淺談南水北調SG9標曹罵溝渡槽槽身C50預應力泵送混凝土施工質量控制

李 有 發， 楊 西 梅， 何 鵬 飛

(中國水利水電第十工程局有限公司 三分局，四川 都江堰 611830)

1 工程概述

曹罵溝排水渡槽由進口段、槽身段、出口段及總干渠交通橋等組成，與南水北調總干渠呈正交布置。其中槽身段由槽身、下部支承結構和基礎組成。槽身為C50預應力鋼筋混凝土、多側墻矩形槽結構，2槽1聯，斷面尺寸5 m×2.1 m(寬×高)，共兩跨，每跨長20 m，總長40 m，縱坡1/400，槽身中墻與邊墻均為0.4 m厚，底板0.3 m厚，槽身結構見圖1。

圖1 渡槽槽身橫斷面示意圖

主要工程量：土石方開挖15 079 m3，土石方回填7 611 m3，混凝土1 911 m3，鋼筋制安154.28 t，漿(干)砌石1 023 m3。

2 渡槽槽身混凝土施工方案

槽身鋼筋在鋼筋加工廠集中制作，人工輔助汽車吊入倉。模板采用組合鋼模與定制異性鋼模拼裝，φ16拉模筋固定。混凝土承重結構采用碗扣式滿堂腳手架，每跨槽身分兩次澆筑成型，分層位置見圖1。混凝土在距渡槽200 m處的HZS60自動稱量拌和站(2#拌和站)集中拌制，10 m3混凝土攪拌車運送到現場，SY5313THB48混凝土泵車輸送入倉。距渡槽6.5 km處的另一座HZS60自動稱量拌和站(1#拌和站)作為應急拌和站，25 t汽車吊和1 m3立罐作為混凝土應急入倉方案。

3 渡槽槽身C50預應力泵送混凝土澆筑常見的問題

根據南水北調類似渡槽工程施工經驗，渡槽槽身C50預應力泵送混凝土施工常易出現以下現象或質量缺陷：混凝土經攪拌車運輸后塌落度損失大，從而導致泵車泵送入倉困難或無法泵送入倉，影響混凝土的澆筑速度，甚至造成施工冷縫；混凝土澆筑成型后強度達不到設計要求，甚至出現深度超過鋼筋保護層的裂縫或貫穿性裂縫等。由于渡槽槽身懸空外露的特點，若出現質量缺陷將很難處理，不但影響工程質量，也會給項目及企業帶來一定的負面影響。故渡槽槽身C50預應力泵送混凝土施工是渡槽施工質量控制的關鍵。筆者詳細介紹了曹罵溝渡槽槽身C50預應力泵送混凝土采取的施工質量控制措施及取得的效果，希望能給類似工程施工提供參考。

4 渡槽槽身C50預應力泵送混凝土施工質量控制措施

我們從工程實際認識到：項目人員對渡槽槽身C50預應力泵送混凝土的認識程度對渡槽槽身混凝土施工質量控制起著決定性的作用，決定著項目決策層及全體員工的重視程度，決策、措施到位深度以及各項決策及措施具體落實的程度。曹罵溝渡槽槽身混凝土施工前，項目部通過組織渡槽槽身混凝土施工技術交底，以及到相鄰南水北調渡槽工程施工現場觀摩學習兩種方式，從理論和實物兩方面講解分析了渡槽槽身混凝土施工容易出現的各種常見問題和質量缺陷，以及所帶來的相應的負面影響，讓參建人員深刻認識到渡槽槽身C50預應力泵送混凝土質量控制的重要性，形成了上下一心確保渡槽槽身混凝土質量的氛圍，保證了下述決策、措施的制定和自覺扎實落實，也保證了人、機、物甚至資金的投入。曹罵溝渡槽槽身C50預應力泵送混凝土施工質量控制采取的主要措施如下。

4.1 確保混凝土配合比切實可行

配合比委托具有豐富南水北調渡槽槽身高強泵送混凝土配合比設計經驗的單位設計，并請具有豐富南水北調渡槽槽身高強泵送混凝土施工經驗的專家審查論證，確保配合比切實可行。本工程配合比委托河北省水利工程質量檢測中心站設計，并會同監理單位在邀請建設、設計單位領導與專業技術人員的同時，特別邀請了有中國水利水電科學研究院教授級高級工程師在內的4位在混凝土方面具有豐富經驗的專家共同進行配合比審查論證。論證通過并經監理工程師批準后方可將其用于工程施工，從而確保了配合比的可行性。曹罵溝渡槽槽身C50預應力泵送混凝土設計配合比見表1。

