云河水庫大壩設(shè)計施工特點與溫控措施選擇

夏井如　毛海河　冀　飛

(1.北京金河水務(wù)建設(shè)有限公司，北京　102206；2.漢中市水利水電建筑勘測設(shè)計院，陜西 漢中　723000)

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云河水庫大壩設(shè)計施工特點與溫控措施選擇

夏井如1毛海河1冀飛2

(1.北京金河水務(wù)建設(shè)有限公司，北京102206；2.漢中市水利水電建筑勘測設(shè)計院，陜西 漢中723000)

【摘要】云河水庫大壩在設(shè)計與施工上考慮了碾壓混凝土快速施工和連續(xù)上升的特點，施工過程采取機械化、專業(yè)化、程序化、標(biāo)準(zhǔn)化的措施，澆筑過程做到了快速入倉、平倉、碾壓、鋪漿、振搗。高溫季節(jié)施工選擇的溫控措施在技術(shù)和經(jīng)濟上都是適宜的，“小溫差，早冷卻，慢冷卻”的預(yù)埋冷卻水管通水降溫方法滿足了壩體內(nèi)降溫防裂的需要。

【關(guān)鍵詞】云河水庫；碾壓混凝土；施工技術(shù)；溫控措施；特點

1　工程概況

云河水利水電樞紐工程位于陜西省漢中市南鄭縣西南40km的兩河鎮(zhèn)爐河壩，是從云河龍門埡(即漾家河上段)筑壩引水向漣水河紅寺壩灌區(qū)補水并結(jié)合發(fā)電的Ⅳ等小(1)型工程。水庫總庫容984萬m3，安裝3臺800kW水輪發(fā)電機組。

工程于2014年12月15日開工，計劃于2017年5月4日竣工，總工期860天。

水庫大壩設(shè)計為混凝土重力壩，最大壩高63m，壩長146.4m，壩頂寬7m，順?biāo)鞣较蜃畲蟮讓?6.5m。大壩共分為6個壩段，其中溢流壩段長52m，布設(shè)5孔8m開敞式溢流表孔。溢流壩頂高程884.40m，非溢流壩段高程893.00m。

大壩混凝土總量18.78萬m3，其中碾壓混凝土14萬m3、常態(tài)混凝土4.78萬m3,碾壓混凝土占壩體混凝土總量的74%。

壩址以上地區(qū)地勢較高，夏季炎熱，冬季陰冷，多年平均氣溫14.2℃，極端最高氣溫36.6℃，極端最低氣溫-8℃，年平均降水量1500mm以上，7—9月降水量占全年降水量的56.9%。

2　大壩設(shè)計與施工特點

云河水利水電樞紐工程由漢中市水利水電建筑勘測設(shè)計院設(shè)計，在大壩設(shè)計與施工上有以下特點：

a.大壩全長146.4m，設(shè)5道橫縫，6個壩段。從左至右1、 2號壩段為左岸擋水壩段，長47.70m，3、4號壩段為中部溢流壩段，長度為26m×2=52m，5、6號壩段為右岸擋水壩段，長46.70m。

b.整個壩體在施工中，5道橫縫全部采用誘導(dǎo)縫，由自制切縫機切縫，使壩體碾壓混凝土施工可以通倉整體碾壓，減少了碾壓混凝土施工倉面和橫縫立模面積，降低了施工難度，加快了施工進度。

c.壩體灌漿廊道與排水廊道合二為一，施工單位提出現(xiàn)澆混凝土廊道內(nèi)模采用混凝土模板，以加快廊道施工進度。設(shè)計方案最終確定廊道頂拱采用預(yù)制方式、墻體和彎道部位采用普通模板現(xiàn)澆形式，對加快施工進度、減少施工難度起到了很大作用。頂拱調(diào)整為現(xiàn)場預(yù)制方式施工，為預(yù)防2015年4月1日百年不遇的突發(fā)洪水、降低施工期安全風(fēng)險，并確保在2016年主汛期(7—9月)前大壩澆筑到防洪安全高度，贏得了寶貴時間。

d.經(jīng)設(shè)計方同意，大壩左右岸接坡處將傳統(tǒng)的常態(tài)混凝土改為直接采用變態(tài)混凝土與岸坡基巖相接。減少了倉面混凝土品種，提高了混凝土生產(chǎn)效率，加快了施工進度。

e.碾壓混凝土倉內(nèi)采用裝載機轉(zhuǎn)運鋪料技術(shù)，有效解決了骨料分離后需要大量人工輔助拌和均勻的問題，同時提高了平倉機的平倉效率和倉內(nèi)混凝土的消化能力，加快了碾壓混凝土施工速度，確保了碾壓混凝土的施工質(zhì)量。

3　大壩混凝土施工配合比

云河水庫大壩混凝土配合比設(shè)計由中國水利水電建設(shè)集團第十五工程局有限公司科研設(shè)計院受施工單位合同委托進行，歷時6個月完成。碾壓混凝土配合比見表1。

