浅谈水工输水箱涵混凝土质量控制

浅谈水工输水箱涵混凝土质量控制

刘晓垒

中国南水北调集团中线有限公司天津分公司   天津市   300000

摘要：随着我国国民经济的不断发展，以及为了满足缺水地区城市对水的需求，我国实施了一些重大的民生引水工程。箱涵的刚度比较大 ,对于多种地基适应性比较好,在进行断面调节时比较方便 , 施工的工艺比较简单,在输水工程中得到了广泛的应用。 水工混凝土输水箱涵施工, 能够提高施工的效率,把混凝土供应、浇筑等环节结合在一起, 混凝土浇筑的过程能够连续进行,浇筑的强度得到保证,这种施工方法得到了广泛的应用。承压箱涵是引水工程中比较常用的输水结构形式，具有引水断面调节方便，施工质量容易得到保证，造价合理，以及整体刚度大，对较软地基适应性好等优点，广泛应用于引水工程中。为打造绿色城市，改善河道水生态环境，加大水资源保护与利用，净水厂工程作为水利民生工程，在城市可持续发展建设中意义深远。

关键词：输水箱涵 ；混凝土 ；裂缝  

一、工法特点

1、工法特点。工法在“大型混凝土工程一体化连续施工系统装置”专利技术的基础上，结合工程实例进行系统配置，将物流供应原材料、混凝土生产、混凝土拌和、运输和浇筑仓内的布料机等环节有机组合，实现混凝土工厂化生产，保证了混凝土箱涵整体施工质量。与传统的施工工艺相比，有下列特点: 免除了装载机给混凝土拌和系统供料的装卸而代之以地垄自动取料。免除了多台混凝土搅拌车装运混凝土而代之以斜带机和主带机以 1. 6m/s 速度向浇筑仓面输送混凝土。免除了塔吊装罐做垂直和水平运输混凝土的布料模式而代之以起重布料机的运行布料，其施工连续性是传统混凝土施工模式所没有的。施工过程中避免了装车、卸车和装罐、卸罐耽搁的时间及装载机、混凝土搅拌车、塔吊等机械故障对施工的困扰，经济上也减少了此部分机械购置费用。

2、技术创新点。系统装置现场布置紧凑合理，将单机产能优化集合，形成一条具有现代化水平的流水作业生产线。混凝土工程一体化连续施工系统装置，包括混凝土原材料称量、投料和搅拌设备及行走式砌筑布料机，其特征在于具有混凝土过渡输送机与主带机，混凝土搅拌设备与混凝土过渡输送机相连，混凝土过渡输送机与主带机相连，主带机的输送带上设有多个转料口，行走式起重布料机上的混凝土输送机设有多个布料口，混凝土从搅拌设备输出经输送带进入自行式布料机，可将混凝土输送到任何建筑部位，从而实现大体积混凝土的连续施工。

二、水工输水箱涵混凝土质量控制

该工程输水箱涵结构为孔箱涵，采用混凝土进行浇筑成型，箱涵墙厚 40cm， 高200cm，底板厚度50cm，顶板厚度40cm，单次浇筑长度通常为20m。根据水利工程及该结构特点，混凝土性能改善和结构裂缝的预防作为质量控制的首要目标。

1、配比设计。耐久性指标作为水工混凝土重点关注内容，配合比设计在满足各项图纸设计基本要求的前提下，围绕此内容进行展开。

（1）矿物掺合料。水工箱涵墙体较厚，且施工单元结构长度较大，为降低塑性裂缝与温度裂缝的产生概率，配合比优先掺加一定量粉煤灰。同时，抗冻性能方面，结合设计水胶比，为控制随冻融循环次数增加带来的质量损失增大与相对冻弹模量降低，粉煤灰用量应得到良好控制。此外，由于天津地区粉煤灰质量参差不齐，粉煤灰用量应考虑现场施工环境与粉煤灰品质影响，最终确定通过试配确定。

（2）含气量。随着引气剂的掺入，混凝土含气量在一定范围内逐步增大。含气量较低时，混凝土因适量微小、均匀气泡的引入，降低混凝土致密性与分散内部应力作用基本维持平衡，对混凝土抗压强度影响较小，抗压强度不会发生急剧变化 ；随着含气量的不断增加，降低混凝土致密性的作用逐渐呈主要趋势，抗压强度开始出现明显下降。另一方面，含气量较低时，适量微小、均匀气泡的引入，可以有效缓解混凝土内部冻胀压力，提高混凝土抗冻能力 ；但过量气泡的引入，混凝土力学性能急剧下降会带来抗冻能力的显著降低。此外，过量气泡的引入，易出现有害大气泡，严重危害混凝土最终质量。

