高寒高海拔地區(qū)高溫季節(jié)水電站廠房混凝土施工措施探討

梁俊霞 翁銳

中國(guó)水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，中國(guó)·四川 成都 611130

1 引言

隨著中國(guó)在“十二五”期間支持西藏經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，一批又一批的重大建設(shè)項(xiàng)目在西藏地區(qū)不斷上馬。青藏高原蘊(yùn)藏著世界第一的豐富水資源，加快藏區(qū)水電項(xiàng)目的開發(fā)建設(shè)，不僅是中國(guó)實(shí)現(xiàn)2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和的大國(guó)承諾舉措之一，也是關(guān)系到中國(guó)的國(guó)家安全、國(guó)際關(guān)系、能源結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境和西藏未來(lái)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

2 工程概況

DG 水電站位于中國(guó)西藏自治區(qū)山南市桑日縣境內(nèi)，電站為二等大（2）型工程，電站裝機(jī)容量為660 MW。本工程的主廠房主體結(jié)構(gòu)混凝土主要由主副廠房（包含集水井壩段、窯洞安裝間）、尾水底板、交通洞襯砌及尾水擋墻混凝土等組成，其中廠房主體混凝土工程量高達(dá)17.6 萬(wàn)m3，其結(jié)構(gòu)本身復(fù)雜，由底板部位大體積結(jié)構(gòu)、板梁柱結(jié)構(gòu)、以及薄壁結(jié)構(gòu)等組成。

3 氣候條件

本工程位于青藏高原氣候區(qū)，基本特性為氣溫低、空氣稀薄、大氣干燥、太陽(yáng)輻射異常強(qiáng)烈。氣候?qū)俑咴瓬貛Ъ撅L(fēng)半濕潤(rùn)氣候，每年11月～次年4月為旱季，5月～10月為雨季。多年平均氣溫9.3 ℃，極端最高、最低氣溫分別為32.5 ℃和-16.6 ℃，多年平均降水量527.4 mm，多年平均蒸發(fā)量為2084.1 mm，多年平均相對(duì)濕度為51%，多年平均氣壓為685.5 hpa，多年平均風(fēng)速為1.6 m/s，歷年最大定時(shí)風(fēng)速為19.0 m/s，多年平均日照時(shí)數(shù)為2605.7 h，歷年最大凍土深度為19 cm[1]。

4 高海拔地區(qū)高溫季節(jié)混凝土施工特點(diǎn)

在高原高海拔地區(qū)的夏季，尤其是處于峽谷地帶的地方，其晝夜溫差很大，在白天高溫時(shí)段，其太陽(yáng)照射得室外溫度可達(dá)30 ℃以上，夜間溫度10℃左右。雨季降雨時(shí)間長(zhǎng)，突然性強(qiáng)。該地區(qū)夏季施工最顯著的特點(diǎn)是：13 時(shí)至15 時(shí)段環(huán)境溫度高，環(huán)境干燥、濕度較小，受以上因素的影響，對(duì)新澆筑的混凝土以及成型的混凝土?xí)a(chǎn)生許多不利影響，其主要表現(xiàn)為：

（1）在高溫條件下，新拌合的混凝土及剛澆筑的新混凝土水分蒸發(fā)速度快，坍落度損失大，易造成混凝土的強(qiáng)度降低，抗?jié)B性能和耐久性受到影響。

（2）若混凝土摻用了減水劑，在高溫天氣下，容易造成氣泡易揮發(fā)，混凝土內(nèi)的含氣量難以控制，含氣量降低，造成其穩(wěn)定性變差，同時(shí)也會(huì)造成混凝土的坍落度設(shè)計(jì)難以控制。

（3）在高溫條件下，混凝土內(nèi)部水化反應(yīng)加快[2]，造成混凝土的初凝時(shí)間變短，不利于混凝土入倉(cāng)時(shí)間的控制，以及澆筑溫度的控制，容易因振搗不密實(shí)，或者漿液較少，引起混凝土內(nèi)部產(chǎn)生蜂窩、麻面以及“冷縫”等質(zhì)量問(wèn)題。

（4）混凝土澆筑完成后的養(yǎng)護(hù)措施十分重要，如：在脫模后灑水養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，因混凝土在高溫及干燥環(huán)境下脫水嚴(yán)重，將影響混凝土表面的水化熱反應(yīng)的正常進(jìn)行，不僅造成混凝土降低，混凝土收縮容易產(chǎn)生干縮裂縫。