表1 曹罵溝渡槽槽身C50預應力泵送混凝土設計配合比表

坍 落 度 控 制 在 180～220 mm，含 氣 量≥4.3%。水泥為P.052.5級普通硅酸鹽水泥，粉煤灰為I級灰，外加劑為GK-3000聚羧酸高性能減水劑和GK-9A引氣劑，砂子為水洗河砂。

4.2 混凝土原材料質量控制

主要從兩方面進行：一方面是混凝土原材料質量控制，這是混凝土強度保證的關鍵；另一方面是骨料含水量均勻、穩定性控制，這是混凝土拌和物和易性(即可泵送性)穩定性控制的關鍵，同時也直接影響混凝土澆筑質量及成品質量。

(1) 原材料質量控制。

各種原材料均提前進場，一次性備足，必須經現場取樣送檢合格后方可用于工程。水泥、粉煤灰、外加劑和砂石骨料分別按《通用硅酸鹽水泥》GB175-2007、《水工混凝土摻用粉煤灰技術規范》DL/T5055-2007、《混凝土外加劑》GB8076-2008和《水工混凝土施工規范》DL/5144-2001標準及預應力混凝土設計標準要求控制。

水泥采用獨立且干凈的水泥儲存罐單獨存放。為減小拌和過程中引氣劑的稱量誤差，混凝土生產時將引氣劑進行加倍稀釋。槽身混凝土中的砂、石骨料與其他混凝土骨料分開，單獨存放。砂子含泥量按<1.5%嚴格控制。石子采用粒徑為5～20 mm碎石，進場后人工沖洗，以減少碎石表面的石粉。對于碎石骨料的級配控制，因工程所在區域碎石均按粒徑為5～10 mm、10～20 mm兩種級配生產，故碎石按這兩種級配分開采購，分開堆存。兩種級配碎石的摻量根據已進場碎石取樣試驗確定，經委托河北省水利工程質量檢測中心站進行緊密度、空隙率及級配試驗，確定最佳摻配比例為(5～10 mm)∶(10～20 mm)=35∶65。

(2)砂、石骨料含水量控制。

槽身混凝土骨料采用防水油布遮蓋防雨、防蒸發，確保骨料含水量表里一致、均勻，保證拌制混凝土坍落度均勻、穩定，避免了混凝土坍落度波動過大而影響澆筑及成品質量。

4.3 混凝土試拌試驗及試泵送澆筑

采取混凝土試樣試驗及試泵送澆筑的目的是通過混凝土試拌試驗確定施工配合比。通過試泵送澆筑模擬澆筑過程，檢驗根據試拌擬定的施工配合比拌制的混凝土實際泵送入倉效果，達到提前練兵和對混凝土強度心中有數的目的，為槽身混凝土順利澆筑創造條件。

混凝土試拌的原則為：以設計配合比為基準，保持水膠比、用水量、砂率不變，適當微調減水劑、引氣劑摻量試拌制混凝土，根據試拌混凝土拌和物的和易性及力學性能指標，選取坍落度最大、坍落度經時損失最小、拌和物和易性最好的配合比作為施工配合比。

混凝土試拌檢測項目為混凝土拌和物坍落度、擴展度、溫度、含氣量、坍落度損失等性能，以及每種試拌配合比標準養護混凝土試件3 d、7 d抗壓強度。

混凝土試拌流程為：人員、設備就位→檢測砂石骨料表面含水率→修正拌和用水量、用砂量及用石量→出具混凝土配料單→混凝土拌和→坍落度、擴展度、含氣量、溫度試驗→混凝土試件成型→1 h后坍落度經時損失試驗。曹罵溝渡槽槽身混凝土試拌試驗選用了3個試拌試驗方案(表2)。

表2 混凝土試拌試驗方案表

經現場試驗及試件送檢檢測，試拌混凝土拌和物性能、力學性能、可泵送性見表3。

表3 試拌混凝土試驗成果表

如表3所示，3種試拌方案混凝土強度均滿足設計要求，引氣劑摻量調整范圍為1%～1.2%。經比較，方案0坍落度小，可泵送效果差；方案2可泵送效果非常好，但坍落過大且析水多，故最終選擇方案1作為澆筑施工配合比并試泵送澆筑，方案2作為參考。

