溪洛渡水電站大壩混凝土溫度控制

謝衛(wèi)東

（中國水利水電第八工程有限公司 長沙市 410007）

1 概 述

1.1 工程概況

金沙江溪洛渡水電站工程是我國西電東送中線的骨干電源之一，位于四川省雷波縣和云南省永善縣交界處的金沙江干流上，水電站樞紐由攔河大壩、泄洪建筑物、引水發(fā)電建筑物組成，電站總裝機容量13 860 MW。攔河大壩為混凝土雙曲拱壩，建基面高程324.5 m，壩頂高程610.0 m。

1.2 混凝土溫控特點、難點

（1）壩址區(qū)夏季氣溫較高、持續(xù)時間長（4～9月月平均氣溫均高于22℃，7、8月月平均氣溫高達27.1℃），要求相應時段的混凝土原材料降溫幅度大，混凝土原材料溫降問題較為突出；

（2）冬季多風且氣候干燥，混凝土表面水份散發(fā)較快，需加強混凝土表面養(yǎng)護，防止混凝土表面裂縫的出現(xiàn)；

（3）拱壩中部孔洞多，結(jié)構(gòu)復雜，施工難度大。底部厚度大，基礎約束作用強，相應的溫度控制標準嚴，難度大；

（4）陡坡壩段基礎約束作用強，允許基礎溫差小，溫度控制難度大。

2 混凝土溫度控制標準

2.1 基礎溫差標準(表1)

表1 大壩允許基礎溫差表 ℃

2.2 上下層溫差標準

老混凝土位于約束區(qū)時，上下層溫差為15℃；老混凝土位于自由區(qū)時，上下層溫差為18℃。

2.3 內(nèi)外溫差標準

內(nèi)外溫差為混凝土內(nèi)部平均溫度與當月月平均氣溫之差，根據(jù)外界不同的氣溫條件，溪洛渡大壩控制混凝土內(nèi)外溫差≤16℃。

2.4 混凝土內(nèi)部允許最高溫度標準

根據(jù)以上各種溫控標準，確定混凝土內(nèi)部允許最高溫度要求如表2。

表2 大壩混凝土最高溫度限制表 ℃

3 施工期大壩混凝土溫度控制計算

3.1 混凝土出機口溫度

混凝土出機口溫度主要取決于拌和前各種原材料的溫度。利用拌和前混凝土原材料總熱量與拌和后流態(tài)混凝土的總熱量相等的原理，可求得混凝土的出機口溫度To。

施工中各時段滿足設計澆筑溫度控制要求的混凝土出機口溫度（表3）。

3.2 混凝土入倉溫度計算

根據(jù)混凝土出機口溫度、氣溫、太陽輻射熱引起的氣溫升高值、混凝土在運輸裝料、卸料、轉(zhuǎn)運等過程中熱交換系數(shù)以及混凝土在運輸過程中的熱交換系數(shù)，計算出混凝土入倉溫度結(jié)果（表4）。

3.3 混凝土早期最高溫度計算

以設計要求的溫控標準作為標準，根據(jù)內(nèi)部最高溫度計算公式，反推出在不同時段、不同部位施工混凝土時所必須采取的綜合溫控措施。具體計算結(jié)果及綜合溫控措施如表5。

表3 《拱壩混凝土溫度控制施工技術要求（B版）》要求的出機口、澆筑溫度表 ℃

表4 混凝土入倉溫度計算結(jié)果表 ℃

表5 不同時段、不同綜合溫控措施下大壩混凝土計算內(nèi)部最高溫度匯總表 ℃

4 大壩混凝土溫度控制與防裂綜合措施

4.1 優(yōu)化混凝土配合比、提高混凝土抗裂能力

選擇發(fā)熱量較低的中熱水泥、較優(yōu)骨料級配和優(yōu)質(zhì)粉煤灰，優(yōu)選復合外加劑（減水劑和引氣劑），降低混凝土單位水泥用量，以減少混凝土水化熱溫升和延緩水化熱發(fā)散速率，降低混凝土內(nèi)部溫度。

4.2 合理安排混凝土施工程序、進度及時段

基礎約束區(qū)、導流底孔、泄洪深孔和表孔等重要結(jié)構(gòu)部位混凝土，在設計規(guī)定的間歇期內(nèi)連續(xù)均勻上升，不出現(xiàn)薄層長間歇；其余部位基本做到短間歇均勻上升；盡量縮短固結(jié)灌漿時間；基礎約束區(qū)混凝土盡量安排在10月～次年3月氣溫較低季節(jié)澆筑，避開4～9月高溫季節(jié)，無法避開時盡可能避開白天高溫時段。

