西部高寒地区混凝土冬季施工技术.pdf

工；一般情况下开盘时间应放在 白班，并在夜间气温达 到最低之前 收盘 。 预热骨 料 、加 热水 拌 和混凝 土 ，允许 混凝 土 出机 口 温度为 8 1 5 ，控制 混凝 土浇筑温度为 5 8 。 冬季浇筑混凝 土控制浇筑 层厚 为 3 0 m，采用 天然河 水冷却 1 5 2 0 d ，间排距为 1 5 mX 1 0 m。 对于上下游等永久暴露面，施工期保温为全年保温 方式，保温后混凝 土表 面等效 放热 系数 口 4 1 8 6 k J ( m h ) ；过 冬前 ( 9月底)对距基岩 面 1 0 m 的混凝 土加厚保 温，加厚保温后使混 凝土表面等效放热系数 1 2 2 k J ( m2 h ) 。各 坝块侧面及 上表 面采取 临时 保 温方式 ，保温后混凝 土表面等效 放热 系数 口 4 1 8 6 k J ( mz h 。 C) ；并且每年 1 O月次年 4月新浇混凝土表 面必须覆盖保温材料 ，至翌年 4月下旬方可拆除。 5 2 混凝土配合比新技术 拉西瓦水电站采用了混凝土掺稳气剂，保持混凝土 含气 量提高耐久 性方 案 。实践 结果 表 明 ：混凝 土 掺稳 气 剂后 ，混 凝土 强 度 、极 限 拉 伸 值 、弹性 模 量 有 所 提 高 ， 但 幅度都 不大 。说 明掺稳 气剂 对 提高 混凝 土强 度 和抗 裂 性能是有利的。掺稳气剂混凝土抗冻性能、抗渗等级明 显提高。掺稳气剂混凝土 9 0 d龄期经冻融试验后 ，抗冻 等级达到 F 5 5 0以上，比不掺稳气剂的混凝土抗冻等级提 高了6 O 。抗渗等级达到了 W2 2 ，比不掺稳气剂的混凝 土抗渗 等级提高 了 5 O 。 选择 中热硅 酸盐 水 泥 ，选用 高效 缓 凝减 水剂 ，采用 “ 双掺”技术降低水泥用量。优化混凝土配合比，加强施 工管理 ，提高施工工艺，改善混凝土性能，提高混凝土 抗裂能力。冬季低温季节施工时 ，为了保证混凝土浇筑 温度，进行加热水、预热骨料拌和混凝土，并控制混凝 土 出机 口温 度达 到 8 1 5 ，浇筑 温度达 到 5 8 C。同 时对混凝土原材料掺用适当的外加剂，使混凝土缓慢冷 却，在受冻前达到规范所要求的混凝土强度 。 5 3混凝 土入 仓保 温 对于用吊罐人仓 的混凝土，为了减少混凝土的温度 损失，吊罐四周用橡塑海绵保温 ，以确保混凝土入仓温 度不低于 8 。 经过上述 措施 的现 场应 用 ，混 凝 土在 运输 过程 中的 热量损失被控 制在 1 2 之 间 ，使混 凝 土的入 仓 温度平 均达到 了 9 2 C。 5 4混凝 土成 型现 场温 控措 施 为实现混凝土施工中间环节温度控制提供理论依据， 拉西瓦水 电站 冬季现 场混 凝 土成 型施工 表层 温控 采 用 蓄 热法及综合蓄热法新工艺进行。 5 5综合蓄热法施工新工艺 本工程 坝址区 当 日平 均 气温 在 一 1 O 时采 用 “ 综合 蓄热法”新工 艺进行施工 。 浇筑前模板采用外嵌 5 c m聚苯乙烯泡沫板。施工缝 面在天气较暖和时将表面覆盖的新型保温被局部揭除采 混凝土工程 用凿毛机凿毛，清理仓号采用高压风枪 ，避免用水冲洗。 仓号清理 干净后及 时进 行验 收 ，验 收合 格后 采用 “ 综合 蓄热法 ”蓄热。 