深溪溝水電站大體積混凝土溫控措施淺析

余剛，許繼剛

(1.中國水利水電建設(shè)工程咨詢中南公司，湖南長沙 410014;2.國電大渡河深溪溝水電有限公司，四川漢源 625300)

1 工程概況

深溪溝水電站位于四川省甘洛縣和漢源縣境內(nèi)，是大渡河干流22級梯級規(guī)劃中的第18級電站，電站開發(fā)方式為河床式，自左至右依次布置有3孔泄洪閘、1孔排污閘、河床式廠房和兩條泄洪沖沙洞(與導(dǎo)流洞結(jié)合)等建筑物。左岸3孔泄洪閘沿壩軸線總長43 m，廠房建筑物位于河床及右岸，總長211 m，分4個機(jī)組壩段、右岸接頭壩和窯洞式安裝間;壩寬90 m，順?biāo)鞣较蛞来畏譃樯嫌螕跛畨?、主機(jī)間、下游擋水壩三個壩塊，每個壩塊寬度相當(dāng);廠壩混凝土(含基礎(chǔ)回填)總澆筑方量約為103.5萬m3。據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳举Y料統(tǒng)計，壩區(qū)多年平均氣溫17.7℃，極端最高氣溫40.9℃，極端最低氣溫 －2.9℃，多年平均相對濕度68%，最大風(fēng)速14.3 m/s。

該工程所澆筑的混凝土主要以C20三級配和C25三級配混凝土為主，其中流道以下為C20W8三級配、尾水頂板和機(jī)窩二期混凝土為C25W6二級配或三級配，閘墩為C20W6三級配，填塘混凝土為C15和C20碾壓混凝土。

該工程所處地域冬季極端最低氣溫為－2.9℃，冬季平均氣溫滿足混凝土常溫澆筑要求，筆者主要分析了高溫季節(jié)混凝土澆筑的溫控細(xì)節(jié)和要點。

2 大壩混凝土溫控參數(shù)

深溪溝水電站結(jié)構(gòu)形式較為復(fù)雜，溫控方案采用ANSYS有限元軟件進(jìn)行建模計算，選用空間六面體八節(jié)點等參元剖分網(wǎng)格，基巖各面按絕熱邊界處理;壩體縱縫面按絕熱邊界處理?；鶐r底面加全約束，基巖垂直四個面加法向約束，壩體左右岸、上下游面為自由面。計算分層厚度為基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)1.5 m，弱約束區(qū)2 m，非約束區(qū)3 m。通過計算論證，為控制混凝土水化熱的溫度回升，除控制混凝土從出機(jī)口至澆筑完畢的溫度外，在混凝土內(nèi)部鋪設(shè)冷卻水管并通冷卻水進(jìn)行后期冷卻。

2.1 混凝土澆筑參數(shù)

深溪溝水電站混凝土砂石骨料生產(chǎn)系統(tǒng)與混凝土澆筑點距離3.7 km。根據(jù)設(shè)計要求，高溫季節(jié)混凝土拌合物出機(jī)口溫度不超過12℃，混凝土運輸至入倉溫度允許回升5℃，即混凝入倉混凝土溫度不得超過17℃;冬季混凝土澆筑施工在常溫條件下進(jìn)行。

2.2 混凝土通水參數(shù)

通水管采用柔韌性能較好的PE管，鋪設(shè)冷卻水管的方式和間排距根據(jù)混凝土分層厚度不同而不同?；炷翆雍?.5～2 m時，冷卻水管鋪設(shè)間排距為1.5 m×1.5 m;混凝土層厚超過2 m時，冷卻水管鋪設(shè)間排距為1 m×1 m或在混凝土澆筑1.5 m后鋪設(shè)第二層間排距1.5 m×1.5 m的冷卻水管。

