高寒低溫條件下的混凝土施工

常祖平，陳 云，周樹兵

(1.成都水利水電建設(shè)有限責(zé)任公司，四川 成都 610072；2.四川岷江水利電力股份有限公司，四川 都江堰 611830)

1 前 言

四川石渠縣鄂曲水電站于2003年建成發(fā)電，裝機(jī)6 400kW，原設(shè)計(jì)最大泄洪流量為800m3/s,海撥高程4 100m左右，屬高原氣候，每年無霜期僅15天，年平均氣溫-10.7℃，冬季氣溫低，極端最低氣溫可達(dá)到-46℃。2005年7月遇百年一遇洪水災(zāi)害，最大洪峰流量為1 200m3/s,洪水將泄洪沖砂閘下游消力池混凝土沖毀，直接影響電站的運(yùn)行安全。險(xiǎn)情發(fā)生后，業(yè)主立即邀請(qǐng)參與電站建設(shè)的設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工方及相關(guān)專家到場，制定了《石渠縣鄂曲電站消能設(shè)施事故整治實(shí)施方案》。《方案》對(duì)消能設(shè)施進(jìn)行了如下修改設(shè)計(jì)：對(duì)原護(hù)坦底板和導(dǎo)墻采取補(bǔ)強(qiáng)處理，原消力墩改為消力坎，消力池底板相應(yīng)部位設(shè)垂直排水孔；原消力池下游加設(shè)二級(jí)消力池、海漫和防沖槽。消能設(shè)施設(shè)計(jì)混凝土主要工程量如下：消力池C30混凝土3 550m3；C10細(xì)石混凝土40m3；海漫C20混凝土992m3；導(dǎo)水墻C25混凝土1 460m3。

2 高寒低溫條件下澆筑混凝土的特點(diǎn)

消能設(shè)施事故整治工程于2005年12月正式開工，計(jì)劃于2006年3月10日完工，施工時(shí)間緊，又要在冬季低溫季節(jié)施工，工程施工難度相當(dāng)大。消能設(shè)施混凝土澆筑分項(xiàng)工程施工有以下特點(diǎn)：

(1)混凝土澆筑量約6 000m3，量不大。

(2)澆筑期間氣溫極低，日平均氣溫在-10℃以下，最低氣溫達(dá)零下46℃；澆筑及養(yǎng)護(hù)難度大，澆筑質(zhì)量難以保證。

(3)因消力池的地基為覆蓋層，且緊鄰電站尾水渠，基坑內(nèi)滲水量大，基坑降水效果對(duì)澆筑質(zhì)量存在一定影響。

(4)底板澆筑位于原地面線以下，混凝土入倉方便、快捷。

3 混凝土施工作業(yè)方法

3.1 模板工程施工方法

(1)模板材料。結(jié)合本工程特點(diǎn)，為加快施工進(jìn)度，模板全部采用鋼模板。

(2)模板安裝。底板側(cè)模板均采用架管固定，上部導(dǎo)墻側(cè)模板采用架管固定外圍，內(nèi)側(cè)用φ10～φ14圓鋼、間距0.8～1.5m作拉模筋固定；在不能對(duì)拉部位，則在澆底層混凝土?xí)r埋入錨固拉桿，安裝在上層模板上。

(3)模板拆除。當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到能保證其表面及棱角不因拆模板而受損后，側(cè)模即可拆除。底模須在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的50%后方能拆除。拆除時(shí)應(yīng)輕敲慢移，并將拆下的模板、扣件架等分類堆放，加強(qiáng)保養(yǎng)逐層向上吊移。拆架時(shí)應(yīng)設(shè)警戒線或派人看守，拆除自上而下，一步一清，嚴(yán)禁亂拆亂丟。

3.2 混凝土澆筑工程施工方法

(1)混凝土的拌制。選擇6臺(tái)JDY500D型強(qiáng)制式攪拌機(jī)、3套電腦自動(dòng)配料系統(tǒng)，由裝載機(jī)上料，利用泵送混凝土配合挖掘機(jī)挖運(yùn)直接入倉。攪拌站的供水由設(shè)在附近的蓄水池供給。

為確保混凝土澆筑質(zhì)量、加快施工進(jìn)度，攪拌時(shí)加入一定量的SNMA1復(fù)合防凍劑。具體摻入量及性能指標(biāo)見表1、2。

表1 SNMA1防凍劑摻入量與溫度的關(guān)系

表2 SNMA1防凍劑性能指標(biāo)

(2)混凝土入倉振搗。修筑好交通線路，混凝土直接入倉，挖掘機(jī)輔助入倉平倉。每車入倉之前，在倉位前20m處設(shè)一沖洗站沖洗輪胎，確保輪胎上的泥土、雜質(zhì)不被帶入倉內(nèi)。

混凝土平倉振搗：消力池底板及護(hù)坦大面積混凝土采用挖掘機(jī)平倉，上部消力坎小體積混凝土用人工平倉，振搗用φ75和φ100的振動(dòng)棒。

(3)混凝土的養(yǎng)護(hù)。現(xiàn)場養(yǎng)護(hù)采取澆熱水養(yǎng)護(hù)和覆蓋塑料薄膜、草墊等方式。澆水應(yīng)在混凝土澆筑完畢12h以后進(jìn)行，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14d，澆水次數(shù)以能保持混凝土表面處于潤濕狀態(tài)為宜，確保混凝土強(qiáng)度硬化。

(4)混凝土澆筑注意要點(diǎn)。分縫分塊：施工縫的設(shè)置，應(yīng)根據(jù)技設(shè)詳圖，再結(jié)合澆筑強(qiáng)度并征得設(shè)計(jì)、監(jiān)理同意而定。

