龙湾水闸底板大体积混凝土施工技术

龙湾水闸底板大体积混凝土施工技术

王 奇

（广东省水利水电第三工程局，广东 东莞 523710）

【摘 要】文章从配合比设计、温控设计、施工工艺及养护等方面论述了龙湾水闸底板大体积混凝土的施工技术，介绍防止混凝土出现有害裂缝的系列措施。

【关键词】大体积混凝土；施工；裂缝；温控 【中图分类号】TU75 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2008)10-0082-01

龙湾水闸位于广州市番禺区沙湾镇龙湾村龙湾涌内，项

目占地面积47.55亩。本工程是防洪（潮）、引水改善市桥河

水环境、通航等多功能的重要水利枢纽工程，本工程枢纽主

要挡水建筑物水闸、连接段为I 级建筑物；水闸次要建筑物

为3级建筑物。水闸设计引水过闸控制流量446m3/s,总净宽

30m，闸顶高程5.91m，底板高程-4.0m。水闸底板砼浇筑水平

方不分块，底板长37.2m×宽18.5m，底板厚2.5m。整个底板

浇筑C20砼混凝土量为1181.1m3，一次性浇筑完成。底板顺

水流向剖面如图1。

图1 底板顺水流向剖面图 （一）施工技术难点

1.底板结构复杂，面积大，一次浇筑方量大。

2.底板混凝土浇筑施工时当地气温高，白天气温达35℃

以上，温控技术难度较大；

3.出于温控方面的考虑，拟采用常态混凝土，故只能在

现场自拌混凝土，施工组织和质量控制难度大。

（二）施工准备

1.施工技术准备

（1）混凝土配合比设计。①混凝土配合比设计原则：采用低流态混凝土，掺粉煤灰和高效减水剂，尽量减少单位水

泥用量，降低水化热；②配合比设计委托有资质的水利行业

的试验室进行。施工用配合比（kg/m 3）为：水泥∶石子∶黄

砂∶水∶粉煤灰∶减水剂=245∶1350∶578∶150∶61∶

30.6，设计坍落度7～9cm。

（2）温控设计

温度裂缝是大体积砼最常见的、也是极具危害的裂缝。

在工程施工期间或运行期间砼内部或外部由于温度变化会产

生温度应力，往往使本属于脆性材料的砼产生表面裂缝甚至

贯穿裂缝等，给混凝土结构带来不同程度的危害。龙湾水闸

底板施工因施工期间外界气温高，如何降低混凝土最高温升，

减小混凝土内外温差，控制温度应力，减少甚至避免底板出现裂缝是一个重要课题。 1）温控中，主要是控制混凝土的最大温差△T，而减少发热量又是控制△T 的重要途径，水泥是混凝土中的主要热源，所以采用低热水泥和减少水泥用量就成为减少发热量的控制手段：①采用低热散装水泥，可降低混凝土内部最高温升值的20%～30%。②改善砼骨料的级配，尽可能采用三级配砼，粗骨料严格按5～20mm、20～40mm、40～80mm 三级进行配比称量。③掺加粉煤灰以减少水泥用量，从而减少混凝土发热量，粉煤灰的掺量为水泥的10%～25%。④在混凝土当中

掺加木质磺酸盐类缓凝型减水剂，以增加砼的散热并减少混

凝土的内外温差值△T。

2）由于混凝土的最高温升是浇筑温度和水化热温升之和，因此，除做好配合比设计、降低单位水化热外，还应从以下几个方面采取措施，有效降低混凝土浇筑温度，实现混凝土的温度控制：①现场制备5～7℃的冷水，用以拌和混凝土。②降低骨料初始温度。③因石子在每方混凝土中的用量

最大，其热容量也最大：经计算石子温度下降1℃，混凝土出

机口温度可下降0.55℃，故综合考虑骨料含水量控制和技术可行性等其它因素，采用5～7℃的冷水对石子进行喷淋预冷处理。④尽量减少混凝土运输距离和中转次数，缩短混凝土从出机口到入仓的时间间隔，减少温度回升。⑤混凝土浇筑

时间选择在夜间进行，避免仓内混凝土受阳光直射造成温度

回升。⑥浇筑完成后，及时采取蓄热保温保湿措施，减少混

凝土表面热量和水分散发，从而降低内外温差和干缩裂缝。

2.施工现场准备

（1）拌和系统：现场建立实际生产能力为40m 3/h 的自动

化大拌和站和10m 3

/h 的小拌和站各一座；建立储量为1500T

的料场一个；

（2）底板上下游侧各修建一条施工道路，以便可从两侧

同时运输混凝土入仓；

（3）测温布置：在底板均匀布设7个点共21个测温计，

每个测点上、中、下各布置一个测温计分别监测混凝土表层、

中部和底部的温度，温度监测采用自动化温度数据采集仪，

由专人负责。

（三）施工工艺

1.浇筑方法。根据底板结构特点，按从低到高的原则，

采用斜面分层法，由左岸侧往右岸侧推进。混凝土入仓以两

台40m 3/h 砼泵车泵送入仓，在底板上下游侧各安排一台。混

凝土入仓由专人负责指挥调度，严格控制上下层混凝土覆盖间隔时间，确保在下层混凝土初凝前覆盖新混凝土，避免出

现施工冷缝。（下转第84页）

【收稿日期】2008-06-24 【作者简介】王奇（1980－），男，湖南醴陵人，广东省水利水电第三工程局助理工程师，研究方向为水利水电工程。

从花周大桥钢管拱肋安装过程中出现较大偏差的情况来看，使用“吊单单扣”工艺安装单管结构提篮拱桥时，由于长悬臂端自身刚度较小，存在局部偏转或扭转变形，尽管接头位置的轴线能控制，但中段轴线容易出现局部偏转或扭转变形问题。因此，必须通过改进工艺，增强整体稳定性和自身刚度，减少安装过程出现的偏差，做到简化工序、确保安装质量。

