高寒區低溫季節混凝土施工措施研究——以哈德布特水電站地下廠房巖壁梁混凝土施工為例

劉秋良 張 偉

（湖南省建筑工程集團總公司 長沙市 410000）

1 工程概述

哈德布特水電站工程位于新疆維吾爾自治區富蘊縣境內，額爾齊斯河上游干流河段。工程由引水樞紐大壩、溢洪道、導流兼泄洪洞、發電引水系統、地下廠房、尾水建筑物等主要建筑物組成。其中，電站地下廠房位于吐爾洪溝上游約300 m處的右岸山體內，距離富蘊縣城9 km、距烏魯木齊市494 km。電站廠房共設計4臺水輪發電機組，總裝機容量200 MW。

哈德布特電站地下主廠房巖壁吊車梁長88.56 m，高程范圍為▽829.985～▽832.11，巖壁梁澆筑時主廠房開挖高程為▽826，副廠房開挖高程為▽828。考慮到巖壁梁長度較大，結合地下廠房開挖揭露的主要地質構造發育部位，設計對巖壁梁共設置5道伸縮縫，其中：上游墻 0+037.52、0+050、0+067.04 設置3道；下游墻0+037.52、0+067.04設置2道。由于工期的要求，巖壁梁混凝土施工時適逢入冬低溫季節，這就對巖壁梁混凝土澆筑提出了嚴格的溫度控制要求。

2 巖壁梁混凝土施工

2.1 澆筑分倉及澆筑順序

設計要求中巖壁梁混凝土澆筑分倉長度為 （8～12）m，根據實際情況及永久伸縮縫的位置，實際澆筑分倉為上、下游墻各9倉，共18倉，其中最小倉號長度為8.52 m。考慮到上游墻0+037.52和0+050斷面處各有一道2 cm永久伸縮縫，故上游0+037.52～0+050設置為一個倉，長12.48 m，以滿足巖壁梁混凝土施工規范中要求分倉長度不大于15m的要求。巖錨梁混凝土從樁號廠（橫）0+00至廠（橫）0+088.56方向跳倉澆筑，并保持上下游同步推進。巖壁梁混凝土澆筑分倉見附圖。

附圖 巖壁梁混凝土澆筑分倉示意圖 （分倉長度單位：m）

2.2 混凝土澆筑程序

混凝土澆筑程序為：搭立鋼管腳手架→建基面清理驗收→測量放樣→承重模板安裝固定→鋼筋及預埋件安裝→立堵頭模板及側模→沖洗→倉號驗收澆筑混凝土→養護。

2.2.1 建基面清理

在巖壁梁鋼筋安制前對巖壁梁混凝土澆筑范圍內基巖面進行了欠挖和松動巖石的處理，以滿足鋼筋和模板安裝要求；巖面松動巖石和粉塵等采用人工撬除、高壓水沖洗的方式處理，混凝土施工縫采用人工鑿毛處理。

2.2.2 測量放樣

巖壁梁澆筑鋼筋模板安裝、分倉由專業測量人員進行測量放線，保證放樣點數和精度滿足施工要求。

2.2.3 鋼筋及模板安裝

（1）鋼筋安裝按規范和施工圖紙執行，由測量放出中線和高程等主要控制點，定出縱向和水平鋼筋的位置，Φ20以下鋼筋采用綁扎連接并綁扎牢固；Φ20以上含Φ20鋼筋采用手工電弧焊連接。箍筋與巖錨梁范圍內錨桿進行焊接連接固定，受力筋及分布筋與箍筋焊接固定。

（2）巖壁梁混凝土底模和側模采用組合鋼模板，堵頭模板及鍵槽由現場采用木模板制作安裝。為保證模板的剛度和平整度，鋼模采用專業廠家生產的模板。底模與基巖面間的不規則處用木板補縫密閉固定。模板采用拉條結合承重臺架支撐。為保證巖錨梁外觀，立模前鋼模表面先用打磨機進行磨光并涂抹油層。

2.2.4 混凝土拌合

為了防止混凝土從已有出線場處拌合站到廠房的運輸過程中溫度過低影響混凝土性能，故將混凝土拌合系統設置在副廠房內，混凝土拌合所用原材料也堆放于副廠房內，這樣既起到對原材料和混凝土的保溫，又可以減少混凝土運輸過程中的熱量損失。混凝土原材料在堆放過程中嚴格控制堆放高度和不同骨料間的堆放距離，避免了不同骨料的混雜。混凝土拌合過程中嚴格按實驗室設計的配合比進行，并且通過多次試驗確定骨料的含水量（尤其是砂料的含水量），從而在拌合過程中適當調整實際用水量。混凝土拌合時間比常溫情況下延長50%以上，確保了混凝土的和易性。每拌合一次混凝土都在現場進行坍落度的測定，且全部符合設計配合比要求。

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2.2.5 混凝土澆筑

混凝土拌和系統設置在副廠房內，混凝土由拌和系統集中攪拌，由攪拌車送至泵車卸料斗內，再由泵車直接低壓泵送入倉。混凝土澆筑層層厚不超過30 cm，送入倉內的混凝土及時平倉、不能堆積。混凝土入倉后采用Φ50 mm插入式振搗棒振搗，局部無法使用振搗棒的地方輔助人工振搗密實。振搗時嚴格控制振搗時間，不得欠振和過振，每次振搗以混凝土沒有明顯下沉、不出現氣泡、并開始泛槳為準。振搗器前后兩次振搗間距不大于67 cm，振搗上層混凝土時應將振搗棒插入下層混凝土5 cm左右。混凝土澆筑時保持了澆筑的連續性，同一倉混凝土前后澆筑間隔控制在了60 min以內，避免了冷縫的出現。為了避免澆筑供料不足而造成冷縫，開倉前做好了應急電源和備用拌合、澆筑設備的準備。

