南水北調中線湍河渡槽溫控措施

□廖軍磊（河南水利建筑工程有限公司）

1.概述

1.1 工程簡介

南水北調中線一期總干渠湍河渡槽位于河南省鄧州市小王營～冀寨之間的湍河上，西距鄧州～內鄉省道3km，北距內鄉縣20km，南距鄧州市26km。渡槽槽身為相互獨立的3槽預應力混凝土U型結構，單跨40m，共18跨，單槽內空尺寸（高×寬）7.23m×9.0m。

根據湍河渡槽工程總進度計劃安排，主體混凝土澆筑全年將不間斷進行，為此應做好混凝土溫度控制，防止裂縫發生，確保高溫時段混凝土澆筑質量滿足設計和規范要求。

1.2 氣象水文

據流域內內鄉氣象站實測氣象資料統計，多年平均氣溫15.0℃，實測極端最高氣溫42.1℃，實測極端最低氣溫-14.4℃，多年年平均地溫（距地面0cm）17.7℃，日照時數1933.7h。全年盛行的風向為NE，多年平均風速1.9m/s，實測最大風速19.0m/s。

2.編制依據

《南水北調中線一期工程總干渠陶岔渠首～沙河南段（中線建管局直管項目）湍河渡槽工程施工招標文件》（ZXJ/SG/THD-001）,《水工混凝土施工規范》DL5144-2001,《水工混凝土鋼筋施工規范》DL/T5169-2002,《建筑施工計算手冊》（第二版）。

3.溫控要求

3.1 混凝土溫度控制標準

根據《南水北調中線一期工程總干渠陶岔渠首～沙河南段（中線建管局直管項目）湍河渡槽工程施工招標文件》技術條款，混凝土澆筑溫度宜控制在5～26℃，渡槽槽身混凝土內外溫差控制標準為20℃。

3.2 混凝土溫控重點

湍河渡槽采用的混凝土為高性能泵送混凝土，水泥水化熱大、混凝土強度高且早強、脆、自生體積變形相對大、徐變小、坍落度大、墻體薄等，因此除需要特別控制早期混凝土內外溫差外，還需盡可能控制混凝土內部溫升幅度和基礎溫差。

湍河渡槽的防裂工作重點是早期表面防裂，其中上層薄壁結構和下部承臺表面是溫控防裂的重點部位，槽身薄壁墻體結構是湍河渡槽防裂難度最大的結構之一，該部位受到下層混凝土的強約束，無論是早期還是后期都容易出現裂縫；下部混凝土承臺由于體積大，內外溫差很容易導致早期結構表面開裂。此外，早期如果不能有效控制結構內部混凝土溫升，后期溫降收縮受到下層約束，結構很容易產生“由里及表”型裂縫。

控制高溫時段混凝土施工的主要技術措施包括：原材料降溫、配合比優化、混凝土出機口溫度控制、入倉溫度控制、澆筑溫度控制、承臺混凝土內外溫差控制、混凝土養護質量控制等。

4.混凝土溫控措施

4.1 原材料降溫與配合比優化

湍河渡槽工程使用鄧州中聯水泥公司生產的“中聯”牌PO42.5普通硅酸鹽水泥，散裝運輸直接入罐，控制水泥入罐溫度不超過65℃。粉煤灰使用河南鴨河口粉煤灰開發有限公司生產的Ⅰ級粉煤灰，需水量<95%，摻量按設計允許值不超過30%，通過配合比設計混凝土摻量為20%；采用第三代聚羧酸系高效減水劑—上海馬貝聚羧酸高效減水劑SP-1聚羧酸減水劑和PT-C1引氣劑、山西凱迪外加劑廠生產的KDSF引氣劑共3種外加劑，其減水率>25%。

湍河渡槽混凝土基準配合比委托長江水利委員會長江科學院進行配比設計，在施工過程中將根據不同澆筑時段的氣候條件和原材料情況對混凝土施工配合比進行適當調整，并報監理工程師審核批準后用于現場施工，確保混凝土初凝和終凝時間、混凝土坍落度、倉面坍落度控制滿足設計要求。

