淺談長河壩水電站泄洪洞混凝土溫控措施

江庭軍

(四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川康定，626001)

淺談長河壩水電站泄洪洞混凝土溫控措施

江庭軍

(四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川康定，626001)

在混凝土施工過程中，為預(yù)防混凝土出現(xiàn)溫度裂縫，需采取必要措施加以控制。長河壩水電站泄洪洞工程在施工過程中，采取了通水冷卻、控制洞內(nèi)環(huán)境溫度等一系列溫控措施，達(dá)到了預(yù)期效果。

長河壩水電站 泄洪洞 混凝土 溫控措施

1 工程概況

長河壩水電站處于大渡河干流上游高山峽谷河段，為大渡河干流水電梯級開發(fā)的第10級電站，上接猴子巖水電站，下接黃金坪水電站，電站總裝機(jī)容量2600MW，最大壩高240m，水庫正常蓄水位1690m，總庫容為10.75億m3。三條泄洪洞平行布置于右岸山體內(nèi)，從左至右依次為1＃泄洪洞、2＃泄洪洞、3＃泄洪洞，洞長分別為1372m、1508m、1540m；斷面形式均為圓拱直墻型，混凝土強(qiáng)度等級主要為C40、C50抗沖磨鋼筋混凝土。

2 混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因分析

混凝土溫度裂縫產(chǎn)生的原因有以下兩個方面:

2.1 混凝土硬化過程中，水泥水化產(chǎn)生了大量水化熱。由于混凝士的體積較大，大量的水化熱聚積在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導(dǎo)致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大溫差。較大的溫差造成混凝土內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使其表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力，當(dāng)拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強(qiáng)度極限時，混凝士表面就會產(chǎn)生裂縫。

2.2 在混凝土的施工中，當(dāng)溫差變化較大，或者混凝土受到寒潮的襲擊等時，會導(dǎo)致混凝土表面溫度急劇下降而產(chǎn)生收縮。表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。

3 溫度控制標(biāo)準(zhǔn)

長河壩水電站泄洪洞工程混凝土最高溫度控制要求如表1所示。

表1 長河壩水電站泄洪洞工程混凝土允許最高溫度表 單位:℃

4 混凝土溫控措施

長河壩水電站泄洪洞工程在混凝土施工過程中，為預(yù)防混凝土出現(xiàn)溫度裂縫，采取了以下措施加以控制。

4.1 澆筑分層、分段及澆筑順序

4.1.1 1＃泄洪洞進(jìn)水塔及出口、2＃泄洪洞進(jìn)口閘室堰及出口、3＃泄洪洞進(jìn)口閘室堰及出口，大體積混凝土分層厚度基礎(chǔ)約束區(qū)按1.5m，非基礎(chǔ)約束區(qū)按3m。

4.1.2 洞身澆筑段長度按6m～9m。

4.1.3 洞身先澆筑邊頂拱，再整體澆筑底板。

4.2 澆筑溫度

4.2.1 3月～10月，混凝土澆筑溫度≤20℃(主要降溫措施:拌制時加冷卻水和片冰、拌合樓加裝液氨冷卻裝置)，11月～翌年2月，自然澆筑，當(dāng)自然澆筑溫度高于20℃時，對混凝土采取相應(yīng)冷卻降溫措施(拌制時加冷卻水和片冰)。

4.2.2 運輸混凝土工具裝有隔熱遮陽措施，并盡量縮短混凝土運輸及倉面作業(yè)時間，控制從出機(jī)口到倉面澆筑溫度回升不超過4℃。

4.3 通水冷卻

4.3.1 襯砌混凝土中布置一層冷卻水管，邊墻部位垂直間距1.0m，底板部位水平間距1.0m。進(jìn)出口大體積混凝土部位，冷卻水管按照1.5m× 1.5m(水平×垂直)間距布置。通水溫度及通水時間如表2所示，同時要求降溫階段最大日降溫速率≤0.5℃/d。

表2 通水冷卻溫度無時間要求 單位:℃

4.3.2 冷卻水管采用HDPE塑料管，內(nèi)徑為28.00mm，壁厚2.00mm，外徑32.00mm。水管長度300m以內(nèi)，冷卻水流量25L/min～30L/min。HDPE塑料冷卻水管主要技術(shù)指標(biāo)如表3所示。

表3 HDPE塑料冷卻水管主要指標(biāo)

4.3.3 在高溫季節(jié)，底板采用表面流水的方法進(jìn)行散熱養(yǎng)護(hù)。

4.3.4 水管連接與封堵

(1)各種水管連接件材質(zhì)均滿足相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)要求，其連接方法按產(chǎn)品使用說明書進(jìn)行?；炷羶?nèi)埋設(shè)的冷卻水管接頭采用膨脹式防水接頭，混凝土外供水管與各條冷卻水管進(jìn)出口間的三通接頭連接，采用定型的可靠產(chǎn)品；

(2)為可靠地調(diào)控冷卻水溫，混凝土塊體外供水管與各條冷卻水管進(jìn)出口間采用三通連接，并設(shè)置通過調(diào)整供水流量調(diào)整冷卻水溫功能的可靠設(shè)備；

