小灣水電工程大壩混凝土通水冷卻施工工藝

伍學(xué)雷　方小鳳　陳維東

摘 要：小灣水電工程雙曲拱壩壩高294.5 m，采用通倉(cāng)澆筑方式，河床基礎(chǔ)部位最大澆筑塊長(zhǎng)90 m。通水冷卻是小灣拱壩大體積混凝土溫度控制過(guò)程中的重要一環(huán)，文章通過(guò)介紹小灣拱壩混凝土通水冷卻的施工工藝，旨在為其他大體積混凝土通水冷卻施工提供較好的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：小灣拱壩；混凝土；通水冷卻

中圖分類(lèi)號(hào)：TV431 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）18-0155-02

小灣水電站大壩為雙曲拱壩，壩高為294.5 m，其混凝土澆筑總量達(dá)865萬(wàn)m3，采用通倉(cāng)澆筑，不設(shè)縱縫，最大單倉(cāng)澆筑長(zhǎng)度達(dá)到90 m。參建單位根據(jù)設(shè)計(jì)要求，結(jié)合小灣實(shí)際及施工經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)編制了一系列高標(biāo)準(zhǔn)的混凝土通水冷卻施工工藝并嚴(yán)格執(zhí)行，有效地控制了小灣拱壩混凝土內(nèi)部最高溫度，保證了混凝土澆筑質(zhì)量。

1 小灣拱壩混凝土通水冷卻標(biāo)準(zhǔn)

小灣拱壩混凝土施工強(qiáng)度大，容許最高溫度標(biāo)準(zhǔn)要求高，控制嚴(yán)，國(guó)內(nèi)已有部分技術(shù)規(guī)范的規(guī)定都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其溫控標(biāo)準(zhǔn)。小灣水電站A版《拱壩混凝土通水冷卻施工技術(shù)要求》于2005年9月10日至2007年11月20日期間實(shí)施；B版《拱壩混凝土通水冷卻施工技術(shù)要求》于2007年11月20日至2008年5月20日期間，實(shí)施；自2008年05年20日開(kāi)始，小灣水電站開(kāi)始實(shí)施C版《拱壩混凝土通水冷卻施工技術(shù)要求》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)C版技術(shù)要求），C版技術(shù)要求中的小灣拱壩混凝土溫度控制過(guò)程中的通水冷卻施工分一期、中期和二期三個(gè)階段， 各階段通水冷卻標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表1。

2 小灣拱壩混凝土通水冷卻施工主要措施

2.1 通水冷卻水管布置

小灣大壩混凝土壩體冷卻水管布置間排距（水平×垂直）根據(jù)不同澆筑部位及澆筑層厚分別采用0.8 m×1.0 m、1.0 m×1.0 m、1.0 m×1.5 m、1.5 m×1.0 m和1.5 m×1.5 m。冷卻水管材料一種為黑鐵管（DN25 mm），主要用于固結(jié)灌漿高程以下或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的孔口壩段；在大壩中大量使用的為HDPE塑料管（Φ32 mm）。施工過(guò)程中，采用 “U”型卡（由Φ10 mm圓鋼制成）將塑料管固定在混凝土澆筑層面上，將水管的進(jìn)口和出口均布置在壩體下游。同時(shí)，通過(guò)各壩段距下游壩面2 m～3 m范圍內(nèi)預(yù)埋的豎向引管將每個(gè)9 m～12 m灌區(qū)范圍內(nèi)的所有冷卻水管集中，在壩體下游面的各層棧橋（棧橋每12 m壩高設(shè)一層）和馬道及壩后貼角上集中布置各組引管，對(duì)應(yīng)連接進(jìn)、回水管口，同時(shí)將標(biāo)明有“壩段-高程-組號(hào)-冷卻水管從下游面的接口至蛇形起彎點(diǎn)的長(zhǎng)度-管長(zhǎng)”等信息的標(biāo)示牌掛設(shè)在壩后的每一套冷卻水管管口處，以便于對(duì)冷卻通水流量、水溫等參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)控制管理。