（5）由于混凝土澆筑后內(nèi)部會(huì)迅速產(chǎn)生水化熱反應(yīng)，內(nèi)部溫度急劇上升，夏季高溫時(shí)段外部環(huán)境與混凝土內(nèi)部溫度相當(dāng)，其對(duì)混凝土溫度變化影響較小，但在夜間環(huán)境溫度急劇下降，受內(nèi)部溫度與外部溫差影響，混凝土表面也會(huì)受環(huán)境影響而下降，混凝土容易受溫度變化影響而產(chǎn)生拉應(yīng)力，造成混凝土拉裂而出現(xiàn)裂縫，影響質(zhì)量。

（6）同時(shí)水電站廠房存在薄壁結(jié)構(gòu)，受環(huán)境溫差變化較大，其澆筑時(shí)段應(yīng)將其控制在低溫時(shí)段，從而使混凝土澆筑后水化熱反應(yīng)后熱量能快速散發(fā)，進(jìn)而保證混凝土施工質(zhì)量。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→混凝土拌和→混凝土運(yùn)輸→混凝土澆筑→混凝土溫控→混凝土養(yǎng)護(hù)。

5.2 操作要點(diǎn)

5.2.1 施工準(zhǔn)備

現(xiàn)場(chǎng)倉(cāng)面驗(yàn)收合格后檢查澆筑設(shè)備正常、人員配備合理，防曬、防雨措施到位，方可簽發(fā)澆筑令。

5.2.2 混凝土拌和

（1）混凝土在攪拌過(guò)程，必須按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，以及根據(jù)試驗(yàn)的需要，按照一定的頻次對(duì)混凝土的坍落度、含氣量、泌水率進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)對(duì)混凝土出機(jī)口溫度進(jìn)行檢測(cè)，以滿足設(shè)計(jì)要求，夏季混凝土不得超過(guò)12 ℃，冬季不得低于6 ℃。

（2）若出機(jī)口溫度超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，則應(yīng)采取相應(yīng)的溫控措施，如采用制冷水或加冰拌和，對(duì)骨料及原材采取預(yù)冷。若溫度較低，則采取熱水拌和，或者對(duì)原材料采取預(yù)熱措施。

5.2.3 混凝土運(yùn)輸

（1）拌和系統(tǒng)距最遠(yuǎn)混凝土澆筑倉(cāng)面約1km距離，坍落度較大且為二級(jí)配以下的混凝土采用6.0 m3～10.0 m3的攪拌車運(yùn)輸，坍落度較小且為二級(jí)配以上的混凝土則采用自卸汽車進(jìn)行水平運(yùn)輸，每次運(yùn)輸方量不得超過(guò)12.0 m3。

（2）針對(duì)混凝土的入倉(cāng)手段，則結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地情況以及澆筑需要，合理布置入倉(cāng)設(shè)備。針對(duì)大體積混凝土澆筑，則采圓筒門機(jī)吊3.0/6.0 m3臥罐入倉(cāng)，針對(duì)板梁柱結(jié)構(gòu)，以及較復(fù)雜結(jié)構(gòu)部位的混凝土，則采用車載泵及汽車泵入倉(cāng)。

（3）為避免因運(yùn)輸過(guò)程中受太陽(yáng)長(zhǎng)時(shí)間照射而引起混凝土溫度升高，則對(duì)自卸運(yùn)輸車車廂周邊包裹隔溫泡沫塑料板，同時(shí)對(duì)車廂頂部設(shè)置自動(dòng)遮蓋系統(tǒng)，避免因陽(yáng)光照射而引起 混凝土升溫，以及遮蔽降雨對(duì)混凝土造成影響。

（4）為避免因運(yùn)輸造成混凝土質(zhì)量受影響，現(xiàn)在必須確保運(yùn)輸?shù)缆吠〞常瑫r(shí)加強(qiáng)出機(jī)口與現(xiàn)場(chǎng)方面的信息溝通，確保混凝土按規(guī)定時(shí)間能達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，保證混凝土料及時(shí)入倉(cāng)。

5.2.4 混凝土澆筑

（1）澆筑前的試驗(yàn)檢測(cè)

①在混凝土達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)后，試驗(yàn)人員根據(jù)需要，對(duì)達(dá)到倉(cāng)面的混凝土溫度進(jìn)行檢測(cè)，即入倉(cāng)混凝檢測(cè)，確保未超過(guò)設(shè)計(jì)規(guī)定的溫度要求，同時(shí)為運(yùn)輸途中的溫控措施的調(diào)整和改進(jìn)提供可靠的依據(jù)。

②對(duì)混凝土的坍落度進(jìn)行檢測(cè)，確保性能是否滿足要求。同時(shí)對(duì)進(jìn)入倉(cāng)面的混凝土取樣，采取同條件下的試塊養(yǎng)護(hù)，對(duì)其抗拉、抗壓、抗?jié)B等參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)，確保混凝土各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足要求。以上參數(shù)的檢測(cè)均能有效的為混凝土配合比的調(diào)整和改進(jìn)提供可靠的依據(jù)。

