CN107905232A - 一种挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方法及装置，包括以下步骤：S1：设置通水冷却装置；S2：布置钢筋；S3：按照先通冷却水，后浇混凝土的原则浇筑闸墩，在不同的时间阶段，变换通水方向的时间间隔不同。本申请可以在闸墩的浇筑过程和养护过程中降低混凝土温升，从而避免裂缝的产生。

Description

一种挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方法及装置

技术领域

本公开涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方法及装置。

背景技术

挡潮闸闸墩是闸室中用于支承闸门、分隔闸孔、连接两岸的墩式部件，闸墩混凝土是一种大体积混凝土。在实际工程混凝土浇筑中，闸墩常常出现温度裂缝。闸墩混凝土裂缝不仅破坏了闸墩结构的整体性，也影响了建筑物的耐久性和安全性。水闸闸墩温度裂缝非常常见，裂缝给水闸的耐久性和安全运行造成威胁。在浇筑过程中，混凝土硬化期间水泥释放出大量的水化热，内部温度不断上升，在表面产生拉应力，不能自由伸展，在混凝土内部产生拉应力，作为脆性材料的混凝土抗拉强度较低，产生的拉应力大于其抗拉强度，就会出现裂缝。综上，闸墩产生裂缝的主要原因为混凝土凝固后的温度变化产生的拉应力大于混凝土的极限抗拉强度。而目前，对于闸墩混凝土裂缝控制的效果并不理想，不能很好的满足工程的质量要求。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方案。

第一方面，本申请实施例提供一种挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方法，包括以下步骤：

S1：设置通水冷却装置；

S2：布置钢筋；

S3：按照先通冷却水，后浇混凝土的原则浇筑闸墩，在不同的时间阶段，变换通水方向的时间间隔不同。

所述通水冷却装置包括多排冷却水管，所述冷却水管之间沿闸墩厚度方向的间距为0.7-0.9m，沿闸墩高度方向的间距为0.4-0.6m。

所述冷却水管沿闸墩高度方向设置多层通水管和独立进出水口，每层通水管之间的间距小于3m。

当冷水管的布置方式采用这一间距范围时，既能起到对混凝土足够的冷却效果，避免产生裂缝，又可以保证作为水利工程中基础底板混凝土的整体性，保证底板的力学性能。

所述冷却水的流量为4.5-5.5m³/h，所述S4中，在通水的前3天内，所述变换通水方向的时间间隔为4小时；通水第4天，所述变换通水方向的时间间隔为8小时；通水第5天以后，每隔半天变换一次；所述冷却水一共连续通水7天。

针对冷却水管的上述布置方式，详细设计了冷却水的流量和方向，实践证明该方案可以保证底板混凝土在浇筑过程中极大程度的降低混凝土温升，从而降低了内外温差、温度应力，避免裂缝的产生。

所述钢筋的布置形式包括：在门槽与闸墙细部结构，沿法向布置φ12＠200转角钢筋。

在门槽顺水流方向加设网片，其中所述网片顺水流向的钢筋密度是垂直水流方向的钢筋密度的2-3倍。

所述网片顺水流向的钢筋布置为φ8＠60，垂直水流方向的钢筋布置为φ8＠150。

针对水流方向所设计的加设网片，提高了闸墩在应力集中部位的受力性能，并且能合理的控制造价成本，达到安全和经济的协调统一。

在闸墩门槽底板以上的设定高度内，每隔0.4-0.6m处各设一层水平加强筋。所述水平加强筋的顺水流方向的钢筋布置为9φ25＠100，分布筋为φ12＠200，以限制底板约束产生的裂缝向上发展，防止出现因断面减小而导致应力显著增大的现象。