冷卻水抽用基坑集水井水面3 m以下的滲水，冷卻水進(jìn)水口溫度不超過17℃，通水量為36 L/min，每24 h更換進(jìn)、出水口一次，每個倉位通水冷卻時間為21 d，只進(jìn)行一期通水冷卻，在達(dá)到通水時間后對冷卻水管灌注水泥漿封閉。

3 大壩混凝土澆筑溫控措施和要點

3.1 混凝土拌合

混凝土拌合控制是施工階段溫控過程的首要任務(wù)，生產(chǎn)的成品砂石骨料必須堆放在搭設(shè)有防曬棚的場所，以防止陽光照射造成骨料溫度過高?；炷涟韬线^程采用風(fēng)冷、水冷、冰冷等措施控制混凝土出機(jī)口溫度，即采用風(fēng)冷砂石骨料;拌合用水使用經(jīng)過降溫處理的低溫水，在計算用水量后，加入冰塊以降低拌合物的出機(jī)口溫度。

混凝土拌合過程中，要對骨料的風(fēng)冷時間、拌合用水溫度、加冰量、拌合時間等環(huán)節(jié)控制到位，過程中需要及時對每個環(huán)節(jié)進(jìn)行溫度測試，并根據(jù)測試結(jié)果及時調(diào)整拌合參數(shù)，以滿足混凝土出機(jī)口的溫度要求。

3.2 混凝土運輸

深溪溝水電站砂石骨料生產(chǎn)、混凝土拌合系統(tǒng)至混凝土澆筑點的距離較長，混凝土運輸至澆筑點后經(jīng)過門塔機(jī)吊入澆筑倉內(nèi)。如何保證混凝土在運輸過程中的溫度回升不超過允許值是溫控的難點。結(jié)合該工程混凝土澆筑的施工特點，混凝土運輸采用20 t廂式自卸車運輸?，F(xiàn)場使用門塔機(jī)垂直吊罐入倉，此種運輸方式影響混凝土溫度回升的主要因素有:

(1)車輛裝車前，在拌合樓排隊等候時受陽光照射導(dǎo)致箱體溫度升高，據(jù)檢測，夏季車輛在光照下排隊時間較長，箱體的溫度可達(dá)到35℃～40℃甚至更高，混凝土裝車后會直接導(dǎo)致溫度快速升高;

(2)廂式車輛在高溫季節(jié)受陽光直射，混凝土溫度回升較快，且車內(nèi)混凝土表面水分蒸發(fā)量較大;

(3)車輛到達(dá)澆筑點后需盡快入倉澆筑，若有其他因素影響，停留時間過長，溫度回升也會超過允許值。

針對上述問題，施工過程中采取了以下方法予以解決:

(1)該工程運輸路線上距混凝土拌合站約600 m處有一條隧洞，在夏季施工時，排隊的車輛在洞內(nèi)等候，從而避免了陽光照射車體的時間過長，有效地解決了車廂溫度過高的問題;

(2)對車輛廂體制做遮陽篷，混凝土運輸過程使用遮陽篷覆蓋，防止陽光直接照射混凝土，從而解決了混凝土在運輸過程中溫升較快的問題;

(3)加強(qiáng)施工組織管理力度，加強(qiáng)門塔機(jī)等設(shè)備的檢修力度，確?；炷吝\輸至現(xiàn)場后能在最短的時間內(nèi)入倉澆筑，避免其停留時間過長而引起混凝土溫升超標(biāo)。

3.3 混凝土澆筑

混凝土倉內(nèi)澆筑溫度控制是整個溫控過程的中間環(huán)節(jié)。由于該工程混凝土澆筑工期緊，強(qiáng)度高，將混凝土澆筑時間安排在早晚或夜間是不現(xiàn)實的，為此，如何保證澆筑倉位內(nèi)混凝土溫度回升快也是控制的難點。該工程在混凝土澆筑過程中采取的降溫措施有:

(1)使用噴霧機(jī)進(jìn)行人工造霧，以降低小范圍內(nèi)的大氣溫度;

