南水北调渠道混凝土衬砌工程低温施工要点

□徐金龙□李秀慧□翟会朝（南水北调中线干线工程建设管理局；河南省豫北水利勘测设计院）



南水北调渠道混凝土衬砌工程低温施工要点

□徐金龙1□李秀慧2□翟会朝1
（1南水北调中线干线工程建设管理局；2河南省豫北水利勘测设计院）

摘要：南水北调中线干线工程汤阴段是总干渠Ⅳ渠段（黄河北～羑河北）的组成部分，位于Ⅳ渠段中黄羑段的最北部，地域上属于河南省安阳市的汤阴县。起点总干渠设计桩号为Ⅳ175+432. 80，终点设计桩号为Ⅳ196+749。汤阴段全长21. 32 km，明渠段长20 km，渠道渠底纵比降采用1/ 23000、1/ 28000两种，内边坡1: 2. 0～1: 3. 25。文章以南水北调中线工程汤阴段渠道混凝土衬砌工程为例，分析薄壁混凝土在冬季低温条件下施工过程中应注意的要点，根据当地环境和具体实际，重点研究了混凝土浇筑后蓄热法保温措施。

关键词：南水北调；混凝土衬砌；低温施工；蓄热法保温

1工程概况

渠道衬砌混凝土强度等级为C20，抗冻标号F150，抗渗标号W6。渠坡衬砌厚度10 cm，渠底衬砌厚度8 cm。渠坡防渗复合土工膜下铺设2，2.50，3，3.50 cm厚的聚苯乙烯保温板防冻层，防冻层下铺设5，10，20 cm的粗砂垫层防冻胀。

渠段属温带大陆季风型气候区，根据淇县站气温资料统计，段内月平均最低气温出现在1月，为-0.80℃，月平均最低气温-5.20℃，极端最低气温-18℃；所在地区历年最大冻土深度为H=26 cm，渠段抗冻设计气候类型属于寒冷气候区。

根据相关规定，当日平均气温连续5d稳定在5℃以下或现场最低气温在0℃以下时，不宜施工，当日平均气温低于0℃时，应停止施工。因为负温时混凝土、砂浆等所含的水分冻结，水化作用基本停止，不能再达到原设计的强度等级。由于南水北调中线工程工期紧，刚进入12月份的低温时段仍需继续施工，才能完成预期目标。文章仅针对此低温时段混凝土衬砌施工要点作出分析，以保证工程质量。

2混凝土衬砌低温施工要点

冬季渠道衬砌混凝土施工宜选在白天温度较高时段进行，经实践宜在晴天的上午10点至下午2点之间，每个浇筑仓位≤24 m，若遇气温骤降时则停止浇筑。施工现场主要采用蓄热法进行保温，而蓄热法是依靠水泥水化热和混凝土拌合物本身的热量，在保温的条件下达到预定的温度，其养护温度需提高到10°C以上，所以混凝土在拌制、运输、灌筑、捣实等过程中,必须采取措施,不使热量散发过快。为了确保混凝土衬砌质量符合设计规范要求，应做好以下几点：一是原材料方面：①所用骨料必须清洁，严禁含有冰雪等冻结块及易冻裂的矿物质。②冬期施工中混凝土拌制应优先选用与水泥相融的高效减水剂，以减少冻害，同时适量减少拌合水用量，控制坍落度。二是混凝土拌合：①提前模拟低温条件下施工，进行混凝土试配，对3 d、7 d和28d强度进行比对确定混凝土的配合比和外加剂的掺量，混凝土拌和站严格按照试验室发出的配合比通知单进行生产不得擅自修改配合比。②拌制混凝土的各项材料温度，应能满足拌和后混凝土所需温度，否则应考虑水加热或砂、碎石材料加温，但水和砂石混合物的温度应≤40℃，否则投入水泥时易发生假凝。③加强混凝土配合比和坍落度控制。投料前，先用热水冲洗搅拌机10 min，严格控制投料顺序，混凝土拌和时间比常温季节适当延长20%～25%，直至混凝土拌合均匀为止，避免水泥遇到过热出现假凝现象。④拌合站要根据气候实时状况，严格控制防冻液掺量。⑤必须随时测量拌合水的温度，水温控制在50±10℃，保证水泥不与温度≥80℃的水直接接触。三是混凝土浇筑：①缩短混凝土运输时间，确保入模温度。混凝土运输车和输送泵应有保温措施。②加强施工管理与协调使工序流畅有序，避免混凝土运输车在施工现场停留时间过长，使混凝土一抵达现场可立即入模。③当拌制的混凝土出现坍落度减小或发生速凝现象时，立即重新调整拌和料的加热温度。④在混凝土浇筑前，对入模温度进行量测，不满足要求的混凝土禁止浇筑。尽量加快混凝土浇筑速度，减少热量散失，做到混凝土拌合物入模温度≥5℃。四是混凝土养护：①混凝土浇筑完毕找平收面后，应立即用塑料薄膜及保温材料覆盖，对边角部位的保温厚度应增大到面部位的2～3倍。在初凝至终凝间要搓抹1～2遍。②要加强混凝土衬砌的测温工作，每隔2 h对混凝土出罐及入模温度进行检查，填写混凝土测温记录。