所述闸墩浇筑与基础底板的浇筑时间的间歇期控制在15d以内。所述混凝土的浇筑温度控制在28℃以下。

一般情况下，闸墩裂缝首先产生于闸墩底部，随着时间延长，裂缝逐渐向上发展。经研究发现，施工时底板与闸墩浇筑间隔时间越长越容易开裂。此外，在浇筑过程中，混凝土硬化期间水泥释放出大量的水化热，内部温度不断上升产生拉应力，从而导致出现裂缝。本申请将闸墩浇筑与基础底板的浇筑时间的间歇期控制在15d以内，可以减小底板对闸墩约束，浇筑温度的控制可以保证闸墩混凝土在初凝前可以最大程度的降低混凝土的温升，从而减少裂缝的产生。

在混凝土内部设置测温计、应变计，每层均匀布置，可将测温计放置在两个冷却水管的中间部位，在冷却水管周围以及两水管的中间部位均可放置应变计，测温计和应变计的数目可视监测精度进行选择，温度和应变观测频率为每2小时观测一次，当混凝土内部温度降低至25℃以下时，不再观测。

闸墩中心部位混凝土2天龄期之内的温升幅度应控制在25℃之内，内外温差小于20℃。当达到峰值温度25℃后，控制降温速率，提高通水流量以增加降温速率；当降温速率超过4℃/d时，则减小通水流量，并在闸墩表面覆盖土工膜进行保温，直至停止通水，以减缓混凝土的降温速率，减小内外温差。

实时对温度、应变进行监测，可做到及时不间断地进行跟踪观测，并在第一时间就将观测结果反馈，有效地避免了混凝土温度裂缝的产生。

第二方面，本申请实施例提供一种挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工装置，包括多排冷却水管和适应于所述冷却装置的冷却效果而进行布置的钢筋；

所述冷却水管之间沿闸墩厚度方向的间距为0.7-0.9m，沿闸墩高度方向的间距为0.4-0.6m；

所述钢筋包括：在门槽顺水流方向加设网片，其中所述网片顺水流向的钢筋密度是垂直水流方向的钢筋密度的2-3倍。

进一步的，所述冷却水管沿闸墩高度方向设置多层通水管和独立进出水口，每层通水管之间的间距小于3m；

所述钢筋的布置形式包括：在门槽与闸墙细部结构，沿法向布置φ12＠200转角钢筋；

所述网片顺水流向的钢筋布置为φ8＠60，垂直水流方向的钢筋布置为φ8＠150；

在闸墩门槽底板以上的设定高度内，每隔0.4-0.6m处各设一层水平加强筋；所述水平加强筋的顺水流方向的钢筋布置为9φ25＠100，分布筋为φ12＠200。

本申请实施例提供的挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方法，克服了传统施工中先浇筑后通水的思维定式，通过采用先通冷却水，后浇筑混凝土的方式，可以使浇筑入仓的混凝土的温度更加均匀，从而减少混凝土出现裂缝的概率。此外，传统的施工方法中，变换通水方向的时间间隔自始至终都是固定的。本申请注意到了变换通水方向的时间间隔对混凝土降温的影响，在不同的时间阶段，变换通水方向的时间间隔不同，可以提高冷却效率，在一定时间内尽快达到冷却效果，进而可以在闸墩的浇筑过程和养护过程中降低混凝土温升，从而避免裂缝的产生。

此外，本申请的研究发现，水利工程中基础底板混凝土出现裂缝的主要典型时段一般在浇筑混凝土的3-5天之内，本申请的防缝控温浇筑方法针对这一时段，通过上述技术手段相互配合的综合设计，可以降低混凝土的内外温差，从而减少40％的闸墩混凝土温度裂缝，起到显著的防缝效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了闸墩冷却水管平面布置图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分而不是全部的实施例。为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，通常在此附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如背景技术中所提到的，水闸闸墩温度裂缝非常常见，裂缝给水闸的耐久性和安全运行造成威胁。如果遇到在闸墩的浇筑过程中养护不周、时干时湿、表面干缩变形受到内部混凝土的约束等情况，则会加重混凝土的开裂。因此，需要针对挡潮闸闸墩混凝土的浇筑过程和养护过程进行优化，包括在温度控制和湿度控制方面的详细设计，以期最大程度的降低混凝土的温升，避免混凝土温度裂缝的产生。