2.2 一期通水冷卻施工工藝

降低二期冷卻開(kāi)始時(shí)的混凝土溫度，減少壩體混凝土內(nèi)外溫差和溫度應(yīng)力，同時(shí)為了降低澆筑層混凝土初期水化熱溫升，進(jìn)一步控制混凝土溫度不超過(guò)允許最高溫度是一期通水冷卻的主要目的。在小灣拱壩混凝土一期通水冷卻過(guò)程中，在壩體內(nèi)通過(guò)預(yù)埋臨時(shí)和永久測(cè)溫儀器，觀測(cè)收集拱壩混凝土內(nèi)部溫度的數(shù)據(jù)變化情況，分析得到通水降溫規(guī)律后，進(jìn)一步編制形成相對(duì)完善的通水流量控制辦法。

主要控制內(nèi)容如下：采用10 d（或7 d）前后的界限值機(jī)動(dòng)地調(diào)整通水流量，新澆倉(cāng)號(hào)在高溫季節(jié)前10 d按1.5 ～1.8 m3/h控制（以上限控制為主） 通水流量，在最高溫度出現(xiàn)或10 d后將通水流量及時(shí)調(diào)整為1.2 m3/h以下。在冬季外界氣溫較低時(shí)，前 10 d新澆倉(cāng)號(hào)的C18030混凝土最大通水流量按1.2 m3/h進(jìn)行控制，C18035混凝土最大通水流量按1.5 m3/h進(jìn)行控制，C18040混凝土最大通水流量按1.8 m3/h進(jìn)行控制，且最小通水流量不小于0.6 m3/h，在最高溫度出現(xiàn)或10 d后將通水流量及時(shí)調(diào)整為0.3～0.4 m3/h。

2.3 中期通水冷卻施工工藝

小灣的中期冷卻是為了防止一冷后的溫度回升，要在一冷結(jié)束后，二冷開(kāi)始前不間斷的循環(huán)進(jìn)行，控制壩體混凝土溫度在18 ℃和20 ℃之間。中期通水冷卻通水流量和通水方式根據(jù)一期通水冷卻悶溫結(jié)果適當(dāng)調(diào)整，當(dāng)一期通水冷卻結(jié)束后其悶溫溫度在20～21 ℃之間時(shí)，通水流量參考值為0.5～0.7 m3/h （其中標(biāo)號(hào)低的取下限），通水方式按通水5～7 d，悶溫5 d進(jìn)行控制；當(dāng)一期通水冷卻結(jié)束后悶溫溫度在19 ℃和20 ℃之間時(shí)，通水流量參考值為0.5～0.7 m3/h（其中標(biāo)號(hào)低的取下限），通水方式按通水3 ～5 d，悶溫5 d進(jìn)行控制；當(dāng)一期冷卻結(jié)束后悶溫溫度在18.5～19.0 ℃之間時(shí)，間歇5 d后根據(jù)抽查檢測(cè)的悶溫結(jié)果決定中期冷卻通水流量和通水方式。

2.4 二期通水冷卻施工工藝

小灣拱壩二期通水冷卻的目的是降低拱壩壩體大體積混凝土的內(nèi)部溫度，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求的適宜進(jìn)行接縫灌漿的封拱灌漿溫度。主要是根據(jù)分區(qū)、分部位的冷卻水管鋪設(shè)情況和二期通水冷卻前相應(yīng)灌區(qū)壩段的中期冷卻溫度分別對(duì)二期通水冷卻通水流量和通水方式進(jìn)行控制。

通水冷卻前10 d，對(duì)于處于下游部位的擬灌區(qū)和蓋重區(qū)冷卻水管通水流量按0.3～0.5 m3/h進(jìn)行控制，對(duì)處于中、上游部位的擬灌區(qū)和蓋重區(qū)的冷卻水管通水流量按0.4～0.6 m3/h進(jìn)行控制；10 d后，擬灌區(qū)和蓋重區(qū)中、上游部位通水流量仍然按0.3～0.5 m /h進(jìn)行控制，擬灌區(qū)和蓋重區(qū)下游部位通水流量按不大于0.3 m3/h控制。對(duì)于岸坡壩段，初次進(jìn)行二期冷卻通水的蓋重區(qū)與擬灌區(qū)通水流量按0.～0.8 m3/h進(jìn)行控制。

