中小型水利工程中混凝土墩墙的施工技术要点.pdf

中小型水利工程中混凝土墩墙的施工技术要点 郗 良 ( 忻州市滹沱河水利管理局 山西 忻州0 3 4 0 0 0 ) 摘要 混凝土施工是水利工程施工的关键环节， 如果处理不好可能产生裂缝、 留下安全隐患。本文结合 忻定干渠云中河十字闸工程施工经验， 对中小型水利工程中混凝土墩墙施工技术要点及质量控 制相关措施进行分析与阐述， 以供类似工程项目施工参考。 关键词 水利工程；混凝土墩墙；施工技术；裂缝防控 中图分类号 ： I V 5 2 文献标识码 ： B 混凝土墩墙是当前水利工程中常见的 墙体结构， 在涵洞、 水闸等部位应用广泛 ； 墩墙施工大多采用机械拌合或者泵送混凝 土的方法，而施工过程中产生的混凝土裂 缝问题 已引起 施工各方 的注 意 ，一旦浇 筑 的墩墙 出现表 面裂缝 或者贯穿 裂缝 ，就会 对结构的整体性造成影响，不利于结构受 力稳定性 ，一旦 交工使用后会存 在较大 的 安全隐患 。 针对这一实 际问题 ， 我们 在近年 来的水利工程中，尝试创新并改进施工工 艺 ， 采取一系列新技术 、 新方法 ， 有效规避 了混凝土裂缝 问题 ，确保 中小 型水利工 程 混凝土墩墙 的结构稳定性 、 耐用 性 ， 具有 重 要的现实意义 。 1工程 概述 忻定干渠云中河十字闸工程是滹沱河 灌 区 的重 要 枢纽 工程 ，始 建 于 1 9 5 2年 ， 1 9 5 3 年曾进行重新修建，但是经过多年运 行使用 ， 出现底板坍塌、 年久老化问题， 已 经无法满足防渗、 排洪等基本需求。 该工程 所处地区属于中纬度暖温带大陆性气候 区， 四季分明， 气候偏向干旱为主， 降水集 中在每年 6月 9月，其中 7 、 8月水量最 大。 根据十字闸的设计资料来看， 该工程原 定 的过 洪流量 约为 3 0 0 m3 s ，工 程上层 3 m 为淤积粉沙 ，下 层为黏土层 ，地 下水位较 浅。本次改造主要为混凝 土墩墙 的重建 ， 其 中涉及 到较为 重要 的混凝 土施 工技术 ， 如 何 防范裂缝产生更是重 中之重 。 混凝土墩墙的主要构成部分包括闸墩 与桥墩 ，一般在混凝 土基础层或 者底板 中 设置墩墙， 其特点就是底部的平面积较小、 墙体较高， 同时要求墙体立面面积大、 表面 平滑， 没有气孔、 蜂窝等问题， 对施工条件、 施工尺寸、 外表美观程度等要求都比较高； 近 年来 在一些水利工 程中 ，墩墙施 工技术 不断优化和改进， 包括制作模板、 浇筑与振 捣混凝土、 施工后期养护等， 从各个环节改 进工艺 ， 取得 了较为满意的效果。 2混凝土墩墙施工技术要点及其 改进 针 对 混凝 土 的 特征 以及墩 墙施 工 要 求， 滹沱河灌区在对墩强进行改造施工中， 从模型支护 、 施 工缝处理 、 混凝 土施 工技术 等方面不断改进工艺，以更好地满足工程 需要， 具体分析如下： 2 1 模型支护技术 模型支护技术的改进与应用，主要做 到如下几步骤 ： 其一， 合理选择模型。结合 工程中墩墙 的实 际外 轮廓尺寸选择适 当的 模型， 可采取定型钢模立式布置方法， 尽量 确保模型平直 ， 注意避免 出现错缝 现象 ， 这 样拆模之后才能保证表面光滑无坑点。其 二， 选择合理的支护方法。 