入倉作業(yè)：在自卸汽車入倉困難時(shí)一律采取泵送混凝土，車輛不得強(qiáng)行入倉，確保模板不變形、混凝土不發(fā)生離析。

施工縫處理：用壓力水沖毛，水壓力控制在0.4～0.6MPa，沖毛一般在初凝后至終凝前進(jìn)行，具體時(shí)間可結(jié)合混凝土標(biāo)號(hào)、氣溫情況確定；沖毛應(yīng)沖去乳皮和灰漿，直到混凝土表面積水由渾變清為止。

接縫處理：在澆筑混凝土前，為確保新老混凝土結(jié)合良好，須清除老混凝土面的軟弱層，并沖洗干凈；再鋪2～3cm厚同標(biāo)號(hào)或略高標(biāo)號(hào)砂漿，上面澆一層同標(biāo)號(hào)混凝土，厚度控制在20cm左右；接縫混凝土坍落度增大1～2cm。

混凝土的運(yùn)輸：因自卸汽車運(yùn)輸距離較遠(yuǎn)，故應(yīng)注意道路維護(hù)，控制車速，入倉前或入泵車前檢查混凝土離析現(xiàn)象，必要時(shí)作二次人工拌合。

4 冬季高寒低溫條件防寒抗凍施工方法

工程實(shí)踐證明，室外日平均氣溫低于-10℃時(shí)，施工費(fèi)用比常溫施工時(shí)增加50%以上，同時(shí)由于施工設(shè)備、建筑材料、施工各個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題的機(jī)率成倍增加，使施工效率僅為常溫施工的40%左右，且工程質(zhì)量也容易出問題，因此除特殊需要外不宜在高寒低溫條件下進(jìn)行混凝土施工。本工程屬搶險(xiǎn)工程，工期要求緊，不得不在極低氣溫下施工。為確保施工質(zhì)量，采取了一系列措施。

4.1 高寒低溫條件下混凝土施工注意事項(xiàng)

(1)防止混凝土早期受凍。澆筑三天內(nèi)的混凝土最易受凍，因此早期的混凝土防寒抗凍措施尤其重要。

(2)防止混凝土表面開裂 。低溫澆筑時(shí)，混凝土體積內(nèi)外溫差大，易開裂，因此混凝土的表面保溫養(yǎng)護(hù)十分必要。

(3)防止混凝土受凍脹力的破壞。當(dāng)澆筑水下部分混凝土?xí)r，注意混凝土周圍積水凍結(jié)膨脹破壞混凝土，應(yīng)注意抽排水或全倉面保溫覆蓋。

4.2 高寒低溫條件下混凝土施工措施

(1)正確布置骨料儲(chǔ)存及堆放系統(tǒng)，以及相應(yīng)的預(yù)熱保溫措施。

(2)提前做好混凝土拌合運(yùn)輸保溫措施，做到不露天作業(yè)，覆蓋嚴(yán)密。

(3)根據(jù)溫差變化時(shí)間，確定混凝土澆筑塊體尺寸，做到白天施工。

(4)倉面采取搭設(shè)暖棚加溫，高效簡易，經(jīng)濟(jì)方便。采取麻布、彩條布、薄膜加架管支撐，升溫采取紅外電熱管與鍋爐等相結(jié)合的方式。

4.3 高寒低溫條件下混凝土拌合要點(diǎn)

(1)熱水沖洗攪拌機(jī)，并將積水或冰水排除，使拌和機(jī)處于正溫狀態(tài)。拌合時(shí)間較常溫延長20%～30%。

(2)提高混凝土出機(jī)溫度，用熱水拌和，適時(shí)考慮骨料預(yù)熱。

(3)熱水骨料溫度不應(yīng)超過60℃，外加劑溶液不能直接用蒸氣加熱。

(4)用酒精溫度計(jì)測溫度，根據(jù)氣溫變化及時(shí)調(diào)整SNMA1防凍劑摻量。

4.4 高寒低溫條件下混凝土運(yùn)輸要點(diǎn)

(1)減少倒運(yùn)次數(shù)，盡可能直接入倉。

(2)運(yùn)輸過程中對(duì)混凝土進(jìn)行覆蓋，防止運(yùn)輸途中受凍。

(3)采用泵送混凝土?xí)r，混凝土泵應(yīng)安在暖棚內(nèi)，輸送管道用聚苯乙烯泡沫塑料套管并外包薄膜保溫材料。

4.5 高寒低溫條件混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)要點(diǎn)

(1)澆筑倉面搭設(shè)保溫棚，模板內(nèi)側(cè)加鋪薄膜保溫。

(2)倉面保溫棚內(nèi)采用電熱紅外線發(fā)熱管加溫到正溫以上。

(3)混凝土結(jié)構(gòu)薄弱及邊角部位，保溫層加厚2至3倍。

(4)新老混凝土接合處，保溫范圍超過工作縫1.5m。

(5)特別抗凍劑與普通防凍劑摻合使用，為使防凍劑加入時(shí)均勻，澆筑時(shí)仍要求倉面搭設(shè)暖棚，并采取必要的保溫措施。

(6)混凝土養(yǎng)護(hù)，采取暖棚儲(chǔ)熱，不間斷升溫，再澆熱水，條件具備時(shí)用蒸汽養(yǎng)護(hù)。

5 結(jié)束語

要確保高寒低溫條件下混凝土的澆筑質(zhì)量，澆筑期間的保溫、防凍劑的摻入量及后期養(yǎng)護(hù)是重點(diǎn)。石渠縣鄂曲電站的消力設(shè)施修復(fù)后已運(yùn)行5年多，期間經(jīng)過了多個(gè)洪水期和玉樹大地震的考驗(yàn)，驗(yàn)證了混凝土的質(zhì)量良好。