成后，要注意成品保護(hù)，不能使已澆筑部分長時間暴露于空氣中，避免混凝土表面出現(xiàn)干縮裂縫和凍結(jié)破壞。

5）如果使用混凝土泵送施工，則輸送管道溫度過低可能會導(dǎo)致先進(jìn)入管道的水泥漿出現(xiàn)部分凍結(jié)的情況，因此必須要通過保溫或者用溫水等對管道進(jìn)行預(yù)熱，不能直接泵送混凝土。

4 混凝土養(yǎng)護(hù)

按照建筑學(xué)會頒布的標(biāo)準(zhǔn)，混凝土初期養(yǎng)護(hù)必須要達(dá)到一定的強(qiáng)度，確保不會出現(xiàn)凍害，即混凝土抗壓強(qiáng)度至少要達(dá)到353.5 N/mm2。后續(xù)視混凝土齡期要求適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)期限，確?；炷吝_(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。

4.1 溫度管控

混凝土累計(jì)溫度的計(jì)算公式為：

式中 M——累計(jì)溫度（℃·d）；

θ——混凝土溫度（℃）；

A——常數(shù)，通常取10℃；

△t——時間（d）。

4.2 養(yǎng)護(hù)方法

當(dāng)環(huán)境溫度在0～4℃時，混凝土凝結(jié)時間約為15℃時的3 倍左右；當(dāng)溫度在-5～0.3℃時，混凝土開始凍結(jié)，混凝土水化反應(yīng)開始停止；當(dāng)環(huán)境溫度在-10℃以下時，混凝土水化反應(yīng)完全停止，強(qiáng)度不再增加。要確保混凝土不出現(xiàn)凍害，必須要做好養(yǎng)護(hù)工作，考慮到本項(xiàng)目的實(shí)際情況，擬采用保溫養(yǎng)護(hù)的方法。

1）隔熱養(yǎng)護(hù)。這種養(yǎng)護(hù)方式主要是在混凝土的表面覆蓋隔熱材料，利用混凝土水化熱效應(yīng)達(dá)到保溫的效果，一直到混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。這種養(yǎng)護(hù)方式適用于輕微凍結(jié)，環(huán)境溫度不低于-3℃，若環(huán)境溫度過低，則需要使用隔熱材料制作保溫性能更好的模具。采用模具進(jìn)行隔熱保溫時，可以大幅減少混凝土水化熱的損失量，但移除模具之后，混凝土表面溫度可能會驟然下降，尤其是本項(xiàng)目中這種大體積混凝土，很可能會導(dǎo)致混凝土表面與內(nèi)部溫差產(chǎn)生變形裂縫[7]，因此，在拆除保溫模具時，要綜合考量各方面因素，不宜盲目拆除。

在混凝土保溫養(yǎng)護(hù)期間，若環(huán)境溫度在0℃以下，則對于混凝土的強(qiáng)度會產(chǎn)生極大影響，因此，養(yǎng)護(hù)時要注意不宜將混凝土澆筑的溫度設(shè)定過低，如果最低溫度達(dá)到了-15℃左右，則還需考慮使用防凍劑。以薄板或者保溫薄板簡單地覆蓋一下混凝土表面，將降溫至0℃的過程控制在12 h 以上，這樣才能在此之后順利地提升強(qiáng)度。

2）蓄熱法。所謂蓄熱法就是采用保溫措施，將混凝土水化熱以及外界熱量儲蓄起來，使混凝土處于正溫環(huán)境，確?；炷翉?qiáng)度持續(xù)增加。采用蓄熱法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，需要在混凝土施工環(huán)節(jié)對粗骨料、細(xì)骨料以及水進(jìn)行加熱，其中優(yōu)先考慮加熱水，水加熱溫度不宜高于90℃；次之考慮加熱粗骨料和細(xì)骨料，注意粗骨料和細(xì)骨料加熱溫度不宜高于75℃。

5 結(jié) 語

綜上所述，在水利樞紐工程施工中，混凝土施工以及養(yǎng)護(hù)是關(guān)鍵性內(nèi)容，直接影響著水利工程整體質(zhì)量，必須要結(jié)合工程所處區(qū)域環(huán)境的情況以及項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，合理設(shè)計(jì)混凝土配合比，合理選擇材料，嚴(yán)格執(zhí)行混凝土拌制澆筑工藝要求，并做好必要的養(yǎng)護(hù)工作。