综合墩墙周边的 尺寸以及模具 的边孔 距离 ， 可每间隔约 l m 预埋一个膨胀螺栓 ，确定底层模型的具体 位置； 在上层高约 1 m、 水平方向约 1 2 m左 右的位置，在钢筋的两端过口做模型的连 接件 ， 与外部 的副龙骨 固定起来 ， 避 免由于 模型过高而产生变形 ；一般模型中的主龙 骨实施竖向布置，间距约为 1 5 m左右 ， 副 龙骨多实施横 向布置 ，间距 在 0 9 m左 右。 另外应注意 ， 在模 板和底面接缝处 ， 每层模 板缝之 间应 该加 一层 约 为 5 mm厚 度 的海 绵 ，这样施工 中能够避 免水泥浆外漏 到墙 面 ， 造成墙面 凹凸不 平。其三 ， 在浇筑 混凝 土过程中， 模型的看护工作也非常重要。由 于水利 工程混 凝土墩 墙 的水平 面积较 大 ， 但是其宽度较为狭窄，因此浇筑过程中稍 不 注意就可能 出现倾斜 或者扭 曲，为了避 免这一情况， 需要在混凝土模型的两端、 中 间等位置挑杆挂垂球 ，沿着垂线的方向分 别选 择上 、 中、 下三个 点来记录从垂线 到模 型的距离 ， 并且定点定时观察 、 记录， 如果 模型发生变化则及时调整 ， 确保模 型平整 、 端正 。 2 2施工缝处理技术 首先，当混凝土的底板强度达到要求 后 ， 需要继续浇筑混凝 土墩墙 ， 对其表 面进 行凿毛处理 ，将表面 留有 的水 泥薄膜清理 干净， 使用高压气冲洗 ， 确保干燥 、 无积水； 其次， 将钢筋表面的杂物、 水泥浆等清理干 净， 注意靠近施工缝附近的钢筋处理， 确保 钢筋施工时不会对 已经 浇筑的混凝土质量 造成影响或破坏； 再次 ， 为了保证上下层的 施工缝顺直 ， 不 出现折线 ， 在对 底层混凝 土 进行浇筑施工时 ，应该在模板上使用约 4 c m厚板条钉，这样能够合理控制浇筑的 高程， 完成浇筑后再将板条拆除， 进行凿毛 处理 ； 最后 ， 综合 以往 工程施 工经验 ， 为 了 避 免在施 工缝 上 部浇 筑 混凝 土 时出 现跑 模、 挂帘等问题 ， 可以在下层混凝土的模板 施工时预 留对销螺栓 ，对 上层 模板起到 固 定作用。 2 - 3混凝 土施工技术 混凝土施工技术要点及施 工过程 的质 量控制 ， 主要从 以下几个 环节着手 ： ( 1 ) 材料的准备。 在施工中使用自 拌混 凝土 ， 需要严格控制原材料 的质量 ， 在材料 进场时做好抽 检试验 ；本次工 程选用 C 2 0 混凝土 ，水泥为忻州市南 白水 泥厂生产 的 3 2 5矿碴水泥 ， 石子为忻 口石 料厂生产 ， 其 粒径等参数应符合要求； 同时， 根据实际施 工需要，还需要添加粉煤灰、外加剂等材 料 ， 也要 注意控制其质量 。 ( 2 ) 配合比优化设计。 根据实验室提供 的配合比要求，对现场砂石料的含水率进 行精确测定， 获得配合比数据 ， 严格按照标 准执行 。 ( 3 ) 浇筑与振捣。 采取“ 水平分层” 的方 法进行浇筑， 注意控制每层浇筑的厚度， 一 般在 4 0 e m 5 0 c m左右较 为合 理 ， 当距 离面 层还有约 5 0 c m距离时， 则改为斜层浇筑方 e ( C 二 = = ( C o C G 法， 同时使用插入式振捣器进行振捣。为了确 保面层 的平 整 ，需要在侧 面模 板上测量 高程 点， 在每个高程点做好标记， 确保浇筑高层符 合要求。 ( 4 ) 在浇 筑十 字 闸消力池 底板 及 闸室底 板混凝 土时 选用起 重机 吊运混 凝 土方法 ， 有 效避免运输 过程 中混凝 土的损失 ，节 约 了工 程成本 与人工劳力 ，如果 采用人工运 料的方 法 ，极易 出现混凝土离 析问题 ，影 响工程质 量 ； 而起 重机的料斗 为全封闭式 ， 吊运过程较 为平稳 ， 直接进入仓 内， 避免了离析问题 。 ( 5 ) 雨季施工要点。雨季施 工由于天气较 为潮湿 ， 应该注意对混凝土浇筑质量的控制， 如 ： 定 时测量骨料 中的含水量 ， 用塑料覆盖仓 面等 。 ( 6 ) 混凝土养护。为了确保 混凝 土达到设 计要求的强度，完成浇筑之后的养护工作十 分重要。可定期在混凝土表面喷水 ，保持湿 润； 注意重点部位的养护时问不少于两周， 尤 其加强对突出、 棱角等特殊部位的保护。 3防范混凝土墩墙裂缝的相关措施 混凝 土裂缝 问题是 忻定干渠 云中河十字 闸工程的常见问题之一，本次改造结合这一 实 际情 况 ，对混凝 土裂缝的防治采 取 了一 些 有效措施 ， 效果较为 明显 。 3 1 合理设置混凝土墩墙浇筑结构 合 理 的布局 ， 是 防止发 生裂 缝 的关键 环 节 ， 主要包 括 合理 设 置分 缝 、 采 取分 块 通仓 浇筑等方法， 省去原本较为复杂和繁琐的接 缝 灌 浆 、 混凝 土冷 却 等 步骤 ， 加 速 了工 程 的 施 工进 度 ， 确 保能 够 尽快 完 工 ； 过 去常 使 用 的通仓浇筑方法 ， 使浇筑块受到的拉应力范 围增大， 浇筑块的尺寸也比较大 ， 极易在表 面产生裂 缝 ； 同时该 种方 法也增 加 了仓面 尺 寸 ， 在 浇 筑时 就 可能 产 生一 个薄 弱 面 ， 如 果 不能严格遵循平仓振捣要求 ， 就会影响浇筑 质 量 。 结合 这一 实际情 况 ， 选 用分缝 浇筑 、 分 块 浇筑更 加合 理 。 在浇筑混凝土时设置贴脚 ，能够避免混 凝土墩墙结构的应力过于集中，而压力过大 则容易产生裂缝 ；同时使用贴脚可以提高结 构垂直抵抗力 ，缓解 由于水平 水流压力 而产 生的作用，增强墩墙结构抵抗不平衡力矩的 能力 ， 避 免在底板 的顺水流方 向产生裂缝 。由 于水利工程 的岩基大多较 为坚硬 ，因此可 以 考虑设计一 个基础的过 渡层 ，减少外 部约束 力 ； 有关过 渡层的浇筑 ， 一般设置在底 板与基 岩之间， 浇筑的薄层约 1 5 e m左右 ， 起到平缓 过渡的作用。要求这一过渡层的力学性能适 中， 具有一定变形功能， 能够适应地基变形， 避 免 出现底板裂缝 。 3 2 注意控制混凝土浇筑温度 控制温度是预 防混凝土裂缝的常见措施 ， 其 中包括浇筑温度控 制与温升 幅度控制 两大 部分 ， 分析如下 ： ( 1 ) 混凝土墩墙浇筑温度的控制 在浇筑混凝土时 ， 如果外部本身的温度就 比 较高， 必然影响其施工温度， 造成混凝土中的 胶凝材料迅速形成水化反应 ， 缩短混凝土达到 最 高温度 的时 间 ， 散热速度 缓慢 ； 浇筑温 度的 控制， 主要做到以下几点： 其一， 对混凝土进入 仓 内的温度进行控制 ， 如在混凝土 中注入冰块 迅速降温， 选择春秋季节温度不太高的时候浇 筑等， 尽量避开夏 日 炎热时间或者冬季寒冷时 间 ； 其二 ， 如果无法避免在夏季浇筑 ， 就需要对 骨料喷水以降低温度， 还可采用风冷法， 如将 拌合料仓封 闭起来并注入冷风 ， 在皮带机输送 骨料时利用冷 风将骨料温度 降低 ； 其三 ， 用于 输送混凝土的机器设备、 工具等， 也要采取遮 阳处理， 必要时采取降温措施 ， 避免外部温度 升高 对混凝 土温度造成影响 。 ( 2 ) 混凝土墩墙温度上升幅度的控制 一 般混凝土浇筑过程中温升幅度的控制 主要 利用水 管冷却方法 ， 以此控制混凝土 的内 外温度 ， 既可 避免 内外温 差过大 ， 也可控 制温 升幅度 ， 作业 成本较低 ； 在墩墙结构 中， 一般底 部是最容易出现裂缝的部位， 那么应用冷却水 管可考虑 主要 埋设到墩墙下 部分 ；一般 情况 下 ，只要在 7天 1 O天 内混凝 土没有 出现裂 缝现象， 那么其抗裂强度就能符合要求 ， 同时 将水管冷却的拉应力控制在一定强度之内， 也 能保 证混凝 土的质 量。 3 - 3 混凝 土材料 的优化选择 混凝土材 料的质量直接 影响墩墙 施工 的 质量 ， 合理 选择原材料 ， 也是避免发 生裂缝 的 主要措施 。 首先 ， 应尽量选 择热量较低 的水泥 ， 降低水化热反应， 将温差控制在合理范围内； 其次， 在混凝土中掺人适量的活性混合料， 能 够降低混凝土的温度， 也可延缓混凝土温度升 高的时间， 便于热量快速散发； 另外， 粗骨料在 混凝土中 占有较大比例 ， 应 注意其 矿物性质 的 选择， 将对混凝土热学性能产生直接影响。通 过尽量选择膨胀系数较小的骨料， 能够有效避 免温度裂缝产生。 4结束语 滹沱河灌区的十字闸工程距离忻定干渠 渠首 1 8 k m， 是忻 定干渠 与云 中河 交叉 的重 要 工程， 也是滹沱河灌区的重要枢纽工程之一。 本次改造工程全部采用钢筋混凝土现浇结 构， 在闸门、 泄水闸、 进水闸等部位实施电气 化操作， 极大提升泄洪的速度， 增强了忻定干 渠的引水能力。由于改造施工中各个环节的 技术落实 到位 ， 尤其混凝 土施 工技术科 学 、 合 理， 各步骤衔接紧凑， 最终工程构件施工效果 非常理想 ，无 论是墩墙 的强 度还是 表面平整 度都相对满意，是水利项 目改造工程的参照 典范 。陕 西水利 参考文献 f 1 1 刘孟路 浅论混凝土施工技术在水利 工程 的 应 用【 l l l 城市建设理论研 究( 电子版)2 0 1 3 ( 2 1 ) f 2 1 盛亚男 浅议 水利工程 中混凝土的施 工管理 与质量控制卟 价值工程 2 0 1 0 ( 1 8 ) 3 】 余正罡 水利工程混凝土及钢筋 混凝 土工程 施工技术分析卟 黑龙江水利科技 2 0 1 4 ( 2 ) 4 张振 ， 祁葳 ， 刘桐 试议水利工程混凝 土渗 漏 的成 因及 防治【 7 】 城市建设理论研 究( 电子版 ) 2 0 1 4 ( 1 8 ) 5 柳江 ， 柳 红英 关于水利 工程混凝 土施 工技 术对策探讨田 新材料新装饰 2 0 1 4 ( 1 0 ) 【6 李轶 水利工程混凝土施 工技 术及其 质量控 制措施 【 l 1 l建筑 建材 装饰 2 0 1 4 ( 1 2 ) ( 责任 编辑 ： 黄灵 芝 )