(2)澆筑期間即開始通冷卻水對混凝土進(jìn)行通水冷卻;

(3)混凝土入倉后及時平倉、振搗;

(4)陽光照射時段，使用保溫隔熱材料對澆筑的混凝土進(jìn)行覆蓋，澆筑時，根據(jù)情況揭開澆筑部位，澆筑后又及時覆蓋，防止陽光直射混凝土。

3.4 混凝土后期養(yǎng)護(hù)

高溫季節(jié)混凝土澆筑溫控的后期養(yǎng)護(hù)也是溫度控制的重要環(huán)節(jié)。后期養(yǎng)護(hù)主要以混凝土內(nèi)部通水冷卻和混凝土表面灑水養(yǎng)護(hù)為主。為保證混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，主要采取的措施和控制要點有以下幾點:

(1)冷卻水的取水點合格，不允許使用溫度超過17℃的取水點。該工程所使用的基坑滲水水溫較低，滿足溫度要求;

(2)取水點較遠(yuǎn)時，對通水主管使用隔熱材料覆蓋、包裹，防止由于陽光照射引起水溫回升;

(3)使用較大功率的抽水泵統(tǒng)一供應(yīng)冷卻水。供應(yīng)高程較高時，在供水管路上設(shè)置增壓泵，以保證通水量;

(4)保證通水冷卻的時間，每天更換進(jìn)、出水口，利用冷卻水的出水對混凝土表面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù);

(5)按時采集進(jìn)水口和出水口的冷卻水溫度，及時對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，根據(jù)分析結(jié)果，制定改進(jìn)措施。

4 大壩混凝土溫控效果及分析

在深溪溝水電站大壩混凝土澆筑過程中，現(xiàn)場檢查和該工程引用的光纖測溫技術(shù)檢測結(jié)果表明，主體大壩混凝土后期水化熱溫度回升值在允許范圍內(nèi)，通過對整個混凝土澆筑過程進(jìn)行嚴(yán)格控制，混凝土溫控取得了顯著效果。從大壩混凝土澆筑完成至今，壩體尚未出現(xiàn)溫度裂縫，再次在水電行業(yè)創(chuàng)造了“無縫大壩”的工程奇跡。

分析深溪溝水電站混凝土澆筑溫控的成功經(jīng)驗，有以下幾點值得總結(jié):

(1)混凝土原材料中的砂石骨料為邊坡開挖料，巖性為白云質(zhì)灰?guī)r。灰?guī)r適合用做混凝土骨料，水泥采用的是低熱水泥。

(2)混凝土澆筑分層厚度和間歇時間合適，并根據(jù)層厚適當(dāng)調(diào)整冷卻水管的間排距。

(3)混凝土配合比合適。

該工程使用的混凝土典型配合比見表1。

表1 典型混凝土配合比參數(shù)表

(4)通過嚴(yán)格控制出機(jī)口溫度，減小運輸過程中的混凝土溫度回升，加強(qiáng)澆筑過程的溫度控制，保證養(yǎng)護(hù)階段的內(nèi)部通水、外部灑水養(yǎng)護(hù)時間和質(zhì)量，最終控制了混凝土的內(nèi)部水化熱過高，減小了混凝土內(nèi)外溫差，有效避免了混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生。

5 結(jié)語

深溪溝水電站工程混凝土澆筑具有工期緊、強(qiáng)度高的特點，在這種施工條件下，要使混凝土溫控達(dá)標(biāo)，施工中的各環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)控制就顯得尤為重要。通過該工程混凝土溫控的成功案例可以看出，溫控需從選擇方案入手，選擇合適的混凝土澆筑層厚和配合比，控制過程貫穿于拌合、運輸、澆筑、后期養(yǎng)護(hù)等全過程，過程中及時檢查分析影響混凝土溫度的因素，積極主動采取相對應(yīng)的控制措施，尊重科學(xué)，注重細(xì)節(jié)，才能取得較好的效果。