南水北調渠道混凝土冬季施工技術措施

李 明 盧會玲

（11.河南省水利第二工程局，河南 鄭州 45000050000；22.原陽縣韓董莊引黃灌區管理局，河南 原陽 45350053500）

本文主要論述南水北調輝縣三標大型渠道襯砌混凝土在入冬以來針對低溫季節采取的有效措施，經實踐證明了其可行性，在南水北調通水之際大抓進度的同時，也保證了施工質量。

1 冬季渠道混凝土的施工要求及受凍分析

渠道襯砌混凝土面板具有厚度薄、面積廣、質量要求高的特點，因此施工時對各個環節的施工要求都高于一般混凝土，從原材料、配合比、拌和質量、襯砌施工、抹面、養護等工序都要做到精細化管理。尤其是在低溫環境下施工，除常規要求外，對混凝土的防凍、防裂也提出了新的要求。

根據混凝土的成型原理可知，混凝土在新澆筑后，由于受水泥與水的水化作用，混凝土逐漸凝結和硬化，直到獲得最終的強度，而溫度則是影響水泥水化作用速度的最主要因素。進入冬季后，當氣溫低于0℃后，新澆混凝土溫度下降，空隙中的水逐漸因凍結而失去水化作用，參與水泥水化作用的水量便會減少，水泥水化作用減慢致使強度增長減緩，直至停止強度的增長。同時，水變成冰后也會因為體積膨脹致使混凝土結構遭到凍脹破壞。

2 冬季渠道混凝土施工措施

2.1 混凝土用原材料控制

2.1.1 混凝土用骨料應進行加高堆存，并搭設遮雨棚以防混入冰雪，使用清潔、級配良好、質地堅硬的骨料，不得含有有機物以及易凍裂的物質。根據南水北調黃河以北的施工經驗及經本標段實踐的經驗，當日平均氣溫低于-5℃時，應停止渠道襯砌混凝土施工，一般的低溫時段可不再考慮對骨料進行加熱[1]。

2.1.2 摻入提高抗凍性效果顯著的外加劑，如早強劑、速凝劑等。

2.2 混凝土配合比調整

2.2.1 可考慮使用早強硅酸鹽水泥，該水泥水化熱較大，在早期放出強度最高，效果較明顯（南水北調的其他施工標段已得到驗證）。

2.2.2 對混凝土用骨料進行堅固性試驗，合格后方可使用。

2.2.3 施工時盡量降低水灰比，混凝土摻引氣劑時，不應大于0.5，同時，增加水泥用量，以增大水化熱量，提高混凝土溫度，縮短達到齡期強度的時間。

2.2.4 摻加防凍劑（日最低氣溫不低于-5℃的情況下，可采用早強劑代替防凍劑），以加快混凝土的凝結速度，提高早期強度，應注意的是要嚴格控制外加劑的含堿量，混凝內的含堿量應不大于3.0kg/m3。

2.2.5 渠道底板混凝土施工建議以水泥代替粉煤灰并提高水泥摻量至300kg/m3以上，提高混凝土水化熱。

2.3 混凝土拌和

2.3.1 冬季渠道襯砌混凝土建議拌和時間延長50%，拌和前應對拌和用水進行加熱，可用加熱儀器進行加熱或者架立水箱在其底部燒火加熱，經計算驗證，水溫宜控制在40～60℃之間，當水溫超過60℃時，應改變拌和料的加料順序，以免水泥假凝，拌和站出機口混凝土溫度應不低于10℃。

2.3.2 混凝土拌和系統宜在當天施工完成后清除料倉內剩余的砂石骨料并對攪拌箱及輸水管等進行覆蓋防凍，防止夜間上凍不利于第二天拌和系統的正常使用。混凝土拌和前，應將積水或冰塊排除，使攪拌筒處于正溫狀態。混凝土運輸罐應用棉被進行包裹并盡量縮短運輸時間，減少熱量的損失[2]。

