四川錦屏一級(jí)水電站雙曲拱壩施工中的溫度控制研究

萬(wàn)曉丹，陶永霞

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開(kāi)封 475004）

0 引言

錦屏一級(jí)水電站位于四川省涼山彝族自治州鹽源縣境內(nèi)，是雅礱江干流下游河段的控制性水庫(kù)梯級(jí)電站。 電站攔河工程—雙曲拱壩竣工后，將成為世界上最高的拱壩，其壩頂高程1885 m，最大壩高305 m, 工程等級(jí)為Ⅰ等工程，大壩混凝土澆筑總量達(dá)252.59 萬(wàn)m3（不包括置換混凝土）。 該壩拱冠梁頂厚16 m，底厚63 m，最大中心角93.12°，頂拱中心線弧長(zhǎng)552.23m，弧高比1.811，厚高比0.207。 施工時(shí)，設(shè)置25 條橫縫，將大壩分為26 個(gè)壩段，橫縫間距在20～25 m，平均壩段寬度為22.6 m，不設(shè)縱縫，澆筑倉(cāng)面最大面積大于2 000 m2，澆筑塊尺寸最大為30m×65m，為大體積混凝土澆筑。

大體積混凝土具有結(jié)構(gòu)厚、鋼筋密、體形大、混凝土用量多、施工技術(shù)要求高等特點(diǎn)。 但是，在大體積混凝土施工中，由于水化熱引起的溫度變化和混凝土收縮而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，經(jīng)常出現(xiàn)裂縫[1]。 為了防止溫度裂縫的出現(xiàn)，或把溫度裂縫控制在某個(gè)界限內(nèi)，需要進(jìn)行溫度控制[2]。 為做好混凝土溫控工作，從混凝土原材料、混凝土養(yǎng)護(hù)、溫度控制等方面入手，采取綜合措施，確保大壩混凝土施工質(zhì)量。

1 原材料優(yōu)化和配合比的優(yōu)化

1.1 原材料的優(yōu)選

拱壩混凝土盡可能選用微膨脹不收縮水泥。 該工程采用強(qiáng)度等級(jí)為42.5 的峨勝中熱水泥，采用全人工骨料。 為減少混凝土水泥用量，降低混凝土水泥水化熱，在試驗(yàn)論證的基礎(chǔ)上，摻用Ⅰ級(jí)粉煤灰，摻量為35%。 工程所用外加劑選用具有一定緩凝作用、能大幅度降低混凝土單位用水量的緩凝高效減水劑—HLC-NAF，其堿含量為11.3%、氯離子含量為0.6%、硫酸鈉含量為0.62%、pH 值為4.6。

1.2 配合比的優(yōu)化

大壩墊座四級(jí)配混凝土施工配合比如表1 所示。 C18030W13F250 混凝土水膠比控制在0.46，C18025W13F250 混凝土水膠比控制在0.5，HLCNAF 緩凝高效減水劑(大壩低堿型)摻量為0.6%。

表1 大壩墊座四級(jí)配混凝土推薦施工配合比 單位：kg/m3Table 1 Dam pedestal level－four concrete recommend construction mix proportion (Unit:kg/m3)

2 混凝土的溫度控制及監(jiān)測(cè)

2.1 出機(jī)口溫度控制

本工程出機(jī)口溫度按7℃控制。 控制措施為：（1）加強(qiáng)拌和系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)，保證易損配件的儲(chǔ)備和拌和系統(tǒng)的運(yùn)行完好率。 （2）在入罐前，對(duì)水泥進(jìn)行溫度檢測(cè)，溫度高于65℃的水泥嚴(yán)禁入罐。 （3）沙含水率小于7%。 （4）每4h 檢測(cè)各種骨料的預(yù)冷溫度，使二次風(fēng)冷后的特大石、大石、中石的砸石溫度低于0℃，小石表面溫度低于4℃；（5）每2h 檢測(cè)出機(jī)口溫度，超過(guò)9℃處理為廢渣，連續(xù)5 罐超過(guò)7℃，停樓處理。