本申请实施例提供的一种挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方法，主要特征包括：在混凝土浇筑时，设置通水冷却装置，采取温度控制措施，并对门槽与闸墙细部结构进行优化设计。

其中闸墩浇筑与底板浇筑时间应尽量缩短，将浇筑间歇期控制在15d以内，且混凝土的浇筑温度控制在28℃以下，减小底板对闸墩约束。

通水冷却装置包括：沿厚度方向设置多排冷却水管，每排间距约0.8m，水管上下间距0.5m；沿高度方向设置多层通水管和独立进出水口，每层最好不超过3m，进行通水冷却。

通水冷却装置应根据具体情况设置通水温度、流量以及通水方向。一般情况，可通10℃左右的地下水，冷却水流量为5.0m3/h，通水过程遵循“先通水，后浇混凝土”的原则，不间断通水。在通水的前3天内，通水方向为每隔4小时变换一次方向，通水第4天每隔8小时变换一次，通水第5天以后每隔半天变换一次，连续通水7天。

温度控制措施包括：在第一联闸墩混凝土内部设置测温计、应变计，每层均匀布置，温度和应变观测频率为每2小时观测一次，当混凝土内部温度降低至25℃以下时，可不再观测。当闸墩断面中部测点即将达到最高温度或应变较大时，应采取加密观测，以准确掌握混凝土内部最大温升，并及时降低冷却水温度。

闸墩中心部位混凝土2天龄期之内的温升幅度应控制在25℃之内，内外温差小于20℃。当达到峰值温度后，控制降温速率，当降温速率超过4℃/d时，则减小通水流量，并覆盖一层土工膜进行保温，直至停止通水，以减缓混凝土的降温速率，减小内外温差。

门槽与闸墙细部结构应沿法向布置φ12＠200转角钢筋，减小转角部位混凝土所受拉力；在门槽顺水流方向加设网片，顺水流向φ8＠60，垂直水流方向φ8＠150，以防止表面裂缝开展；在闸墩门槽底板以上0.5m、1.0m和1.5m处各设一层水平加强筋，顺水流方向为9φ25＠100，分布筋为φ12＠200，以限制底板约束产生的裂缝向上发展，防止出现因断面减小而导致应力显著增大的现象。

应用上述装置实现控制挡潮闸闸墩混凝土浇筑过程中温度变化，操作方法包括以下几步：

1)在闸墩浇筑前，沿厚度方向设置冷却水管和独立进出水口，遵循“先通水，后浇混凝土”的原则；

2)在门槽与闸墙结构突变部位，沿法向布置φ12＠200转角钢筋；在门槽顺水流方向加设网片，顺水流向φ8＠60，垂直水流方向φ8＠150；在闸墩门槽底板以上每隔0.5m处各设一层水平加强筋，顺水流方向为9φ25＠100，分布筋为φ12＠200；

3)保持浇筑温度28℃以下、浇筑间歇期15d以内，进行闸墩混凝土的浇筑，浇筑过程中，在混凝土内部设置多支测温计和应变计；

4)浇筑过程中，观测频率为每2h观测一次，及时不间断地进行跟踪观测，并在第一时间就将观测结果反馈；

本申请实施例提供的一种挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方法，可以保证闸墩混凝土在初凝前可以最大程度的降低混凝土的温升，并对这一过程进行及时监测，从而有效避免了混凝土温度裂缝的产生。与前人研究相比，本方案具有以下优点：

本申请实施例冷却控温技术针对通水温度、流量以及通水方向进行详细设计，可使混凝土自浇筑开始便开始降温，保证闸墩混凝土在初凝前可以最大程度的降低混凝土的温升；本申请实施例实时对温度、应变进行监测，可做到及时不间断地进行跟踪观测，并在第一时间就将观测结果反馈，有效地避免了混凝土温度裂缝的产生。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：设置通水冷却装置；