施工工 艺流程 ：立模( 保 温模 板 )一 布 置 暖风 机一 暖风机管路架设 一仓 面升 温一浇 筑混 凝 土一覆 盖保 温材 料保护一供热养护一拆除暖风机。 “ 综合蓄热法”包括对模板周边部位采用搭设简易保 温篷升温及仓号中间部位采用电热毯升温。 5 5 1 坝前 、坝后及横缝模板周 边部位升温 坝前、坝后及横缝模板在 3 4 m范围内沿上下游面 弧线及横缝方 向采用 彩条 布搭设 简 易保 温篷 ，将 彩 条布 上 口固定在悬臂 模板 上 ，下 口采 用 重物压 实 固定 ，使 悬 臂模板在 3 4 m范 围 内形成 了三 角封 闭区域 即形成 了简 易三角保温篷 。并在相应仓号 四周 拐角处 各布置 1 2台 暖风机 ，将暖风机主管引入临时保温篷内，对各模板进 行整体升温 ，风管引入时尽量平顺，减少弯头，以利于 提 高供 热效能 。 5 5 2 仓号 中间部位采用 电热毯升温 采用工 程电热保 温毯 进行 仓 面混凝 土 的升 温 ，根据 所要求保温的部位，将保温区域清理干净，将 电热毯展 开平铺在施工面上 ，相邻两块搭接 3 5 c m，接通电源 后，使保温面温度逐渐升高。使用过程中要特别注意运 输移动，不允许在地面拖拉、折叠，以免划破、拉伤使 线路断路或短路造成事故 。 5 5 3 仓号浇筑过程 中的蓄热保温 在仓号浇筑 混凝 土过 程 中，采用 一边 揭除保 温 被一 边浇筑 的方法 。浇筑 完毕 的每一 层混 凝土 及时 覆盖 新型 保温被进行保 温 。同时 ，在 浇筑 过程 中始 终保 持 暖风机 对保温篷的暖气输送，使模板保持一定的温度，利用钢 制模板良好的导热性能，对周边浇筑混凝土传热，以达 到周边混凝土保温 的 目的。 5 5 4 边坡坝段蓄热法保温 边坡坝段采用搭 设 简易保 温篷 并 结合 暖风机 进行 吹 暖风的蓄热方法进行冬季保温施工。 5 5 5 暖风 机施工方法 先浇块浇筑时，在仓号两侧各布置 4台暖风机，并 将两侧 的横缝模 板各 改造两 块 ，键 槽模 板 中间加 一个 爬 行锥和一组竖背楞，每块模板上 口做一个 3 0 m3 2 6 m 的平台支架，模板加固除爬行锥外，在模板低 口和上口 各增加三根 2 0 mm 拉杆。每两台暖 风机放 置在一个 吊篮 中，整体吊放在模板支架上。暖风机供热主管垂直水流方 向布置，用铅丝将主管悬挂起来 ，利用主管上的分岔接 支管对仓号吹暖风，支管按一长一短间隔布置。后浇块 浇筑时 ，相邻坝块高差小于 6 m时 ，可将暖风机放 置在相 邻坝块。若相邻坝块高差大于 6 m时，在相邻坝块浇筑时 预埋埋件 ，仓号 内埋 设蛇 形柱 ，利用 蛇形 柱和 预埋 的埋 件架设平 台 ，放置 暖风机 。 主坝混凝 土冬季施 工采 用 YH 一2 O燃 油暖 风机 对仓 号升温，每台实际发热量约为 1 7 k c a l h 。每个仓号浇筑 7 水利水 电施 工 2 0 1 2 第 4期 总第 1 3 3期 时需要 8台 YH 2 O燃油暖风机 。 5 6 永 久外 露面表 面保 护 5 6 1 保 温材 料选 择 对于上下游面、电梯井外壁等永久暴露面，施工期 保温采 用 外 挂 式 全 年 保 温 方式 ，永 久 外 露 面 采用 粘 贴 5 c m 厚聚苯 乙烯挤塑保温板 ( X P S )进行保 温 。 