表1　云河水庫大壩碾壓混凝土施工配合比　單位：kg/m3

4　大壩混凝土施工

碾壓混凝土施工系統(tǒng)性強，配合工序多，在每次開倉前必須做好技術(shù)交底和施工準(zhǔn)備工作，施工過程中需做到相互協(xié)作配合以保證快速入倉、平倉、碾壓、鋪漿、振搗的工藝流程，實現(xiàn)倉面鋪平、碾壓連續(xù)化、操作技能專業(yè)化、指揮管理程序化、操控數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化。

4.1碾壓混凝土施工

云河水庫大壩碾壓混凝土鋪料采用平層通倉法進行，最大澆筑倉面面積2726m2，在大壩高程857.30m處。單層30cm厚混凝土澆筑量約840m3。壩體每倉澆筑升程按施工方案為3m，截至目前，最大澆筑高度4.9m，最小澆筑高度3.0m。

碾壓完成后，按10m×10m網(wǎng)格布點，使用HS-5001EZ型核子密度儀檢測混凝土表觀密度和相對密度。碾壓混凝土設(shè)計表觀密度不小于2400kg/m3，設(shè)計相對密度指標(biāo)：壩體外部混凝土達(dá)到98%以上，壩體內(nèi)部混凝土達(dá)到97%以上。

4.2變態(tài)混凝土施工

變態(tài)混凝土主要用于大壩上下游部位、岸坡接坡部位、止水及廊道周邊部位等。變態(tài)混凝土施工按碾壓混凝土34cm鋪料厚度鋪設(shè)拌和料，人工刻槽4道；槽寬20cm、深15～20cm，刻槽距模板10～15cm，兩道溝槽間距不大于20cm。人工提漿按碾壓混凝土體積的5%加漿，為確保加漿準(zhǔn)確，經(jīng)計算加漿量如下：寬×高×長=1.5m×0.3m×1.0m的加漿數(shù)量為42kg，使用帶重量標(biāo)尺的專用桶加漿。

加漿完畢采用插入式振搗，加漿自攪拌到鋪灑、振搗需在1h內(nèi)完成。使用N-86高頻振搗器，間隔50cm、距離模板20cm進行振搗，以混凝土表面泛漿不排氣泡為標(biāo)準(zhǔn)。倉面加漿系統(tǒng)由高速攪拌機、1m3貯漿罐、輸漿泵與輸水、輸漿管路等組成。

4.3混凝土層間結(jié)合質(zhì)量的保證措施

碾壓混凝土防滲效果的好壞主要取決于碾壓混凝土層面結(jié)合質(zhì)量的好壞，根據(jù)規(guī)范、碾壓混凝土室內(nèi)和現(xiàn)場試驗成果，確定云河水庫大壩混凝土在不同季節(jié)碾壓層面允許間歇時間控制標(biāo)準(zhǔn)和不同層面施工處理方法，見表2。

表2　云河水庫碾壓混凝土層面間歇時間控制標(biāo)準(zhǔn)　單位：h

為保證碾壓混凝土層面結(jié)合質(zhì)量，必須嚴(yán)格執(zhí)行表2的碾壓混凝土層面間歇時間控制標(biāo)準(zhǔn)。嚴(yán)禁違章指揮、違章操作，對超過上述標(biāo)準(zhǔn)而未采取正確措施者，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)除立即停工整改外，還要承擔(dān)現(xiàn)場違章責(zé)任和材料損失費用。

4.4降雨條件下碾壓混凝土施工措施

雨天施工時，由質(zhì)量部門負(fù)責(zé)加大降雨量觀測頻率，每隔10～30min向施工技術(shù)部門報告一次降雨量測量結(jié)果。當(dāng)降雨強度小于1mm/20min (即3mm/h)時，采用運輸車輛覆蓋、倉面覆蓋、混凝土拌和物VC值取上限值等措施，繼續(xù)施工；當(dāng)降雨強度大于1mm/20min(即3mm/h)時，立即停止混凝土拌和，并迅速完成尚未進行的鋪料、平倉和碾壓作業(yè)。對剛碾壓的混凝土倉面采取苫蓋措施并及時排除倉面積水。

4.5高溫條件下碾壓混凝土施工技術(shù)手段

在高溫季節(jié)進行碾壓混凝土施工時，項目部按照漢中市水利水電建筑勘測設(shè)計院2016年3月頒布的《南鄭縣云河水利水電樞紐工程大壩混凝土施工技術(shù)要求》，結(jié)合多年工程經(jīng)驗，特別是自2006年6月以來與中國水利水電科學(xué)研究院結(jié)構(gòu)材料研究所多次合作經(jīng)驗，使用“結(jié)構(gòu)多場仿真與非線性分析軟件”(SAPTIS)，仿真計算了云河水庫大壩混凝土結(jié)構(gòu)澆筑期間溫度場、溫度應(yīng)力，包括模擬壩體混凝土的分層澆筑、水化熱溫升、混凝土的硬化過程、溫度應(yīng)力、徐變等。據(jù)此制定出技術(shù)可行經(jīng)濟合理的《云河項目部碾壓混凝土施工溫度控制方略》，方略對有效降低各種入機原材料溫度，降低拌和物出機溫度、入倉溫度、澆筑溫度，有效控制拌和物澆筑后由于水泥水化熱導(dǎo)致混凝土壩體溫度積聚升高與擴散可能造成的內(nèi)外溫差超過混凝土允許拉伸變形能力進而導(dǎo)致壩體表面開裂，給出了系統(tǒng)性的技術(shù)解決方案。