本工程試泵送澆筑為于2#拌和站按試拌擬定施工配合比拌制3 m3C50混凝土運送到距2#拌和站6.5 km處的結構物倉面，選用與澆筑渡槽槽身混凝土同型號的泵車泵送澆筑。經現場檢測，按方案1拌制的混凝土可泵性好，出機口坍落度、入倉坍落度、析水情況與試拌試驗結果基本一致。故最終確定方案1作為澆筑施工配合比。

4.4 溫控及養護

溫控及養護的主要目的是為了保證混凝土強度并防止產生裂縫。其中，溫控主要從澆筑時的入倉溫度及澆筑后混凝土內外溫差兩方面進行控制，防止溫度裂縫的發生。

(1)混凝土入倉溫度的控制。

槽身混凝土澆筑入倉溫度按<28 ℃控制，重點為原材料溫度控制。開倉前檢測原材料溫度并試算入倉溫度，當試算入倉溫度<28 ℃方可開倉。本工程入倉溫度控制措施為：拌和用水采用200 m深機井的地下水，必要時適當加冰塊，將水溫控制在11 ℃以下；水泥溫度是混凝土入倉溫度控制及成品混凝土水化熱控制的關鍵，本工程水泥提前一個月進場，將水泥溫度降至≤50 ℃；砂石骨料料倉設遮陽棚遮蓋防曬，必要時噴拌和用的冷水使骨料降溫。

(2)混凝土內外溫差的控制及養護。

混凝土澆筑前于倉號內安裝測溫線，用于監測澆筑成型的混凝土內部溫度，獲得混凝土中心溫度、表面溫度、養護保溫層與混凝土之間“小氣候”溫度、大氣溫度，以便采取相應措施控制混凝土內外溫差，保證混凝土質量。測溫點布置在墻體同一橫斷面的混凝土外表、底面及中心，每道墻布置兩個斷面，間距不小于1 m。其中外表測點安在距混凝土表面以內50 mm處，地面測點安在混凝土底部以上50 mm處，中心測點安在墻中心。測溫時，混凝土溫升階段每2 h測一次，溫降階段每4 h測一次。

混凝土養護采用保溫方式。本工程采用工程棉被覆蓋保溫、保濕養護，將混凝土中心與表面溫差、混凝土表面溫度與養護保溫層下“小氣候”溫差均控制在25 ℃以內，防止內外溫差過大造成裂縫及表面失水龜裂。若溫差接近25 ℃，則及時加厚保溫層保溫。

4.5 其他質量控制措施

(1)上下兩倉混凝土澆筑間隔時間的控制。

本工程每跨槽身上下兩倉混凝土澆筑間隔時間均控制在14 d內。因為下層先澆筑混凝土齡期越長、越穩定，溫度變形就越小，與上層新澆混凝土溫度變形差異就越大，對上層混凝土的約束就越大，就越容易造成新澆混凝土出現裂縫的隱患。

(2)混凝土振搗、養護責任到人。

將混凝土澆筑倉面劃分成若干個振搗區域，每個振搗區域指定1名責任心強的專業振搗工振搗，責任到人。混凝土養護安排責任心較強的職工晝夜測溫監控。

(3)各種澆筑準備工作相關人員全程參與。

在渡槽槽身混凝土試拌、試澆筑過程中，參與曹罵溝渡槽施工的技術及管理人員均全程參與，做到心中有數，以確保混凝土施工質量。

5 效 果

通過上述施工質量控制措施的逐一布置與落實，曹罵溝渡槽槽身C50預應力泵送混凝土施工過程井然有序，4倉混凝土澆筑過程中混凝土坍落度穩定，均未發生坍落度明顯變化而影響混凝土泵送入倉的現象，混凝土同條件養護試件經檢測強度滿足設計要求。現場混凝土回彈強度滿足設計要求，經現場排查，僅槽身墻頂局部混凝土因養護時工程棉被接頭處未覆嚴實而產生淺表龜裂外，未發現其他裂縫。

6 結 語

南水北調曹罵溝排水渡槽槽身C50預應力泵送混凝土施工及質量控制實踐證明，通過提高員工認識，慎重擬定混凝土配合比，嚴格控制混凝土原材料質量，保證骨料含水量均勻穩定并通過混凝土試拌及試泵送澆筑確定施工配合比，以及有效的混凝土溫控及養護措施等，可以有效避免渡槽槽身C50預應力泵送混凝土施工中出現的因坍落度不穩定而影響泵送澆筑、混凝土強度不足、槽身混凝土出現裂縫等常見問題。雖然人、機、物甚至費用投入有所增加，但避免了質量缺陷對項目及企業造成的不良影響，值得類似工程借鑒參考。