2.2 入倉(cāng)溫度、澆筑溫度控制

（1）在EL.1885 平臺(tái)設(shè)專人協(xié)調(diào)拌和樓、纜機(jī)及倉(cāng)面，加快混凝土入倉(cāng)過(guò)程中各環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)運(yùn)速度，控制溫度回升。 （2）提高纜機(jī)運(yùn)行操作人員的技術(shù)熟練程度，加快纜機(jī)行走速度，縮短就位時(shí)間。 （3）當(dāng)外界氣溫高于23℃時(shí)，拌和樓質(zhì)檢員對(duì)進(jìn)入拌和樓的溫控混凝土運(yùn)輸車(chē)進(jìn)行檢查，要求車(chē)輛頂面必須采用遮陽(yáng)防雨設(shè)施，車(chē)輛側(cè)面設(shè)隔熱板保溫。（4）當(dāng)外界氣溫高于23℃時(shí)，在混凝土拌和前進(jìn)行骨料降溫，對(duì)混凝土運(yùn)輸車(chē)的車(chē)廂進(jìn)行噴霧，以降低車(chē)體溫度。 （5）改進(jìn)混凝土試驗(yàn)取樣方式，由人工用小鏟在罐車(chē)內(nèi)取樣，改為用小型反鏟在混凝土吊罐內(nèi)取樣，縮短混凝土轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間，提高入倉(cāng)強(qiáng)度。（6）規(guī)定入倉(cāng)溫度不超過(guò)11℃，倉(cāng)面澆筑質(zhì)檢員每隔2h 測(cè)量一次入倉(cāng)溫度。

2.3 冷卻水的溫度控制

2.3.1 一期通水冷卻

一期通水冷卻從混凝土下料澆筑開(kāi)始時(shí)通水，約束區(qū)不宜小于21 d，非約束區(qū)不宜小于28 d。 混凝土澆筑后至最高溫度出現(xiàn)之前（控溫階段），通水流量為1.5～1.8 m3/h。 混凝土最高溫度出現(xiàn)之后（降溫階段），通水流量為1.2～1.5 m3/h。冷卻水管入口處的冷卻水溫度保持在11～16℃。 一期冷卻后，混凝土目標(biāo)溫度控制在21～23℃之間。

2.3.2 中期通水冷卻

中期通水冷卻在一期冷卻結(jié)束后開(kāi)始，約束區(qū)一般通水冷卻28 d 左右，通水流量為1.0～1.2 m3/h，入口處的冷卻水溫度保持在11～16℃。 中期冷卻后，混凝土目標(biāo)溫度控制在18～19℃之間。

2.3.3 二期通水冷卻

混凝土溫度滿足中期通水目標(biāo)溫度且混凝土齡期不小于45 d，根據(jù)壩體接縫灌漿進(jìn)度安排，可結(jié)束中期通水并開(kāi)始二期冷卻。 二期冷卻通水溫度為8～10℃，降溫階段通水流量為1.2～1.5 m3/h，降溫速率≤0.5 ℃； 控溫階段通水流量為1.0～1.25 m3/h，降溫速率≤0.5 ℃/d，保持混凝土封拱溫度不回升，等待進(jìn)行接縫灌漿。

2.4 混凝土溫度監(jiān)測(cè)

采用埋設(shè)在混凝土中的電阻式溫度計(jì)測(cè)量混凝土溫度。 混凝土澆筑溫度的測(cè)量，每100 m2倉(cāng)面面積不少于一個(gè)測(cè)點(diǎn)，每一澆筑層不少于3 個(gè)測(cè)點(diǎn)。在混凝土澆筑過(guò)程中，至少每4 h 測(cè)量一次纜機(jī)卸料時(shí)的混凝土溫度（對(duì)自行生產(chǎn)混凝土測(cè)量出機(jī)口溫度、入倉(cāng)溫度）、混凝土的澆筑溫度、壩體冷卻水的溫度和氣溫?；炷翝仓? d 內(nèi)，加密觀測(cè)溫度變化：外部混凝土每天觀測(cè)最高、最低溫度；內(nèi)部混凝土8h 觀測(cè)一次。 5 d 以后，內(nèi)部混凝土每12h 觀測(cè)一次溫度變化。 當(dāng)要測(cè)量混凝土平均溫度時(shí)，先停止一條冷卻水管中的循環(huán)水流動(dòng)96 h，然后測(cè)量該水管中的水溫，該水溫即為要測(cè)量的混凝土的平均溫度[5]。