5 6 2 保温效果计算 采用聚苯板保温后，混凝土表面等效放热系数采用 混凝土施工手册提供 的公式进行验算 ： 0 0 5 +： 式 中 保 温 后 混 凝 土 表 面 等 效 放 热 系 数 ，k c a l ( m2h ) ： K一风速修正 系数 ； 一 第 i 层保温材料 的厚度 ，m； 一 第 i 层材料 的导热 系数 ，k c a l ( m h ) 。 对 于以上 参 数 ，K 值 按 混 凝 土施 工手 册 选 取 1 5 ； 为0 0 5 m； 为0 1 2 W ( m K)一 0 0 3 2 5 k c a l ( m h) ，则 ： 一 L一一 0 9 4 4 3 k c a l ( 1 h ) ( ) o 5+ 一 3 9 7 k J ( m2 h ) 工 程设 计要 求保 温后 混凝 土表 面 等效放 热 系数 口 一 3 9 7 k J ( m。 h ) 44 1 8 6 k J ( m2 h ) ，因此 5 c m 厚挤塑保温板用于坝体保温完全满 足施工技术要求 。 5 6 3施工方法 苯板在混凝 土表 面 固定用 粘贴 的方 法 ，黏 结剂 由液 体胶和水 泥 配 置而 成 ，具 有 良好 的黏 结性 和 高透 气 性 ， 主要用于粘贴各种硬质聚合材料如保温矿棉板、聚苯板 等 。使用前在搅 拌 容 器里 按 液体 胶 ：水 泥 ( 5 2 5号)为 3： 7的质量 比搅拌 均匀 ，搅 拌时 间为 4 5 mi n ，然 后用 抹刀均匀地涂抹在苯板表面，厚度控制在 1 5 c m左右即 可 ，黏结 前要 对基 底进 行预处 理 ，包 括 清除基 层表 面 粉 尘 、油垢 和其 他杂物 。涂层 施 工时 可采 用 “ 面粘 法 ”和 “ 点粘法 ” ，面粘法 即将 挤塑保 温板 背面 涂满 黏结 剂 与大 坝永久外露面进行粘贴。点粘法是板与板之间的粘贴， 即在挤塑板周 边和 中间局 部涂 刷黏 结剂 ，中问 范 围内均 匀布点 ，且点粘面 积与 挤塑板 面积 之 比不 小于 4 O 。要 求板与板之间挤紧压实，不能有缝隙。挤塑板粘贴南下 至上错缝进 行 ，缝 距 1 2板长 ，待挤 塑板 粘贴 完 1 2 h后 在挤塑板 的对 角用 打孑 L 电钻打 2个 孔 ，将 挤塑 板和 坝体 用膨胀螺丝 紧紧地 连接在一起 。 5 7 侧 面及 上表 面 临 时保 护 5 7 1 保温 材料选择 各坝块侧面及上表面采取临时保温方式，保温采用玻 璃棉保温被或聚氯乙烯卷材。玻璃棉保温被与聚氯乙烯卷 材 的 导 热 系 数 分 别 为：0 0 6 w ( m ) 即 0 0 5 1 4 k c a l 8 ( m h ) 、0 0 5 2 W ( m ) 即 0 0 4 4 5 k c a l ( m h ) 。 5 7 2 保温效果计算 对 于混凝土上 表面及 侧 面采用 保 温被 或聚氯 乙烯 卷 材保护 的效果验算仍采用式( 1 ) 。 用双层玻璃棉保温被保护时 ： 一3 1 6 k J ( m2 h ) 用双层聚氯乙烯卷材保护时： 一2 7 4 k J ( m2 h ) 在冬季施工时 ，混 凝 土上表 面及 侧 面用 双层保 温 被 或双层聚氯 乙烯 卷材 进行表 面保 护 ，完全 满 足设 计保 温 后混凝土表面等效放热系数 口 4 1 8 6 ld ( m2 h )的 要求 。 