4.2 混凝土出機口溫度控制

湍河渡槽工程混凝土由布置在湍河右岸的1#、2#拌和樓做為主拌和系統進行集中供料，左岸的3#拌和樓做為備用拌和樓，在主拌和樓不能正常供料時啟動，進行混凝土供料。在拌和樓骨料倉設置遮陽彩鋼瓦頂棚，防止陽光直射骨料，并在開倉前5h左右，對骨料進行噴灑地下井水降溫，采用加冷水拌和方式進行混凝土拌和，盡量降低混凝土出機口溫度，若氣溫較高，出機口溫度不滿足要求時，可采用摻片冰進行拌和，生產預冷混凝土，進一步降低出機口溫度，減少混凝土后期溫升。通過熱工計算，可得出各種原材料在不同時段需控制的溫度和混凝土出機口溫度。影響出機口溫度的主要因素為水泥溫度和骨料溫度。在高溫季節，水泥、粉煤灰等提前儲存散熱降溫，確保入罐溫度低于65℃，防止水泥溫度過高，安定性差。

4.3 入倉溫度控制

入倉溫度的控制重點是加強倉位上遮陽防曬，并結合現場實際條件，盡可能快速入倉。使用混凝土泵送入倉澆筑，在高溫時段可對泵管用麻袋包裹并灑水降溫。其次，在開倉前10min，用冷水對攪拌運輸車罐進行拌洗降溫，罐體外面配帆布套防曬和減少熱量交流；到達卸料點后攪拌車的等待時間一般不超過0.5h，需盡快入倉，當混凝土溫度較高時，必須在倉內進行攤薄處理。

4.4 澆筑溫度控制

混凝土澆筑溫度控制的重點就是倉內澆筑時所采取的措施，主要有：

1）倉面防曬保溫

混凝土澆筑前，在倉位上搭設遮陽棚，防止太陽暴曬以及風的影響，造成熱量交換過多，混凝土溫升過快。

2）倉面保濕

收倉面混凝土澆筑完成后，在倉面上采用農用塑料薄膜覆蓋進行保濕。

3）避開高溫時段澆筑

夏季上午10∶00-17∶00之間為高溫時段，現場盡量控制在18∶00以后開倉，并集中入倉手段，加大混凝土入倉強度，在第二天上午10∶00之前大方量基本入倉；盡可能多利用雨后天氣。

4）優化資源配置，縮短層間覆蓋時間

開倉前將人員、設備落實到位，開倉后要做好現場混凝土澆筑組織工作，保證混凝土澆筑的正常進行，避免一些不必要的停歇時間，盡量縮短層間覆蓋時間，減少熱工損失。

5）承臺混凝土內外溫差控制

為減小內外溫差，對混凝土表面進行隔熱處理后，內部熱量無法及時散發，將增大混凝土內部的最高溫度，對混凝土的后期防裂不利。根據招標技術要求及規范等規定，在混凝土內部通冷卻水以降低混凝土內部溫度，減小內外溫差，避免后期較大的溫降收縮變形導致結構由內部拉裂，產生“由里及表”型裂縫。

承臺為12.6m×8.4m×3.0m的長方體，承臺冷卻水管分為3層進行布置，每層采用一套獨立的管路，每套管路長約86.91m，冷卻水管總長度約261m（不含冷卻水管進出口至外接供水管的長度）。冷卻水管布置方式為1.2m×0.8m（間距×層距）

混凝土內部通水冷卻采用HDPE塑料管進行通水冷卻，冷卻水管采用Φ32型HDPE管，管壁厚2mm,內徑28mm。

5.技術要求

高溫時段混凝土澆筑宜安排在早晚、夜間及利用陰天進行。如需在高溫時段澆筑，應經過理論計算認證，并采取有效的溫度控制措施后方可進行。

1）高溫時段開倉前，先由試驗室測量骨料、水泥等原材料溫度，并報技術部進行拌和溫度計算，試算合格后即可通知質安部領證開倉。

2）針對承臺倉采用搭設遮陽網方式遮陽，防止陽光直射并有效控制倉內的環境溫度。

3）對與混凝土接觸到的地基、模板，施工前應灑水濕潤，降低表面溫度，但應防止模板內積水。

4）骨料倉噴淋水源從拌和樓水井接主水管引到各個料倉，用支管接入料倉內，支管出口安裝噴淋器對骨料進行噴淋（灌溉噴淋裝置）；噴淋后需有4-5h控水時間。必要時將派專人灑水降水。

5）加強養護溫控工作。

6.結束語

湍河渡槽槽身屬于薄壁U型結構，高性能泵送混凝土，利用造槽機一次澆筑成型，溫控是混凝土澆筑和養護的重點和難點之一。首先，要嚴把原材料、外加劑關，對混凝土配合比進行科學論證和優化；其次，對混凝土澆筑方法、機械進行合理選擇；第三，對混凝土進行溫控設計和建立嚴格的養護制度。這樣，才能確保混凝土的內在質量和外觀質量達到設計要求。