水闸大体积混凝土施工防裂技术应用

马 瑞 唐 恺

（淮河水利委员会治淮工程建设管理局 蚌埠 233001）

1 工程概况

临淮岗洪水控制工程位于安徽省境内淮河干流中游，主体工程横跨安徽省霍邱、颍上、阜南三县。工程的主要任务是，当淮河上、中游发生50年一遇以上大洪水时，配合淮河其他防洪工程，调蓄洪峰，控泄洪水，使淮河中游防洪标准提高到100年一遇，确保淮北大堤和沿淮重要城市安全。

某进洪闸是临淮岗洪水控制工程的重要组成部分，位于老淮河主槽与49 孔浅孔闸间的主坝段中部，其主要建筑物为1 级，进洪闸共14 孔，每孔净宽12.0m，闸孔总宽196.82m，底板高程▽19.70m，设计进洪流量2400m3/s。闸室采用钢筋混凝土开敞式结构，两孔一联。闸底板单块平面尺寸为24m×28.1m，厚度为2m，混凝土量为1348.1m3，属大体积混凝土。闸底板混凝土施工均在冬季进行，外界温度较低，可能出现大体积混凝土内外温差较大而产生温度裂缝、表面养护不好使混凝土受冻和产生收缩裂缝的情况；闸墩中墩厚1.5m，缝墩厚1.3m，也属于大体积混凝土施工。

2 水闸施工防裂技术措施

2.1 闸底板防裂施工措施

（1）科学选用砂石材料级配和混凝土配合比，通过添加Ⅰ级粉煤灰，使用泵送剂，采用较低的水灰比、水和水泥用量，从而降低混凝土的发热量。

（2）严格控制砂石骨料的含泥量。

（3）采用有效的温控措施，控制水化热的温升，混凝土的中心与表面最大温差不超过25℃，总的温降不超过30℃，控制降温速度小于2℃/d。

（4）加强混凝土浇筑后养护及表面保护。

2.2 温度裂缝控制计算

水闸底板设计厚度达2m，局部最大3m,且浇筑仓面较大，混凝土浇筑强度高，根据设计最大浇筑块尺寸为：24m×28.1m，混凝土浇筑量1348.8m3。属大体积混凝土，需进行温度控制计算。根据经验及有关规定，混凝土内外温差不超过25℃，则不会产生温度裂缝，底板浇筑计划在12月份，浇筑时平均气温-0.8℃。底板混凝土强度C25，混凝土温升一般在三天达到最高。

式中：

W—每立方混凝土水泥用量，此处为270kg/m3；

Q—每公斤水泥水化热量，普硅PO32.5的Q=377kJ/kg；

C—混凝土比热，取0.97kJ/kg·K

R—混凝土密度，取2400kg/m3。

m—随混凝土品种、表面及浇筑温度而异（1/d），取0.34；

z—混凝土龄期取3d；

e—常数，为2.778，1-e-mz=0.693。

混凝土内部实际最高温度：Tmax=Tj+Tzξ

式中：Tj—混凝土浇筑温度，取10℃；

ξ—不同的浇筑厚度、不同龄期的降温系数，取0.65。

Tmax=Tj+Tzξ=10+37.03×0.65=34.07℃

混凝土内部最高温度与室外温差为34.07℃-（-0.8）℃=34.87℃，超过25℃。计划采取措施为：混凝土浇筑后在表面覆盖一层塑料薄膜，两层草袋进行隔热养护。采取养护措施后，混凝土表面温度：

式中：Tq—龄期3d 时，大气平均温度，取-0.8℃；

H—混凝土计算厚度，H=h+h'，m；

h—混凝土实际厚度，此处为3.0m；

h'—混凝土的虚厚度，h'=K（λ/β），m；

λ—混凝土的导热系数，取2.0w/m·K；

K—计算系数，取0.66；

β—保温隔热层的传热系数；

△T—龄期3d 时,混凝土内最高温度与外界气温之差,此处为34.87℃。

混凝土中心最高温度与表面温度差（Tmax-Tb）为15.27℃，小于25℃，符合设计要求，混凝土表面温度与室外大气温度差（Tb-Ta）为20.4℃，小于25℃，符合要求，故所采取的措施是可靠有效的。控制混凝土内外温差小于25℃，是防止混凝土产生温度裂缝的主要措施。

实际施工时在第一块底板浇筑时梅花型布置埋设了10 只温控仪，随时观测混凝土内外温差的变化，结果观测混凝土内外温差均在规范25℃范围内，证明计算是正确的，所采取的覆盖控温措施是合适的，预防了底板温度裂缝的产生。

2.3 底板表面防裂措施

混凝土表面用平板振动器振动后，用铝合金长尺刮平，初凝后至终凝前采用二次压光法，即用叶片式抹光机磨光，人工辅助压光，既能很好地避免干缩裂缝，又能使混凝土表面平整光滑、表面强度提高。

闸底板混凝土从施工完成到验收时已一年未发现裂缝、未产生干缩裂缝和冻伤。

2.4 闸墩施工防裂措施

闸墩裂缝产生除温度应力影响较大外，另一原因是底板浇筑较长时间后才浇筑闸墩造成约束作用。采取综合控制措施，防止闸墩产生裂缝：

（1）为了减小闸底板混凝土对闸墩混凝土收缩的约束，在闸底板混凝土施工时闸墩下部1.22m 混凝土采用吊空模板同时施工，并且保证底板和下部1.22m 混凝土浇筑完成后15 天内进行闸墩上部混凝土的浇筑。此举虽增加了施工难度和施工成本，但有效地解决了闸底板混凝土对闸墩混凝土收缩的约束影响。

（2）在减少水泥用量、添加Ⅰ级粉煤灰的同时闸墩混凝土配合比优化设计时还使用了HLC-Ⅰ型抗裂防渗剂，补偿混凝土的收缩变形，消除或抵消混凝土的温度变形。

（3）闸墩不采用泵送混凝土施工，采用常态混凝土浇筑。闸墩混凝土水平运输采用混凝土搅拌车，垂直运输采用塔吊和吊车，每层浇筑厚度控制在50cm 以内；每个闸墩挂五道串桶，串桶底口距基础面不大于1.5m；在牛腿、门槽等钢筋稠密或不易平仓处可随时增加串桶，保证布料均匀。闸墩部位振捣人员下到仓面操作，沿模板边均进行“二次振捣”，以消除表面泛砂等质量缺陷。闸墩振捣的泌水安排专人下到仓面用海绵吸除。

（4）在合理安排工程施工、不影响周转材料使用的情况下尽量延迟侧模的拆模时间并用花雨布包裹覆盖，防止表面脱水和受冻，减小混凝土内外温差；模板拆除后立即用塑料薄膜和花雨布覆盖养护。

该进洪闸闸墩从施工完成到验收一年未发现裂缝，现运行多年未发现裂缝。

3 工程效果

该水闸工程采取多项施工技术措施，避免闸底板及闸墩大体积混凝土产生裂缝，在模板设计上采用清水混凝土设计，通过综合施工措施保证了工程创优，临淮岗洪水控制工程获得国家优质工程奖鲁班奖。该工程混凝土防裂技术措施可为类似水闸工程施工提供经验借鉴■