2.4 渠道襯砌施工及保溫防凍措施

2.4.1 冬季渠道襯砌混凝土施工宜選擇在白天溫度較高的時間段進行施工，經實踐，宜在上午10點至下午2點之間，每個澆筑倉位應縮短至24m較為適宜，當澆筑氣溫降至0℃時，應選擇在最近的分縫處進行封倉停止澆筑。

2.4.2 根據入冬以來的澆筑情況，為保證每天上午能按時澆筑混凝土，防止各工序結合面受凍引起滑坡現象，施工時應縮短渠道襯砌工序的施工段，并采用塑料布對已鋪設的砂礫料、保溫板及土工膜進行覆蓋保護，且在每道工序施工前應檢查工作面有無上凍、結霜現象，如有應及時清除，為各道工序施工提供干燥的環境。

2.4.3 澆筑時，保證入倉混凝土溫度不低于5℃（當混凝土入倉溫度為1～4℃時，混凝土凝結時間較常溫下延長3倍），砼試塊除正常規定組數外,每倉混凝土增設2組同條件養護試塊，分別做拆模前、28d的強度試驗，為施工提供依據。

2.4.4 每倉新澆筑混凝土應在初凝后先覆蓋一層地膜（農用薄膜），注意鋪設要平整，以免混凝土面出現紋路而影響混凝土外觀質量。薄膜上層鋪設2～3層棉氈進行覆蓋保溫，為防止棉氈因雪、霜沾濕而受凍，上層應再覆蓋一層塑料布，保溫材料覆蓋完后應對倉面溫度進行持續觀察，并保證至少在澆筑后15d內溫度不低于5℃為宜。注意保溫材料覆蓋要嚴密，不得出現裸露的現象，建議覆蓋時搭接不小于10cm并用棉繩穿孔連接，防止夜間遇大風刮飛保溫材料而失去保溫作用。經檢測證明，以上保溫方式經濟合理且有效，入倉混凝土溫度在7～12℃之間，倉面保暖溫度為6℃左右，滿足渠道混凝土冬季施工溫度需求。

2.4.5 渠道底板混凝土部位施工時尤其要注意防凍融，如地下水在底板混凝土凍結膨脹，將底板已襯砌部位混凝土頂起造成結構破壞，且底板混凝土經過反復凍融容易引起起皮現象。冬季施工前應及時完成渠道已襯砌段的密封膠封堵，并對底板蓄水0.5m，能有效防止出現以上質量問題，在本設計單元的其他施工標段該方法已得到驗證。另外需注意的是，雖氣溫高于0℃，但鋸縫用水和冰雪化凍后的水容易在坡腳積蓄，氣溫驟降時，積水凍結使齒墻產生裂縫，因此，冬季施工盡量減少用水量，及時排除底板積水，當不能及時進行渠底襯砌時，要用干土或草袋覆蓋保暖。

2.5 施工期間的溫度觀測

2.5.1 外界氣溫采用人工測溫，每天應測量四次。

2.5.2 水、外加劑及骨料的溫度每小時測一次。

2.5.3 混凝土出機口溫度、運輸過程中的溫度損失及澆筑溫度，根據需要測量或每2h測量一次。

2.5.4 混凝土表面溫度變化應在澆筑后3d內加密觀測，尤其是氣溫驟降和寒潮期間，應增加溫度觀測次數。

3 結語

南水北調輝縣三標在進入冬季施工后，通過吸取南水北調先開工標段的經驗及教訓，重視冬季施工質量，增大資源投入，利用12月份有效的施工時間段順利完成渠道襯砌908延米，目前無凍脹裂縫、起皮及強度不足等問題出現，在搶抓進度的同時也保證了施工質量。

[1]任杰.南水北調中線總干渠渠道襯砌施工試驗研究[J].水科學與工程技術，2012（3）：112-115.

[2]黃海木，鄭軍華.混凝土冬季施工技術措施[J].今日科苑，2009（2）：25-27.