5 7 3施工方法 上表 面保护 在仓 号收 面后 采用 塑料 薄膜 覆盖 ，塑料 薄膜顶 面覆 盖新 型保温 被保 温。侧面 临时保 护 利用 大模 板 的爬升锥 孔作 为固定点张挂保 温材料后 用铅 丝、木板 、 钢筋等加 以固定 ，保温 层之 间搭 接严 密 。若 采用 聚氯 乙 烯卷材 ，则全部横 向固定 。因临 时保温 的部 位 多为低 温 期 内近期浇筑 的混 凝土 ，所 以保 温 量 大 ，侧表 面 高度 较小 ，利用大模板 底部 的工作 平 台或 简易爬 梯 即可 完成 混凝土侧面保护。对于保温过冬的混凝土，在每年 9 月底 完成所有部 位混凝 土表 面保温 工作 。当年 1 O月 次年 4 月浇筑的混 凝土 ，混 凝 土浇 筑完毕 ，其 上表 面及侧 面 立 即覆盖保温材料 ，直至上层混凝土开始浇筑前方可揭开 。 5 8 拆模 时 间控 制 冬季浇筑 的混凝土适 当推迟拆模 时间 5 7 d 。同时遵 循下列规则 ：非承 重模 板拆 除 时 ，混凝 土强 度 必须 大于 允许受冻 的临界强 度或 成熟 度 。对 于大 体积 混凝 土 ，不 低 于 1 0 0 MP a( 或成熟 度不低 于 1 8 0 0 h ) 。对 于非 大 体积混凝 土和钢筋 混凝 土 ，不低 于设计 强度 的 8 5 。承 重模板拆 除经 过 计 算 确定 。禁 止 在气 温骤 降 期 间拆 模 ， 模板 拆除后立即进行混凝土表面保温 ，防止产生裂缝 。 5 9 通水冷却 通过坝体通水冷却与坝体内部温降关系试验，优化 坝体冷却系统 。 5 9 1 初期通水 采用天然河水 。基 础约束 区混凝 土通 水时 间不 少 于 2 0 d ，脱 离约束区混凝土通水时间为 1 5 2 0 d ；牛腿 部位 、 孔 口周围 、表 孔闸墩等特殊部位通水时间为 1 5 2 0 d ；在 混凝 土浇筑收仓后 1 2 h内必 须开 始连 续通 水 ，水 管通 水 流量 不 小 于 2 O 2 5 I rai n 。通 水 每 2 4 h改 变 一 次 循 环 方向 。 5 9 2中期通水 为确保混凝 土安 全过 冬 ，削减混 凝 土 内外 温 差 ，预 防混凝土在冬季 出现 裂缝 ，每年 9月初 开始 对 当年 4 7 月 、1 O月初开始对 当年 8 9月 、1 1 月初 对 1 O月份 浇筑 的大体积混凝土块体进行中期通水冷却，使混凝土 内部 温度控制在 1 6 1 8 C范 围内 。中期 通水采 用 天然河 水进 行，通水时间以混凝土块体温度达到 1 6 1 8 为准。 ( 下转第 3 6页) 水利水 电施工2 0 1 2 第 4期 总第 1 3 3期 实管 排水管 滤管 沉淀管 长度l 2 图 3 马道和基底 降水井 结构示意 图 ( 单位 ：mm) 置。共配备 6台备用泵 、6台配电柜及部分出水管等作 为备 用 。 2 7降水 井运 行方 式 降水井 施工完成并配置好设备后，根据基坑开挖进 度需要 ，考虑到地下水水位下降需要一定的时间，应提 前开启降水井抽排地下水，以免水位 降深不足影响基坑 正常开挖 。 当建筑物混 凝土 浇筑 完成 开始 部分 回填 时 ，根 据 回 填 的速度并 结合 地下水 位 ，关 停部 分抽 水设 备 ，降低抽 水成本 。 