（四）改进措施

针对花周大桥钢管拱肋中段出现局部偏转或扭转变形的问题，在进行隆安岸一跨施工时，采取了以下处理措施：

1.增加当前吊装节段中间位置侧向浪风索，使内倾斜得到控制，侧向浪风索对于当前安装节段的变形调控作用相当重要。见图2中侧向浪风索。

2.单管结构节段对接就位后，尽量缩短接头焊接时间，尽快安装对称节段和横联结构（临时或永久）进行定位，必要时间多设置临时横向连接梁，使两拱肋之间的横向稳定得到提高，减少局部偏转或扭转变形，同时对控制肋间间距也起到关键作用，确保永久横联结构能顺利定位安装。

3.加强测量监控，增加节段中间观测点，以三维坐标控制每一个节段的前后对接点、中间点，及时掌握拱肋轴线变化情况，及时进行调整。

通过采取以上措施，安装隆安岸单跨结构时，拱肋的变形得到了很好的控制，对接安装和拱肋轴线调整时间也大大减少，整跨安装速度明显比坛洛岸一跨要快，同时也证明采取以上措施是合理的。

（五）总结及建议

单管结构提篮拱桥拱肋安装时，整段拱肋的单管截面刚度较弱，内倾斜的钢管拱肋节段在长悬臂扣挂工况下，拱肋中部由于结构刚度不足、缺乏横向稳定条件，容易出现变形，产生较大的轴线偏位。若不设置浪风索或横向联系，将会在后期安装永久横联时增加难度，也会导致扣索力有所增加，而且在后续的钢管砼灌注加载过程中更会使拱肋的变形加大。随着桥梁施工后续阶段的加载，已经出现的轴线误差更加难以调节，更会改变拱肋结构的内应力分布，降低桥梁使用效能。

因此，采用“单吊单扣”工艺安装单管结构提篮拱桥时，除了需要采取以上必要的改进措施外，还建议拱肋节段的划分不宜过长，节段长度划分选择一个合适的长度，使单管结构节段自身有足够的刚度，同时适当增加横向联系梁提高稳定性，以确保安装质量。

采用“单吊单扣”工艺安装提篮拱桥具有操作简便、安全可靠、经济实用等诸多优点，但是我们也应该认识到，任何一种技术发展都会遇到新的问题，相信“单吊单扣”安装工艺在提篮拱桥建设中还会得到不断地发展和完善。

【参考文献】

[1] 路桥集团第一公路工程局.JTJ041-2000,公路桥涵施工技

术规范[S].人民交通出版社,2000-11-01.

[2] 交通部公路科学研究所.JTG F80/1-2004,公路工程质量检

验评定标准[S].人民交通出版社,2005-01-01.

（上接第82页）2.振捣。混凝土振捣工具采用Φ100插入式

振捣器，Φ50软轴振捣器配合使用。振捣从斜面的下部开始，以确保下部混凝土密实。各振捣点的间距按不大于1.5的振捣器作用半径控制。振捣器的端部须插入下层混凝土10～15cm，以保证层间结合良好。振捣时间控制以混凝土表面不再出现气泡和显著下降为止。

3.表面处理。混凝土浇筑到设计高程后，在初凝前及时收水整平，用木蟹压实，在混凝土初凝后终凝前进行最后抹光，确保表面密实平整。

4.养护。采用塑料薄膜与麻袋覆盖的养护方法，先在混凝土表面铺一层塑料薄膜，然后盖上湿草袋，进行蓄热保温保湿，并派专人负责定期洒水以确保草袋湿润，养护时间不少于14d。

（四）混凝土温度监测

1.监测制度。混凝土温度监测由固定人员（组）负责。浇筑过程中每2小时观测一次。浇筑完成后，1～6d每4h测一次，7～14d以后每天观测2次，14d后每天1次，历时1个月。

2.结果分析。从温度监测结果看，混凝土内部最高温升一般在浇筑后第3～5d出现峰值。本工程底板混凝土内部最高温升为57.6℃，混凝土内外温差都小于25℃，满足有关技术规范要求。如图2。

（五）结语

在大体积混凝土中，由温度作用产生的应力常比其它外荷载产生的应力的总和还大。水工混凝土结构中的大部分裂缝都属于温度裂缝和干缩裂缝。因此，大体积混凝土施工采取有效的温控措施是十分重要的。

本工程底板大体积混凝土浇筑施工由于采用了一系列的温控手段，很好地控制了混凝土最高温升，底板至今未发现有一条裂缝，施工质量优良。总结施工体会如下：

1.采用现场自拌低流态混凝土，降低水灰比，改善骨料级配，掺粉煤灰和减水剂，减少水泥用量，有利于减少水化热温升。

2.有针对性地对骨料进行预冷处理，采用冷水拌和，可以明显降低混凝土的入仓温度。

3.有效的养护措施可以降低混凝土表面的降温速率和减少水分蒸发，有利于降低混凝土的内外温差和防止干缩裂缝的发生。

【参考文献】

[1] 彭立海,等.大体积混凝土温控与防裂[M].黄河水利出版

社,2005.

[2] JGJ55－2000,普通混凝土配合比设计规程[S].

[3] 黄荣辉.预拌混凝土实用技术.机械工业出版社.

图2底板混凝土温度曲线图