3 混凝土養(yǎng)護(hù)

3.1 凝土表面養(yǎng)護(hù)

3.1.1 永久暴露面養(yǎng)護(hù)

對(duì)永久暴露面，采用長(zhǎng)期流水養(yǎng)護(hù)。 養(yǎng)護(hù)方法為：（1）選取直徑為25 mm 的鋼管（或塑料管），并在管上每隔20～30 cm 鉆1 個(gè)直徑為1 mm 左右的小孔。 （2）將鉆好孔的管臨時(shí)掛在模板上或外露拉條筋上，孔口對(duì)著混凝土壁面，通自來(lái)水養(yǎng)護(hù)，通水流量為15 L/min 左右。 （3）拆模后，即開(kāi)始進(jìn)行流水養(yǎng)護(hù)，水管隨模板上升而上升，白天實(shí)行不間斷的流水養(yǎng)護(hù)，夜間（20：00～6：00）可實(shí)行間斷流水養(yǎng)護(hù)，即流水養(yǎng)護(hù)1 h，保持濕潤(rùn)1 h。 當(dāng)夜間氣溫超過(guò)25℃時(shí)，也實(shí)行不間斷流水養(yǎng)護(hù)[3]。（4）養(yǎng)護(hù)時(shí)間不應(yīng)少于混凝土的設(shè)計(jì)齡期。

進(jìn)入低溫季節(jié)，永久暴露面需要覆蓋保溫時(shí)，可停止養(yǎng)護(hù)。

3.1.2 壩體左右側(cè)面養(yǎng)護(hù)

左右兩側(cè)使用的鍵槽模板不易掛水管，需進(jìn)行小流量的水噴灑或人工灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為不少于設(shè)計(jì)齡期或至混凝土覆蓋。

3.1.3 水平面養(yǎng)護(hù)

當(dāng)混凝土澆筑12～18h 對(duì)其初凝后，表面進(jìn)行人工灑水養(yǎng)護(hù)。 倉(cāng)位收倉(cāng)后12 h，用自動(dòng)灑水器養(yǎng)護(hù)，每臺(tái)灑水器水流量為12-15 L/min，養(yǎng)護(hù)時(shí)間直至上一倉(cāng)澆筑時(shí)間為止。

3.2 混凝土外露面保溫

采用的保溫材料有聚苯乙烯保溫板和聚乙烯卷材。 聚苯乙烯保溫板保溫材料由黏結(jié)劑、聚苯板、防水涂料組成，主要用于混凝土永久面；聚乙烯卷材則使用于臨時(shí)混凝土面（如倉(cāng)面、橫縫表面）及孔洞部位[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

錦屏一級(jí)水電站雙曲拱壩混凝土工程為大體積混凝土工程。 施工過(guò)程中，采用了加入緩凝高效減水劑、優(yōu)選混凝土配合比、混凝土體內(nèi)進(jìn)行3 次通水冷卻、混凝土溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)等綜合措施。 通過(guò)嚴(yán)格溫控措施，達(dá)到了各項(xiàng)溫控標(biāo)準(zhǔn)，避免了施工期間溫度裂縫的產(chǎn)生，同時(shí)為雙曲拱壩大體積混凝土施工控制提供一定的技術(shù)依據(jù)。

[1] 由全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì).大體積混凝土[EB/OL].[2010-7-19].http://baike.baidu.com/view/2101608.htm.

[2] 徐淑娟.談混凝土施工控制[J].森林工程，2009，25(2):82-83.

[3] 黃超,混凝土雙曲拱壩溫度的控制[J].華電技術(shù)，2009，31(6):17-19.

[4] 薛偉，孫向楠. 淺談常態(tài)混凝土雙曲拱壩施工的關(guān)鍵技術(shù)[J]. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2009(2):54-56.

[5] 吳剛，龐國(guó)偉. 三峽三期工程主壩大體積混凝土內(nèi)部溫度控制[J]. 西北水電，2006(3):51-53.