③對(duì)進(jìn)入倉(cāng)面的混凝土在澆筑過(guò)程中進(jìn)行溫度檢測(cè)（即澆筑溫度），確保滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的要求，同時(shí)為澆筑過(guò)程中采取何種溫控措施提供有效依據(jù)。

（2）澆筑施工

①根據(jù)來(lái)料和天氣情況對(duì)臺(tái)階長(zhǎng)度、鋪設(shè)厚度進(jìn)行計(jì)算并合理鋪設(shè)。混凝土平倉(cāng)以人工平倉(cāng)為主，在模板邊角和設(shè)有止水的部位人工補(bǔ)料。

②混凝土采用φ70/50 或者φ30 插入式振搗棒進(jìn)行振搗，混凝土在平倉(cāng)后按順序依次振搗，每次插入振搗棒的間距不得大于振搗棒有效半徑的1.5倍，并插入下層混凝土5 cm。振搗時(shí)，采用“快插慢拔”的振搗方法，每點(diǎn)的振搗時(shí)間10～15 s 以砼泛漿不再出現(xiàn)明顯氣泡和開始泛漿時(shí)為準(zhǔn)，不可過(guò)振。為了防止集中堆積，先振搗出料口處，形成自然流淌坡度，然后全面振搗。振搗棒不得觸碰模板、鋼筋、止水和其他預(yù)埋件[3]，在模板邊角和止水帶周圍輔助以人工振搗。混凝土澆筑過(guò)程中，要設(shè)專人值守，及時(shí)對(duì)模板、鋼筋、止水帶和預(yù)埋件進(jìn)行檢查維護(hù)，防止變形、位移或損壞，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

5.3 溫控措施

混凝土澆筑過(guò)程主要從兩個(gè)方面著手：一是基巖面或老混凝土面澆筑前的溫度，二是倉(cāng)內(nèi)降溫。

5.3.1 降低倉(cāng)內(nèi)及通水冷卻降溫溫度

（1）溫度高、太陽(yáng)陽(yáng)光直接照射時(shí)采取噴霧機(jī)噴霧降低倉(cāng)內(nèi)溫度和澆筑混凝土表面濕潤(rùn)。

（2）在澆筑大體積混凝土之前，先預(yù)埋卻水管，具體施工方法為：使用前進(jìn)行漏水和阻塞試驗(yàn)，保證有足夠的通水流量。控制冷卻用水的進(jìn)水溫度，在混凝土澆筑到冷卻水管預(yù)埋的高程時(shí)，立即開始通水。主要目的是，在混凝土澆筑過(guò)程中有效降低水化熱溫升值。同時(shí)控制通水流量，保證混凝土內(nèi)部溫度達(dá)到峰值后能快速散熱降溫，并保證其降溫速滿足設(shè)計(jì)要求的數(shù)值，同時(shí)保證進(jìn)水溫度和混凝土內(nèi)部溫度差值控制在12 ℃左右。

5.3.2 內(nèi)部溫控具體措施及成果

①混凝土入倉(cāng)溫度控制：混凝土運(yùn)輸車采用遮陽(yáng)棚覆蓋，避免混凝土因暴曬，造成運(yùn)輸過(guò)程中溫度急劇上升。采用此方法能保證了運(yùn)輸過(guò)程中出機(jī)口溫度與入倉(cāng)溫度之間回落（回升）不超過(guò)2 ℃的設(shè)計(jì)要求。

②混凝土澆筑溫度控制：嚴(yán)格按照倉(cāng)面設(shè)計(jì)進(jìn)行資源配置，保證混凝土澆筑振搗速度。加強(qiáng)對(duì)混凝土料頭及時(shí)采用保溫被覆蓋，避免澆筑過(guò)程中溫度下降或表面風(fēng)干。過(guò)程中保證了出機(jī)口溫度與澆筑溫度之間回落（回升）不超過(guò)5℃的要求。

③嚴(yán)格內(nèi)部溫度監(jiān)測(cè)，掌握混凝土內(nèi)部溫升情況，指導(dǎo)溫控工作。

混凝土內(nèi)部的溫度則埋設(shè)溫度計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，儀埋具體位置及數(shù)量按照設(shè)計(jì)文件要求或按監(jiān)理批復(fù)同意的方案執(zhí)行。監(jiān)測(cè)方法為：從開始澆筑到最高溫度出現(xiàn)期間每4 h 監(jiān)測(cè)1 次；最高溫度出現(xiàn)后至通水冷卻結(jié)束每8 h 測(cè)量1 次；通水結(jié)束至混凝土齡期28 d 前每12 h 觀測(cè)一次；混凝土達(dá)到齡期28 d后，每24 h 觀測(cè)一次；混凝土齡期60 d 后，每?jī)芍苡^測(cè)一次。