2.2.6 混凝土的養護

在混凝土澆筑完后立即先用塑料彩條布遮蓋混凝土外露表面，然后用棉被覆蓋進行保溫，24 h后在塑料彩條布內用小口徑水管小流量供水養護，使混凝土表面一直保持濕潤狀態。澆筑（2～3）d后拆除側模和堵頭模板，同樣在混凝土側表面鋪設彩條塑料布和棉被保溫。

在混凝土強度達到規范和設計要求拆模后，混凝土表面覆蓋廢舊木模板，以防止廠房內后續施工過程中飛石等對混凝土表面的損傷。

3 巖壁梁混凝土施工溫度控制

3.1 施工場的保溫

由于巖壁梁混凝土施工時地下廠房主洞室都已貫通，為防止穿堂風造成廠房內的溫降，在各支洞進、出口設置保溫簾封閉，其中：交通洞口、出線洞、排風洞口各設置兩道擋風保溫棉簾，保溫棉簾只有在大型施工機械通過時開啟，并且隨開隨關，在保溫簾一側靠近巖壁處設置小門供行人通行。交通洞和出線洞的兩道保溫簾間各設置兩臺2 t無壓鍋爐。由出線洞經排風機室鋪設暖氣管道進入主、副廠房，并在廠房內沿邊墻布設暖氣片組進行供暖。

在主、副廠房上下游邊墻位置每50 m吊掛一支氣溫計，每天定時觀測溫度計讀數，保證廠房內溫度穩定在（5～10）℃，混凝土澆筑時環境溫度不低于10℃。

3.2 原材料的保溫

3.3 其 他

（1）混凝土澆筑時機選擇避開寒流，澆筑時間選擇在白天室外氣溫較高時，夜晚不進行混凝土澆筑工作。

（2）每次拌合前用熱水沖洗拌合機并將殘水排除干凈。

（3）混凝土澆筑完成后立即用棉被覆蓋，避免混凝土內外溫度差過大引起裂縫。

（4）加強施工環境、骨料、拌和用水的溫度檢測，每3 h測量一次，當溫度小于允許最低溫度時及時采取保溫加熱措施。

（5）在澆筑巖壁梁混凝土期間，關閉所有洞口的洞門，嚴禁保溫簾的開啟，嚴格保證廠房的溫度不低于10℃。

（6）在巖壁梁混凝土澆筑和養護期間沒有進行任何爆破作業，避免了震動波對混凝土的擾動。

4 原材料及配合比

4.1 混凝土用原材料質量保障

4.1.1 水 泥

巖壁梁澆筑所用水泥采用新疆屯河富蘊水泥廠生產的普通硅酸鹽42.5水泥。水泥有廠家提供的質量檢測報告和出廠合格證，同時對水泥按規定進行取樣送實驗室檢測，檢測項目包括：水泥強度等級、安定性、凝結時間、標準稠度、細度、用水量等。

4.1.2 砂石骨料

（1）砂料應質地堅硬、清潔、級配良好，細度模數在3.0～2.2之間。通過實驗室檢測，砂料含泥量、有機質含量、泥塊含量、石粉含量等均在允許范圍內。

（2）粗骨料分（5～20）mm、（20～40）mm 兩種，采用人工骨料。粗骨料力學性能均符合有關規定，檢測了包括：超徑、遜徑、含泥量和泥塊含量等在內的項目，結果合格。

4.1.3 摻合料及外加劑

混凝土中所用摻合料采用新疆城合偉業投資有限責任公司生產的Ⅱ級粉煤灰，外加劑采用新疆天山水泥股份有限公司生產的FDN-1型高效減水劑。對于摻合料和外加劑的用量按實驗室試驗確定摻和量。

4.2 混凝土配合比確定

巖壁梁混凝土采用泵送入倉，設計坍落度13.5 cm，澆筑二級配混凝土，配合比由實驗室試驗給出。經配合比試驗，二級配混凝土水灰比為0.43，砂率為40%，每立方混凝土水泥用量275 kg，外加劑摻量0.8%，粉煤灰摻量25%，詳細配合比見附表。

附表 巖壁梁二級配混凝土配合比（坍落度13.5 cm）

5 結 語

哈德布特水電站地下廠房巖壁梁混凝土已于2011年底完成全部混凝土的澆筑工作。實踐表明：巖壁梁混凝土施工溫度控制措施是科學和可取的，在整個巖壁梁混凝土施工期間，地下廠房內溫度一直保持在9℃以上，混凝土澆筑過程中溫度也均在規范要求范圍內。

經實驗室抗壓試塊檢測、現場用混凝土回彈儀對巖壁梁混凝土進行檢測，混凝土抗壓強度全部超過規范和設計要求，而且混凝土表觀質量較好，沒有出現裂縫、蜂窩、狗洞等缺陷，混凝土質量和安全均滿足預期要求。這也為高寒區低溫季節混凝土施工積累了一定的實際經驗。

1 DLT 5198-2004.水電水利工程巖壁梁施工規程[S].北京：中國電力出版社，2005.

2 張建均.錦屏二級水電站地下廠房巖壁梁混凝土施工技術[J].水利發電，2010,36（2）.

3 白海貞.混凝土冬季施工措施研究[J].科技創新導報，2009,02：60.