独流减河进洪闸除险加固工程温度分析

独流减河进洪闸除险加固工程温度分析

1联合行1.1座卷4独流减少河的洪水输入位于大清河水系东淀下游。子牙河、大清河和独流减少河的交汇处。这是流量减少河的第一个工程。独流减河进洪闸由进洪北闸和进洪南闸两座大型水闸组成,设计总流量3600m3/s。主要宣泄大清河系洪水经独流减河入海,确保天津市和津浦铁路的安全,减轻大清河中下游地区的洪涝灾害。独流减河进洪闸除险加固工程为Ⅱ等工程,其闸室等主要建筑物为2级,次要建筑物为3级。闸顶交通桥设计标准为计算荷载汽-20,验算荷载挂-100。地震动峰值加速度为0.15g。主要建筑物设计烈度为7度。工程批复概算总投资13997万元,建设总工期28个月。1.2降水量水分和干湿度工程所在地区属大陆性季风气候,并受海洋气候的影响。年平均气温为12℃,月平均最高气温为26.2℃(7月份),历年各月平均气温见表1。多年平均降水量523.8mm,最大年降水量992.9mm(1977年),最小年降水量292.1mm(1965年)。年降水量主要集中在汛期6—9月。日降水量大于10mm的天数,年平均为14.0d,最多达23d,最少为8d。多年平均水面蒸发量约1200mm。无霜期205d左右。冰冻期110d左右,平均冻结日期和解冻日期分别为12月上旬和2月下旬。最大风速25m/s,冻土深度70cm。1.3施工现场温度独流减河进洪闸北闸于2005年4月6日开工建设,2005年6月20日基本完成旧闸拆除、182根基础灌注桩、9块闸室中底板和9块闸室墩地板浇筑及全部78片交通桥梁预制等施工。6月22日,建设、监理及施工单位有关技术人员对施工现场温度进行实地测量,室外气温33℃,砂骨料小石温度26℃,大石30℃,水泥35℃,地下井水温度19℃,搅拌机混凝土出机口温度28℃。根据以上混凝土施工温度情况,混凝土浇筑在高温下施工已不可避免。2浇筑温度控制热天浇筑混凝土,由于环境温度高、坍落度损失较大和施工操作困难,易产生收缩裂缝;混凝土入仓后,温度升高,易产生温度裂缝。施工中,除尽量降低运输途中及浇筑仓面的环境温度外,还应严格控制混凝土的浇筑温度。按设计及有关规范要求,高温季节混凝土施工一般的技术要求为:(1)浇筑温度不得超过28℃;(2)考虑混凝土运输、入仓等温度回升,混凝土出机口温度应低于浇筑温度3~4℃;(3)浇筑混凝土内外温差应控制在20~25℃;(4)上下层温差应控制不大于15℃。3指标性技术指标高温下混凝土施工最根本的就是要控制混凝土浇筑温度不得超过28℃这一硬性技术指标。为了达到这一目的,需要根据独流减河进洪闸当地当时的气候及施工条件,从施工工序、原材料、拌合、运输、浇筑、养护等各个环节采取措施,以满足浇筑的条件。3.1减少闸墩裂缝为减少基础约束,先浇筑的墩底板先浇筑闸墩,后浇筑的墩底板后浇筑闸墩,减少闸底板混凝土约束作用,从而减少闸墩裂缝。另外,在混凝土浇筑闸墩前在底板上凿毛后,按照《水闸施工规范》要求,先铺筑一层2~3cm厚的水泥砂浆结合层,以降低闸底板和闸墩间的约束力。3.2混凝土原料及其配合比设计(1)水泥:为尽量降低混凝土水化热温升,选用水化热低的水泥,即河北唐山市凤山水泥厂生产的锐丰牌普通硅酸盐水泥,强度等级32.5,为低碱水泥。(2)砂:产地天津蓟县,天然中砂,细度模数2.5,颗粒级配连续,级配曲线在Ⅱ区,现场测定含水率4.5%。(3)石子:产地天津蓟县,三级配,分为5~20、20~40、40~80mm,最大粒径80mm,现场测定含水率0.2%。(4)水:选用地下水作为混凝土拌合用水。(5)抗硫酸盐侵蚀剂:选用中国水利水电科学研究院结构材料研究所与北京科海利新建筑材料开发有限公司生产的SK-D抗硫酸盐侵蚀剂。该剂具有抗硫酸盐侵蚀、抗渗能力。(6)引气剂:选用中国水利部、国家电力公司河北省混凝土外加剂厂生产的DH9引气剂。其作用可减水、引气,提高混凝土抗冻性能和抗渗性能。(7)硫化剂:选用中国水利部、国家电力公司河北省混凝土外加剂生产的ZL硫化剂。该剂是由高效表面活性剂高分子聚合物松香热聚物等经化学反应制成的一种褐色粉末状高效减水剂。(8)混凝土配合比:闸墩混凝土设计强度等级为C25F200W4。委托专业实验室进行专门的热天施工混凝土配合比设计,控制坍落度在10~12cm。同时,加入优质高效减水剂、引气剂和抗硫酸盐侵蚀剂等外加剂。3.3对材料进行搭设凉棚或进行控制(1)拌合水采用现抽的地下水,水温19℃左右。浇筑时间不超过12h的部位,安排在夜晚浇筑,以避开白天的炙热高温。(2)对水泥、砂、石等材料采取搭设凉棚或用苫布覆盖等方法以避免阳光暴晒,同时抽取地下水对石子等进行喷雾降温。拌合系统搭设遮阳棚。严格按照批准的配合比进行配料,专职质检员负责监督检查,确保配料准确,尤其控制用水量和外加剂掺量。通过对原材料进行遇冷后,保证混凝土浇筑温度不超过28℃。