通水前10 d，處于過(guò)渡區(qū)中、上游部位的冷卻水管通水流量按0.4～0.5 m3/h進(jìn)行控制，處于過(guò)渡區(qū)下游部位的冷卻水管通水流量按0.3～0.4 m3/h進(jìn)行控制；10 d后，過(guò)渡區(qū)的冷卻水管通水流量統(tǒng)一按不大于0.3 m3/h進(jìn)行控制。

2.5 通水冷卻檢測(cè)

小灣水電站大壩混凝土通水冷卻檢測(cè)項(xiàng)目很多，主要包括（但不限于）以下幾項(xiàng)：進(jìn)回水溫度、流量、各冷卻階段悶溫溫度、機(jī)組供水量等。主要采用紅外線點(diǎn)溫儀對(duì)供水主管和冷卻水管進(jìn)回水溫度、各階段悶溫溫度檢測(cè)，并采用玻璃棒溫度計(jì)或電子溫度計(jì)進(jìn)行校核，采用溫度計(jì)檢測(cè)水溫時(shí)，將溫度計(jì)插入水中2 ～3 min穩(wěn)定后讀數(shù)，讀數(shù)誤差控制在1 ℃以?xún)?nèi)，將每組數(shù)據(jù)測(cè)取3個(gè)或多個(gè)數(shù)值的平均值作為最終結(jié)果。采用水表和超聲波流量計(jì)對(duì)機(jī)組供水量進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)每隔4h采用使用超聲波流量計(jì)與溫度同步對(duì)冷卻水管流量檢測(cè)一次。

3 資料整理和統(tǒng)計(jì)分析

要真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠地反映大壩混凝土通水冷卻情況，小灣水電站拱壩混凝土通水冷卻過(guò)程的原始記錄就必須能夠真實(shí)反映施工過(guò)程，資料整理與分析主要有以下幾個(gè)方面：

①對(duì)壩體各個(gè)通水冷卻階段的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行記錄；

②對(duì)各階段的通水流量和進(jìn)水溫度進(jìn)行測(cè)量，現(xiàn)場(chǎng)完成其原始記錄；

③及時(shí)建立當(dāng)日相關(guān)檢測(cè)記錄臺(tái)賬；

④由三檢人員和監(jiān)理人員旁站監(jiān)督對(duì)各階段的悶溫溫度進(jìn)行檢測(cè)，并將相關(guān)檢測(cè)結(jié)果予以記錄并簽字認(rèn)可；

⑤做好冷卻水供應(yīng)的相關(guān)檢測(cè)及機(jī)組運(yùn)行情況記錄。

4 結(jié) 語(yǔ)

從監(jiān)理單位和施工單位檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，各階段通水冷卻對(duì)進(jìn)水溫度、通水流量、通水歷時(shí)和出水溫度等施工參數(shù)進(jìn)行了有效控制，最終的混凝土二期通水冷卻悶溫溫度滿足設(shè)計(jì)要求。小灣水電站大壩混凝土澆筑過(guò)程中，在執(zhí)行《拱壩混凝土通水冷卻施工技術(shù)要求》的過(guò)程中，對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了修正，通過(guò)不斷實(shí)踐總結(jié)，形成了一整套的混凝土一期、中期與二期個(gè)性化、動(dòng)態(tài)化的通水冷卻工藝，且小灣拱壩混凝土中期通水冷卻在國(guó)內(nèi)大壩混凝土溫控領(lǐng)域更屬創(chuàng)新，為今后大體積混凝土通水冷卻施工及管理提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1] DL/T 51442001，水工混凝土施工規(guī)范[S].

[2] SL 2822003，混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 趙仲，王紅軍.小灣水電站大壩混凝土溫控施工工藝[J].施工技術(shù)，2010，（12）.

[4] 郭萬(wàn)里，董慶煊，普新友.小灣高拱壩混凝土溫度控制與管理[J].水力發(fā) 電，2009，（9）.