S2：布置钢筋；

S3：按照先通冷却水，后浇混凝土的原则浇筑闸墩，在不同的时间阶段，变换通水方向的时间间隔不同。

2.根据权利要求1所述的挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方法，其特征在于，所述通水冷却装置包括多排冷却水管，所述冷却水管之间沿闸墩厚度方向的间距为0.7-0.9m，沿闸墩高度方向的间距为0.4-0.6m。

3.根据权利要求1所述的挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方法，其特征在于，所述冷却水管沿闸墩高度方向设置多层通水管和独立进出水口。

4.根据权利要求1所述的挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方法，其特征在于，所述冷却水的流量为4.5-5.5m³/h，在通水的前3天内，所述变换通水方向的时间间隔为4小时；通水第4天，所述时间间隔为8小时；通水第5天以后，每隔半天变换一次；所述冷却水一共连续通水7天。

5.根据权利要求1所述的挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方法，其特征在于，所述钢筋的布置形式包括：在门槽与闸墙细部结构，沿法向布置φ12＠200转角钢筋。

6.根据权利要求1所述的挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方法，其特征在于，在门槽顺水流方向加设网片，其中所述网片顺水流向的钢筋密度是垂直水流方向的钢筋密度的2-3倍；优选的，所述网片顺水流向的钢筋布置为φ8＠60，垂直水流方向的钢筋布置为φ8＠150。

7.根据权利要求1所述的挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方法，其特征在于，在闸墩门槽底板以上的设定高度内，每隔0.4-0.6m处各设一层水平加强筋；所述水平加强筋的顺水流方向的钢筋布置为9φ25＠100，分布筋为φ12＠200。

8.根据权利要求1所述的挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工方法，其特征在于，所述闸墩浇筑与基础底板的浇筑时间的间歇期控制在15d以内；所述混凝土的浇筑温度控制在28℃以下；

在闸墩混凝土内部设置测温计、应变计，每层均匀布置，温度和应变观测频率为每2小时观测一次，当混凝土内部温度降低至25℃以下时，不再观测；

当闸墩断面中部测点即将达到最高温度或应变较大时，采取加密观测，以准确掌握混凝土内部最大温升，并及时降低冷却水温度；

闸墩中心部位混凝土2天龄期之内的温升幅度应控制在25℃之内，内外温差小于20℃，当达到峰值温度25℃后，控制降温速率，提高通水流量以增加降温速率；当降温速率超过4℃/d时，减小通水流量，并在闸墩表面覆盖土工膜进行保温，直至停止通水。

9.根据权利要求1所述的一种挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工装置，其特征在于，包括多排冷却水管和适应于所述冷却装置的冷却效果而进行布置的钢筋；

所述冷却水管之间沿闸墩厚度方向的间距为0.7-0.9m，沿闸墩高度方向的间距为0.4-0.6m；

所述钢筋包括：在门槽顺水流方向加设网片，其中所述网片顺水流向的钢筋密度是垂直水流方向的钢筋密度的2-3倍。

10.根据权利要求9所述的挡潮闸闸墩大体积混凝土通水冷却施工装置，其特征在于，

所述冷却水管沿闸墩高度方向设置多层通水管和独立进出水口，每层通水管之间的间距小于3m；

所述钢筋的布置形式包括：在门槽与闸墙细部结构，沿法向布置φ12＠200转角钢筋；

所述网片顺水流向的钢筋布置为φ8＠60，垂直水流方向的钢筋布置为φ8＠150；

在闸墩门槽底板以上的设定高度内，每隔0.4-0.6m处各设一层水平加强筋；所述水平加强筋的顺水流方向的钢筋布置为9φ25＠100，分布筋为φ12＠200。