水閘大體積混凝土施工防裂技術應用

馬 瑞 唐 愷

（淮河水利委員會治淮工程建設管理局 蚌埠 233001）

1 工程概況

臨淮崗洪水控制工程位于安徽省境內淮河干流中游，主體工程橫跨安徽省霍邱、潁上、阜南三縣。工程的主要任務是，當淮河上、中游發生50年一遇以上大洪水時，配合淮河其他防洪工程，調蓄洪峰，控泄洪水，使淮河中游防洪標準提高到100年一遇，確保淮北大堤和沿淮重要城市安全。

某進洪閘是臨淮崗洪水控制工程的重要組成部分，位于老淮河主槽與49 孔淺孔閘間的主壩段中部，其主要建筑物為1 級，進洪閘共14 孔，每孔凈寬12.0m，閘孔總寬196.82m，底板高程▽19.70m，設計進洪流量2400m3/s。閘室采用鋼筋混凝土開敞式結構，兩孔一聯。閘底板單塊平面尺寸為24m×28.1m，厚度為2m，混凝土量為1348.1m3，屬大體積混凝土。閘底板混凝土施工均在冬季進行，外界溫度較低，可能出現大體積混凝土內外溫差較大而產生溫度裂縫、表面養護不好使混凝土受凍和產生收縮裂縫的情況；閘墩中墩厚1.5m，縫墩厚1.3m，也屬于大體積混凝土施工。

2 水閘施工防裂技術措施

2.1 閘底板防裂施工措施

（1）科學選用砂石材料級配和混凝土配合比，通過添加Ⅰ級粉煤灰，使用泵送劑，采用較低的水灰比、水和水泥用量，從而降低混凝土的發熱量。

（2）嚴格控制砂石骨料的含泥量。

（3）采用有效的溫控措施，控制水化熱的溫升，混凝土的中心與表面最大溫差不超過25℃，總的溫降不超過30℃，控制降溫速度小于2℃/d。

（4）加強混凝土澆筑后養護及表面保護。

2.2 溫度裂縫控制計算

水閘底板設計厚度達2m，局部最大3m,且澆筑倉面較大，混凝土澆筑強度高，根據設計最大澆筑塊尺寸為：24m×28.1m，混凝土澆筑量1348.8m3。屬大體積混凝土，需進行溫度控制計算。根據經驗及有關規定，混凝土內外溫差不超過25℃，則不會產生溫度裂縫，底板澆筑計劃在12月份，澆筑時平均氣溫-0.8℃。底板混凝土強度C25，混凝土溫升一般在三天達到最高。

式中：

W—每立方混凝土水泥用量，此處為270kg/m3；

Q—每公斤水泥水化熱量，普硅PO32.5的Q=377kJ/kg；

C—混凝土比熱，取0.97kJ/kg·K

R—混凝土密度，取2400kg/m3。

m—隨混凝土品種、表面及澆筑溫度而異（1/d），取0.34；

z—混凝土齡期取3d；

e—常數，為2.778，1-e-mz=0.693。

混凝土內部實際最高溫度：Tmax=Tj+Tzξ

式中：Tj—混凝土澆筑溫度，取10℃；

ξ—不同的澆筑厚度、不同齡期的降溫系數，取0.65。

Tmax=Tj+Tzξ=10+37.03×0.65=34.07℃

混凝土內部最高溫度與室外溫差為34.07℃-（-0.8）℃=34.87℃，超過25℃。計劃采取措施為：混凝土澆筑后在表面覆蓋一層塑料薄膜，兩層草袋進行隔熱養護。采取養護措施后，混凝土表面溫度：

式中：Tq—齡期3d 時，大氣平均溫度，取-0.8℃；

H—混凝土計算厚度，H=h+h'，m；

h—混凝土實際厚度，此處為3.0m；

h'—混凝土的虛厚度，h'=K（λ/β），m；

λ—混凝土的導熱系數，取2.0w/m·K；

K—計算系數，取0.66；

β—保溫隔熱層的傳熱系數；

△T—齡期3d 時,混凝土內最高溫度與外界氣溫之差,此處為34.87℃。

混凝土中心最高溫度與表面溫度差（Tmax-Tb）為15.27℃，小于25℃，符合設計要求，混凝土表面溫度與室外大氣溫度差（Tb-Ta）為20.4℃，小于25℃，符合要求，故所采取的措施是可靠有效的。控制混凝土內外溫差小于25℃，是防止混凝土產生溫度裂縫的主要措施。

實際施工時在第一塊底板澆筑時梅花型布置埋設了10 只溫控儀，隨時觀測混凝土內外溫差的變化，結果觀測混凝土內外溫差均在規范25℃范圍內，證明計算是正確的，所采取的覆蓋控溫措施是合適的，預防了底板溫度裂縫的產生。

2.3 底板表面防裂措施

混凝土表面用平板振動器振動后，用鋁合金長尺刮平，初凝后至終凝前采用二次壓光法，即用葉片式抹光機磨光，人工輔助壓光，既能很好地避免干縮裂縫，又能使混凝土表面平整光滑、表面強度提高。

閘底板混凝土從施工完成到驗收時已一年未發現裂縫、未產生干縮裂縫和凍傷。

2.4 閘墩施工防裂措施

閘墩裂縫產生除溫度應力影響較大外，另一原因是底板澆筑較長時間后才澆筑閘墩造成約束作用。采取綜合控制措施，防止閘墩產生裂縫：

（1）為了減小閘底板混凝土對閘墩混凝土收縮的約束，在閘底板混凝土施工時閘墩下部1.22m 混凝土采用吊空模板同時施工，并且保證底板和下部1.22m 混凝土澆筑完成后15 天內進行閘墩上部混凝土的澆筑。此舉雖增加了施工難度和施工成本，但有效地解決了閘底板混凝土對閘墩混凝土收縮的約束影響。

（2）在減少水泥用量、添加Ⅰ級粉煤灰的同時閘墩混凝土配合比優化設計時還使用了HLC-Ⅰ型抗裂防滲劑，補償混凝土的收縮變形，消除或抵消混凝土的溫度變形。

（3）閘墩不采用泵送混凝土施工，采用常態混凝土澆筑。閘墩混凝土水平運輸采用混凝土攪拌車，垂直運輸采用塔吊和吊車，每層澆筑厚度控制在50cm 以內；每個閘墩掛五道串桶，串桶底口距基礎面不大于1.5m；在牛腿、門槽等鋼筋稠密或不易平倉處可隨時增加串桶，保證布料均勻。閘墩部位振搗人員下到倉面操作，沿模板邊均進行“二次振搗”，以消除表面泛砂等質量缺陷。閘墩振搗的泌水安排專人下到倉面用海綿吸除。

（4）在合理安排工程施工、不影響周轉材料使用的情況下盡量延遲側模的拆模時間并用花雨布包裹覆蓋，防止表面脫水和受凍，減小混凝土內外溫差；模板拆除后立即用塑料薄膜和花雨布覆蓋養護。

該進洪閘閘墩從施工完成到驗收一年未發現裂縫，現運行多年未發現裂縫。

3 工程效果

該水閘工程采取多項施工技術措施，避免閘底板及閘墩大體積混凝土產生裂縫，在模板設計上采用清水混凝土設計，通過綜合施工措施保證了工程創優，臨淮崗洪水控制工程獲得國家優質工程獎魯班獎。該工程混凝土防裂技術措施可為類似水閘工程施工提供經驗借鑒■