3.4混凝土运输采用水泥罐车运输,对料体用棉布包裹并适时在罐车外喷水降温。3.5闸墩构建与振捣(1)仓面搭设凉棚,浇筑前用地下水喷洒模板。在浇筑过程中,喷洒水雾降低周围空气温度。混凝土浇筑、平仓、振捣、抹面等要连续快速作业。(2)闸墩混凝土浇筑前,借助脚手架系统利用帆布、麻袋等将待浇筑的闸墩向阳面进行遮阳。(3)采用吊罐接串筒入仓、人工平仓、插入式振捣器振捣,各部位混凝土浇筑分层进行,每层浇筑厚度30cm,均衡摊铺、振捣密实,避免出现过大高差。混凝土浇到设计标高时,要认真收活、整平压光,不得甩活。(4)在浇筑过程中,当室外温度过高、采取上述措施难以满足出机口温度不超过28℃时,考虑加冰。加冰前,利用粉碎机将大块冰破碎成渣。每盘混凝土中冰的掺量以重量计等量代替水的用量。第一盘混凝土中冰的掺量暂按配合比中水的30%添加(如还不满足要求可增加到40%~50%);测量出机口混凝土温度,如果出机口温度低于20℃,下一盘冰的掺量可适当减少,再复测出机口温度是否满足要求。3.6混凝土维护混凝土浇筑完毕,及时覆盖洒水养护,安排专人负责。养护用水采用地下水,保证外露面湿润。3.7混凝土温度测量热天施工的混凝土除按常温施工的要求进行质量检查外,还要做好以下几方面工作:(1)水、骨料的温度及拌合物的出机温度,每工作班至少测量2次。(2)室外温度每昼夜测量2次。(3)混凝土入仓温度每个工作班至少测量4次。(4)混凝土浇筑7d内加强观测不同深度内的混凝土温度,尤其边角最易降温的部位前3d每2h测定1次、以后每6h测定1次。(5)混凝土温度测量的全部测温孔、点均要编号,绘制布置图,测量结果写入正式记录;测温孔、点设在有代表性的结构部位和温度变化大的部位,测温孔的深度一般为10~15cm。3.8水泥砂堆创造水调湿仅以闸墩混凝土为例进行热工计算。设定大气温度35℃,水泥经过遮阳温度降到34℃,砂堆经过遮阳温度降到33℃,石子经过遮阳和地下水喷雾温度降到25℃,石子含水调到1%。3.8.1混凝土中水剂的温度式中:T0为混凝土拌合物的温度(℃);mw、mce、msa、mg分别为水、水泥、砂、石的用量(kg);Tw、Tce、Tsa、Tg分别为水、水泥、砂、石的温度(℃);ωsa、ωg分别为砂、石的含水率(%);C1、C2分别为水的比热容[kj/(kg·k)]及溶解热(kj/kg)。根据每立方米各项原材料用量及温度等原始数据按照式(1)即可计算出混凝土拌合物的温度T0。具体计算参见表2,求得闸墩混凝土出机温度为26.8℃。3.8.2混凝土的出机温度式中:T1为混凝土的出机温度(℃);Ti为搅拌棚内温度(℃)。参见表3,求得闸墩混凝土出机温度为28℃。3.8.3混凝土浇筑温度式中:T2为混凝土拌合物经运输至浇筑完成时的温度(℃);a为温度损失系数(h-1),采用混凝土搅拌输送车时取0.25;T1为混凝土运输到浇筑完成时间(h);n为混凝土转运次数;Ta为运输时的环境气温(℃)。参见表4,求得闸墩浇筑完成时温度29.8℃。通过以上各项温度的计算,其浇筑温度为29.8℃,略高于设计规定的温度28℃。这就需要在实际混凝土浇筑中在原来拟定的温度基础上,适当降低个别环节的温度指标,以满足浇筑温度为28℃。4检测结果及分析独流减河进洪闸闸墩混凝土质量控制指标为C25W4F200、三级配。C25混凝土试块取样取抗冻4组、抗渗7组,检测结果均满足设计要求。Cv值为0.057,强度保证率为99.0%。闸墩施工中,实行监理平行检测,取闸墩抗压C25混凝土试块4组,28d龄期达到设计强度的140%;抗冻、抗渗试块各1组均满足设计要求。5混凝土浇筑温度独流减河进洪闸除险加固工程北闸在闸墩混凝土施工中,正值6—7月,混凝土浇筑遇到了热天高温的施工天气,降低混凝土浇筑温度是关键。水利工程冬季施工的机率比较高,对混凝土防冻方面经验比较多,但对于夏季高温下混凝土施工具体采取哪些措施实践的机会较少。在参建各方的积极努力下,经过对混凝土技术指标的检测,高温下施工的混凝土质量均满足设计和规范要求。笔者认为有以下几点经验值得总结:5.1严格施工,严抓序施工。在施工建管局从始至终坚持把工程质量放在首位,要求全体参建单位和人员树立“百年大计,质量第一”的思想,对各个施工工序和施工环节严格按设计和规范要求施工,坚决杜绝不规范行为出现。在高温施工前,建管局及时组织由监理、设计和有关施工单位共同参加的“热天施工方案研讨会”,经过认真研究,最后拿出了具体的施工方案。同时,为进一步验证施工方案的可行性,在施工现场由建管局、设计和施工单位经过多次的试验,最后确定了具体的施工方案,保证方案实施的可操作性。5.2混凝土质量标准参建各方能够在复杂的施工环境下统一协调、克服各种困难、尽职尽责发挥各自的职能优势,是取得本次高温下混凝土施工达到质量标准的关键。工程在具体实施时,为确保施工质量,严格按工序施工,建管局和监理现场24h旁站监理,施工人员定时测温并及时