3衬砌混凝土面板后期蓄热法保温措施

混凝土衬砌冬季施工质量的关键是妥善的养护方法，防止早期受冻。为了防止早期冻害，通常要求开始养护时的混凝土温度≥5℃。汤阴段抗冻设计气候类型属于寒冷气候区，混凝土如养护不当，极可能出现低强、疏松、凝结时间过长等质量问题。因此需加强混凝土衬砌的测温工作，施工现场设立专职试验测温员，准备干湿温度计及普通温度计，及时对混凝土出罐及入模温度进行检查。每班至少检查4次，室外温度每日3次，混凝土养护温度每日6次。现场测温员测温后必须填写混凝土测温记录，及时向技术负责人汇报，项目技术负责人根据测温情况决定采取适当保温保湿措施。

低温施工的混凝土，分两个层次进行保温养护，一是浇筑完成后采用蓄热法保温，即立即采用1层塑料膜+3层岩棉被进行覆盖保温；二是混凝土达到龄期后为防止冻土冻融破坏等影响，采用1层塑料膜+2层岩棉被+1层塑料膜保温。覆盖完全后使用砂袋压住边缘。对于已完成衬砌的渠底混凝土板，主要对衬砌板下基础进行保温，防止发生冻胀，采用1层塑料膜和2层防寒岩棉被进行保温。对基础的保护层包括覆盖保温层和衬砌混凝土，根据热工计算公式（1）。

H=β1h1+β2h2（1）式中：H-不保温时的土壤冻结深度（cm）；β1-岩棉被保温层对土壤冻结影响系数；h1-岩棉被保温层厚度（cm）；β2-素混凝土对土壤冻结影响系数；h2-素混凝土厚度（cm）。根据查阅资料，岩棉被的导热系数与膨胀珍珠岩相近，故防寒被对土壤冻结影响系数取β1=3.80。衬砌混凝土厚度为h2= 8 cm，素混凝土对土壤冻结影响系数为β1=1.40。根据招标文件提供的气象资料，本段所在地区历年最大冻土深度为H=26 cm。因此岩棉被保温层厚度为：h1=（H-β2h2）/β1=（26-1.40×8）/ 3.80=3.90 cm。岩棉被每层为2 cm，铺设2层岩棉被总厚度2×2=4 cm> 3.90 cm，其保温效果满足要求。为防止降雪、降雨雨水渗入对混凝土造成冻融破坏、导致岩棉被打湿后保温效果降低，在岩棉被最下层和上层各铺设一层塑料膜用于防水防潮，保证其保温效果。覆盖完全后使用砂袋压住边缘，避免被风等外力破坏。

4结语

南水北调中线干线工程线路长，沿线气候条件变化较大，环境因素复杂，低温条件下，大型渠道薄壁混凝土衬砌施工难度随之增大。在工期紧保通水的情况下，汤阴段混凝土衬砌圆满完成衬砌任务。同时通过低温时段衬砌施工调查研究，采取有效的保温措施，施工质量得到了保证。收稿日期：2015-10-12（责任编辑：刘长垠韦诗佳）

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