廠房工程共安裝埋設(shè)206 支溫度計(jì)，合格率為100%。混凝土內(nèi)部監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反映，廠房混凝土內(nèi)部溫度峰值在20.45～36.5 ℃之間，最高溫度出現(xiàn)時(shí)間為混凝土澆筑后3～5 天。項(xiàng)目部專人負(fù)責(zé)混凝土冷卻通水的檢查監(jiān)督工作，對(duì)混凝土內(nèi)部溫度較高的部位，根據(jù)實(shí)際情況加大通水流量，保證最高溫度不超過(guò)設(shè)計(jì)要求。

5.4 混凝土養(yǎng)護(hù)

（1）為防止因長(zhǎng)時(shí)間暴曬模板，造成局部混凝土升溫過(guò)快，在拆模前的高溫時(shí)段在模板外側(cè)搭設(shè)遮陽(yáng)設(shè)施，夜間溫度低時(shí)可拆除。外露混凝土表面則進(jìn)行灑水保濕養(yǎng)護(hù)。確保養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14 天，對(duì)結(jié)構(gòu)性能要求高的部位，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于28 天，直至達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度為止，過(guò)程中必須做好養(yǎng)護(hù)記錄。

（2）對(duì)埋設(shè)了溫度計(jì)監(jiān)控的重要結(jié)構(gòu)部位，必須按規(guī)定頻次要求，定時(shí)對(duì)混凝土內(nèi)部溫度、表層溫度以及環(huán)境氣溫、相對(duì)濕度、風(fēng)速等參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并詳細(xì)記錄。現(xiàn)場(chǎng)溫控人員根據(jù)所測(cè)的參數(shù)變化情況及時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)措施，嚴(yán)格控制混凝土的內(nèi)外溫差不超過(guò)12 ℃，控制內(nèi)部最高溫度不超過(guò)38 ℃。

（3）一些重要混凝土倉(cāng)面采用吸水性好的橡塑海綿或土工布澆水養(yǎng)護(hù)及覆蓋薄膜保濕措施。對(duì)于工人難以達(dá)到的結(jié)構(gòu)部位，則采取花官通水養(yǎng)護(hù)措施，安排3～4 人專人負(fù)責(zé)，做到每天堅(jiān)持灑水，確保混凝土表面保持濕潤(rùn)，不形成干濕循環(huán)。

6 質(zhì)量控制措施

（1）在混凝土澆筑過(guò)程中，安排專人在倉(cāng)面進(jìn)行混凝土標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件的取樣，其試件數(shù)量除應(yīng)留在現(xiàn)場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)試件外，還應(yīng)確保同條件養(yǎng)護(hù)試件的數(shù)量，以便通過(guò)室內(nèi)外養(yǎng)護(hù)的條件下對(duì)比混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，以指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工需要。

（2）施工中，必須加強(qiáng)溫控措施管理，確保溫控滿足設(shè)計(jì)技術(shù)要求。及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行各種溫度觀測(cè)。對(duì)環(huán)境溫度、混凝土出罐及入模溫度，每工作班不少于3 次，并做好檢查記錄。

（3）在進(jìn)行大體積混凝土澆筑時(shí)，不管是采用平鋪法澆筑，還是臺(tái)階法澆筑，必須嚴(yán)格控制混凝土分層的厚度，以及嚴(yán)格控制上下層的覆蓋時(shí)間。

（4）對(duì)于采取了通水冷卻及溫度監(jiān)測(cè)的重要部位，必須安排專人專責(zé)落實(shí)溫控措施。

（5）混凝土澆筑完成后，必須按照規(guī)范及設(shè)計(jì)要求采取嚴(yán)格的養(yǎng)護(hù)措施。在未達(dá)到要求拆模的設(shè)計(jì)強(qiáng)度前，禁止拆模，以防混凝土因未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度而引起變形，從而引發(fā)次生安全事故。

7 結(jié)語(yǔ)

在高寒高海拔地區(qū)的高溫季節(jié)進(jìn)行混凝土施工，必須從混凝土拌制、運(yùn)輸、澆筑、養(yǎng)護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)全面把控，才能確保混凝土施工質(zhì)量。現(xiàn)場(chǎng)施工中，通過(guò)不斷采取有效措施，通過(guò)對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把控，努力克服了一系列“高原”困難，獲得質(zhì)量管理成果、總結(jié)質(zhì)量管理及施工經(jīng)驗(yàn)，為今后藏區(qū)工程建設(shè)提供了可靠、有價(jià)值的寶貴財(cái)富。