（3）凝结时间。该工程受路况影响，且出于降低混凝土入模温度考虑，施工时间多集中在夜间。为控制水化速率，减缓温度梯度，推迟温峰出现时间，减少温度裂缝产生概率，需延长混凝土凝结时间。同时该箱涵结构地处城市环线以外，周边无遮挡物，为避免正午阳光直接暴晒混凝土，混凝土表层迅速失水收缩而产生裂缝，需在正午前完成二次抹压作业，混凝土最佳凝结时间应根据施工环境变化与相关作业时间及时调整。

2、施工。混凝土浇筑前应对24h 内天气情况进行了解，避免浇筑过程中遭遇降水、大风等极端天气，其他突发情况应及时采取有效措施。混凝土输水箱涵分段进行施工，每段输水箱涵先后分底板、顶板两期施工完成，底板含30cm 高度侧墙，顶板含其余侧墙部分。其中，箱涵顶板浇筑前需对底板侧墙顶部进行凿毛、清洁、润湿等处理。混凝土入模温度控制在25℃以下，且不高于大气温度。顶板及侧墙浇筑过程为控制重点环节，侧墙采取分层浇筑的方法，每层浇筑厚度宜控制在30~50cm，安排专业人员及时振捣。振捣遵循垂直插入、快插慢拔、间距适宜的原则，至混凝土表面反出浆体且不再明显下沉为止，避免漏振、过振情况发生。上层混凝土振捣时，应插入下层混凝土5cm 位置，确保内部整体性。输水箱涵整体长度过长，其分期、分段的浇筑成型方式，造成不同时期浇筑的混凝土受温度应力为主影响，变形过程不同步，同一时间节点收缩变形不一致而存在开裂风险。混凝土生产前，关注所使用砂含水变化与温度变化引起的外加剂性能变化，出厂检测混凝土和易性良好，出机坍落度控制在180~200mm，确保混凝土现场浇筑、振捣、静置后无明显泌水情况。

3、后期养护。混凝土养护条件与时间对混凝土实体质量影响深远，施工现场应尤其重视混凝土浇筑后的早期养护工作，减免混凝土浇筑后因自身与环境的各项不利因素而导致缺陷产生。同时，养护过程应根据时间节点与现场实际温湿度情况做出调整。混凝土二次抹压完毕后立即覆盖土工布，并对土工布进行润湿处理，混凝土浇筑24h 后方可直接对土工布表层进行洒水作业，混凝土浇筑完成初期洒水前应对水温与混凝土表层温度进行测量，控制两者温差不大于15℃，避免水温过低情况下直接接触混凝土。洒水养护周期不低于14天，每日洒水时间宜选择水温与混凝土表层温度差值较小时段，洒水次数以保证混凝土表面润湿为准。箱涵侧墙初期采用带模养护，模板选取刚度与散热性能良好的钢制模板。模板的存在，可在一定程度上避免混凝土表面温度因环境温度急剧变化（尤指骤降）而发生突变引发的开裂情况。且由于河道箱涵墙体防风措施施工难度较大，适当延长墙体拆模时间可在混凝土浇筑成型初期较为脆弱阶段，起到良好防风效果。带模养护过程中可通过对模板洒水进行降温处理，期间也可采取松模的方式调节混凝土表层与外部大气环境两者温差，在结构混凝土强度达拆模要求的基础上，最终由温度监测与当期环境条件确定拆模时间。箱涵边墙强度达设计值70% 以上，且顶板强度达设计值75% 以上，方可进行回填处理，回填前应对混凝土结构进行质量排查，及时发现混凝土存在缺陷，并进行有效处理。

参考文献

[1] ] 李胜军，陈华鸿，李刚. 钢筋混凝土输水箱涵结构优化设计 [J]. 水利建设与管理，2018（10）：19-22.

[2] 石菊，葛坤，褚峰 . 浅谈混凝土输水箱涵施工输水箱涵的质量控制措施[J]. 中国水利，2019（8）：47-50.

[3] 刘琪，亢景富，冯乃谦.实现水工混凝土高性能的技术途径[J].混凝土，2017（5）：9-19.