4.3 采用綜合溫控措施，降低混凝土出機口、入倉及澆筑溫度

降低混凝土澆筑溫度主要從降低混凝土出機口溫度和減少運輸途中及倉面的溫度回升兩方面考慮。

（1）混凝土骨料采用深地弄取料，并采取加片冰、加制冷水拌和及粗骨料一、二次風冷以降低混凝土出機口溫度。

（2）施工過程中需規(guī)劃好供料平臺側(cè)卸車運輸與卸料流程，使混凝土運輸與卸料平暢，縮短混凝土運輸時間，盡量減少不必要的倒運。

（3）高溫季節(jié)澆筑混凝土時擬在倉面噴霧，以降低倉面氣溫；加快混凝土入倉速度和覆蓋速度，在混凝土澆筑過程中，混凝土振搗密實后立即用20 mm厚聚乙烯保溫被覆蓋度。

（4）高溫和較高溫季節(jié)的混凝土澆筑完成后，采用自動噴水器對已澆混凝土進行不間斷灑水養(yǎng)護，保持倉面潮濕，使混凝土充分散熱。

（5）控制混凝合理土層間間歇期，層間間歇期不能過短也不能過長。對于1.5 m層厚，控制層間間歇（5～7）d左右；3.0 m 層厚，控制層間間歇（5～21）d。

4.4 混凝土通水冷卻

（1）一期通 10℃冷水 11～28 d左右，流量 2.5 m3/h左右，用以削減混凝土水化熱，將混凝土內(nèi)部最高溫度控制在設計允許的范圍內(nèi)；一期通水結(jié)束后悶溫（3～5）d，然后進行中期冷卻。表6為大壩混凝土一期冷卻目標溫度控制表。

表6 大壩混凝土一期冷卻目標溫度控制表 ℃

（2）中期冷卻的目的是防止一期冷卻后混凝土溫度回升，減小二期冷卻降溫幅度和減小內(nèi)外溫差。中期冷卻控溫階段擬采用10℃冷水，0.2 m3/h左右的小流量進行溫度控制。中期冷卻降溫階段通水溫度為10℃冷水，流量（0.5～1.0）m3/h 左右。

（3）二期通8℃冷水，流量1 m3/h左右，具體流量根據(jù)現(xiàn)場測溫數(shù)據(jù)進行調(diào)整，將混凝土內(nèi)部溫度在規(guī)定的時間內(nèi)強迫冷卻至接縫灌漿溫度，以加快壩體接縫灌漿施工進度。

4.5 混凝土表面保護

（1）混凝土澆筑過程中，倉內(nèi)氣溫高于23℃時，混凝土振搗密實后，混凝土坯層面上立即覆蓋等效熱交換系數(shù) β≤20 kJ/（m2·h·℃）的保溫材料進行隔熱。

（2）混凝土澆筑收倉后，倉內(nèi)氣溫高于20℃時，約束區(qū)混凝土層面上應立即覆蓋等效熱交換系數(shù)β≤10 kJ/（m2·h·℃）的保溫材料進行隔熱 12 h，但隔熱時間最長不超過24 h，揭開隔熱材料后進行濕養(yǎng)護。

（3）新澆混凝土層面采用濕養(yǎng)護方法，在養(yǎng)護期間進行連續(xù)不間斷的養(yǎng)護以保持表面持續(xù)濕潤，或養(yǎng)護到新混凝土覆蓋或保溫覆蓋為止

（4）拱壩橫縫面拆模后，立即覆蓋等效熱交換系數(shù)β≤10.0 kJ/（m2·h·℃）的保溫材料進行保溫，保護材料緊貼被保護面。

（5）拱壩上下游面及泄水孔洞部位拆模后，粘貼聚苯乙烯泡沫塑料板進行全年保溫隔熱保護，聚苯乙烯泡沫塑料保溫板厚度為：上游面50 mm，下游面30 mm。

5 結(jié)語

溪洛渡水電站大壩混凝土自2009年3月份開澆以來，除在基礎約束區(qū)由于壩基建基面地質(zhì)條件較差、基礎固結(jié)灌漿要求高、施工時間較長、造成了部分固結(jié)灌漿蓋重混凝土倉面因表面長間歇形成了裂縫外，大壩基礎處理完成后，混凝土裂縫基本沒有出現(xiàn)，說明了大壩混凝土溫控及防裂綜合措施是有效的，可以為以后類似高拱壩混凝土溫控及防裂措施提供借鑒。