3 结束语 由于降水井 的抽排 ，形成 了一个影 响 范 围很 大 的 降 落漏斗，地下水位在降水井开启 1 2 c i 后稳定在基底标高 1 0 8 1 5 m以下 0 5 1 O m，说明此次井点降水方案合理。 井点降水保证 了基坑干地施工的要求，保证了工程施工 质量 。 ( 上接 第 8页) 5 9 3后期通水 需进行坝体接 缝灌 浆及 岸坡 接触 灌浆 部位 ，在灌 浆 前 ，必须进行后期通水冷却，使混凝土 内部温度控制在 稳定温度 。后期通水 时间大 约需 4 0 5 0 d 左右 。 拉西 瓦水 电站大坝 主体工 程大体 积混 凝 土采用 通水冷却技术 ，有效 降低 了混凝土 内部最高 水化热 温 升 ，保 证 了混 凝 土 内部 最 高 温 度 不 超 标 ，使 混 凝 土 内外 温 差 控制 在 设 计 要 求 的 范 围 之 内 ，为 拉 西 瓦 水 电站 大坝大体积混凝 土快速施 工提供 了依据 和技 术保 障 。 6 拱坝冬季施工管理 6 1 加 强 混凝 土质量 控 制 拉西 瓦水 电站冬 季混 凝 土施工 ，对原 材料 制定 了严 格 的质量要求 控制标准 ，对生产 的混 凝土进 行现场 监控 ， 对不合格混凝土采取有效的处理措施进行处理，严禁不 合格混凝 土进入 到浇筑 仓号 ，从 而有 效地 满 足 了混 凝 土 施工性能的优越，保证了混凝土冬季施工 的质量和高强 度施 工进度 。 6 2 跳 仓浇 筑施 工 安排施工仓号时，要求各坝块合理地短间隙连续和 均匀上升，按照跳仓原则安排施工仓号，避免坝块出现 长 间歇 影响相邻 坝块 的上升 ，以及 大面 积压 仓 。应 通过 合理统筹安排，使施工进度良性循环。 6 3 高差控制 在施 工过 程 中为 防止 横缝 受 剪切变 形 影 响 缝 内 止 3 6 水设 备 的功 能 以及 先 浇 块 长期 暴 露 因外 界 气 温 影 响 引 起表 面 裂缝 等各 种不 利结 果 ，各 坝 块 间高 差 原 则 上 按 照 6 8 m 进行 控制 ，特 殊情 况 下 不 能超 过 1 2 m，在 施 工进度安排 上尽 可能避免 坝块先浇 块与后 浇块 反转 现象 。 6 4 提高混凝土入仓设备的效率 配备足够的人仓手段并且合理利用人仓设备，仓位 要求强度较高时，采用多种手段联合施工。 6 5 利用 有利 时段 拉西 瓦地 区 当年 1 O月底 至 次年 3月 中旬 均 为冬 季 施 工期 ，冬季 施 工 长 达 5个 月 ，为使 电站 按 期 投 产 运 行 ，必须合理 利用有效 时段在保 障质 量前 提下 加快 施 工 进 程 。 混 凝 土 浇 筑 开 盘 时 间应 尽 可 能 避 开 气 温 骤 降 及 夜晚低 温时 段 。混凝 土 仓 号 开盘 选在 8时 1 9时 之 间 。 在低温时段施工低峰期 ，做 好设备 检查及施 工准 备 ， 为高峰时段加快组织施工提供有利条 件 。 7经济效益 高寒地区冬季混凝土施工原要求采用搭设保温棚 ， 其中单仓保温棚耗用钢材 3 5 t 左右，采用新工艺取代暖棚 法施工，单仓节约投入 1 4 5万元，而且会使施工进度提 高 3倍以上。经济指标相当可观。其他关键技术的研究 应用 ，为工程节约成本约 2 1 0万元 。