5　降低混凝土壩體溫度的施工保證措施

在國內(nèi)水利水電工程實踐中，“全年全壩預(yù)冷混凝土澆筑、全過程制冷水冷卻、全年保溫養(yǎng)護”、“小溫差，早冷卻，慢冷卻”的溫控方法得到了普遍認(rèn)可和應(yīng)用，為大體積混凝土的溫控防裂提供了強有力的技術(shù)支持。

5.1一般性措施降低混凝土壩體溫度

項目部編制的碾壓混凝土溫度控制方略中的措施包括：?加高骨料存放高度低溫取料；?骨料遮陽防曬；?水泥與粉煤灰降溫使用；?運輸車與拌和物遮陽防曬；?混凝土倉面多點位噴霧降溫；?碾壓層面遮陽防曬低溫隔熱；?預(yù)埋冷卻水管通水降溫；?使用風(fēng)冷低溫骨料；?使用超低溫度拌和水(4℃以下)。

其中預(yù)埋冷卻水管通水降溫、使用風(fēng)冷低溫骨料、使用超低溫度拌和水是高溫地區(qū)的工程項目為保證高溫時段碾壓混凝土連續(xù)不間斷澆筑，保證滿足設(shè)計規(guī)定的混凝土溫度控制指標(biāo)，被施工方廣泛使用于混凝土、碾壓混凝土工程施工中。

采用冷卻水(如果使用制冷水)、風(fēng)冷骨料、超低溫拌和水必須使用制冷設(shè)備或制冷機組，需要較高的設(shè)備與附屬設(shè)施投入以及當(dāng)?shù)毓╇娤到y(tǒng)資源保障，費用占工程混凝土造價總額的比重較高，施工單位應(yīng)給予高度重視，經(jīng)綜合評估后慎重決策。

5.2預(yù)埋冷卻水管與制冷降溫措施選擇條件

高溫季節(jié)碾壓混凝土施工，普通溫控措施例如上述?～?作用有限，無法從根本上解決混凝土溫度超標(biāo)失控的問題?；炷翂误w內(nèi)埋設(shè)冷卻水管通水降溫是降低混凝土壩體溫度的有效措施之一，項目部根據(jù)計算結(jié)果選擇了預(yù)埋冷卻水管通水降溫的措施。利用云河5—9月11～18℃的河水，可以確保滿足設(shè)計規(guī)定的混凝土溫度控制指標(biāo)。

預(yù)埋冷卻水管通水降溫與風(fēng)冷骨料、制冷水拌和、制冷水冷卻措施相比，具有設(shè)備與操作簡單、降溫效果明顯、投資少、對供電系統(tǒng)要求低、性價比高的突出優(yōu)勢。制冷設(shè)備降溫效果雖然最佳，但造價很高，設(shè)備與臨建投資大，操作專業(yè)性強，要求供電資源穩(wěn)定，耗電較大。

6　結(jié)　語

云河水庫大壩在設(shè)計與施工上考慮碾壓混凝土快速施工和連續(xù)上升的特點，采取機械化、專業(yè)化、程序化、標(biāo)準(zhǔn)化的有力施工措施，澆筑過程做到了快速入倉、平倉、碾壓、鋪漿、振搗。高溫季節(jié)選擇的溫控措施經(jīng)過實踐證明在技術(shù)和經(jīng)濟上都是適宜的，“小溫差，早冷卻，慢冷卻”的預(yù)埋冷卻水管通水降溫方法滿足了壩體內(nèi)降溫防裂的需要。

參考文獻

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[4]DL/T 5112—2009水工碾壓混凝土施工規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2009.

[5]DL/T 5433—2009水工碾壓混凝土試驗規(guī)程[S].北京：中國電力出版社，2009.

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.07.018

中圖分類號：TV52

文獻標(biāo)識碼：B

文章編號：1673-8241(2016)07- 0062- 04

Yunhe Reservoir dam design construction features and choice of temperature control measures

XIA Jingru1, MAO Haihe1, JI Fei2

(1.BeijingGoldenRiverWaterResourcesandHydropowerConstructionGroupCo.,Ltd.,Beijing102206,China；2.HanzhongWaterResourcesandHydropowerConstructionSurveyandDesignInstitute,Hanzhong723000,China)

Abstract:The characteristics of RCC rapid construction and continuous rising are considered for the design and construction of Yunhe Reservoir dam. Mechanized, specialized, procedural and standardized measures are adopted in the process of construction. Rapid warehousing, closeout, rolling, pavement and compaction are achieved during the casting process. Temperature measures selected for construction in high temperature season are feasible in the aspects of technology and economy. The embedded cooling water pipe water-feeding cooling method with ‘small temperature difference, early cooling and slow cooling’ meets the demand of cooling and preventing cracks in the dam.

Key words:Yunhe Reservoir; RCC; construction technology; temperature control measures; characteristics