(3)在混凝土塊體內(nèi)，同一冷卻水管上不超過6個接頭；

(4)混凝土塊體外供水管與各條冷卻水管進(jìn)出口間的聯(lián)結(jié)隨時有效，能快速安裝和拆除，能具備水流方向變換功能，同時能可靠控制水管的流量而不影響其他冷卻水管的循環(huán)水。所有水管的進(jìn)、出端均作好清晰的標(biāo)記，以保證整個冷卻過程中冷卻水能按正確的方向流動?？偣艿牟贾帽阌谡{(diào)換冷卻水管中水流方向，通水方向每24h調(diào)換一次；

(5)在混凝土開倉澆筑前，對已鋪設(shè)好的冷卻水管進(jìn)行通水檢查，如發(fā)現(xiàn)漏水或堵塞現(xiàn)象，立即處理，未處理好不開倉澆筑。為檢查水管漏水及阻塞情況，冷卻水管中通循環(huán)水，并用壓力表及流量計同時指示阻力情況，循環(huán)水通水壓力不低于正常通水壓力的1.1倍；

(6)在混凝土澆筑過程中，避免水管受損和堵塞，如果冷卻水管受到破壞，應(yīng)立即停止?jié)仓炷?，直到冷卻水管修復(fù)并通過試驗后方能繼續(xù)進(jìn)行；

(7)通水前檢查每盤水管回路，了解其通暢情況，發(fā)現(xiàn)問題立即采取措施處理；

(8)水管使用結(jié)束后，先用不低于混凝土等級的水泥漿對混凝土內(nèi)冷卻蛇形管回填灌漿，再切除水管的外露部分，并處理至滿足混凝土面外觀要求時為止。

4.3.5 水管防護(hù)

(1)無論水管鋪在何部位，保證水管在施工中不被平倉、振搗設(shè)備壓壞；

(2)對冷卻水管進(jìn)出口管口妥善保護(hù)，防止堵塞；

(3)對混凝土冷卻供水的外部干管和支管包裹保溫材料，以滿足冷卻水管進(jìn)口水溫要求。

4.3.6 通水記錄

對混凝土塊體內(nèi)冷卻水管的分組、管長、材質(zhì)、間距等作詳細(xì)記錄，對主管出口應(yīng)作編號，并進(jìn)行明顯標(biāo)識。

通水冷卻的各個階段對通水情況進(jìn)行記錄，作為混凝土溫度測量報告的一部份。記錄內(nèi)容包括:①水管編號和洞段編號；②蛇形管間距、單根水管長度；③干管及支管的流量和壓力；④各個階段通水開始時間和結(jié)束時間；⑤水管進(jìn)口水溫及出口水溫(每4h測一次)。

4.3.7 混凝土養(yǎng)護(hù)和表面保護(hù)

(1)專人負(fù)責(zé)混凝土養(yǎng)護(hù)，并作好養(yǎng)護(hù)記錄，連續(xù)養(yǎng)護(hù)不少于28d，有特殊要求的部位，延長養(yǎng)護(hù)時間；

(2)對于進(jìn)、出口大體積混凝土，采取保溫保濕措施養(yǎng)護(hù)。采用一層土工布覆蓋并淋水養(yǎng)護(hù)，在土工布表面覆蓋一層聚乙烯薄膜，其上覆蓋3cm厚的聚苯乙烯泡沫卷材，連續(xù)養(yǎng)護(hù)時間不少于28d；

(3)對于泄洪洞進(jìn)出口部位混凝土和距洞口100m范圍內(nèi)的洞內(nèi)襯砌混凝土，當(dāng)混凝土齡期低于28d遇氣溫驟降時，采用3cm厚的聚苯乙烯泡沫卷材全面保護(hù)，并對棱角部位采取加強(qiáng)措施；

(4)低溫季節(jié)及風(fēng)季在洞口設(shè)置擋風(fēng)簾，減少冷空氣流動，保持洞內(nèi)溫度。

4.3.8 溫度監(jiān)測

(1)采用埋設(shè)在混凝土中的電阻式溫度計測量混凝土溫度，每個澆筑段不同等級混凝土至少埋設(shè)1支溫度計，溫度計布置在澆筑塊中心位置；

(2)在混凝土澆筑過程中，至少每4h測量一次混凝土的原材料溫度、出機(jī)口溫度、澆筑溫度、冷卻水進(jìn)出口溫度、壓力、流量、外界氣溫和倉內(nèi)氣溫，并做好記錄；

(3)混凝土澆筑時即開始內(nèi)部溫度測量，內(nèi)部溫度測量間隔時間≤12h。新澆混凝土前3d溫度測量間隔時間≤8h，之后測量間隔時間≤12h，測溫時間不少于28d；

(4)對所有溫度計測量結(jié)果做好記錄，形成關(guān)于最低溫度、最高溫度、平均溫度的歷時記錄，其成果用于評價施工是否滿足溫度控制相關(guān)要求；

(5)溫度測量報告納入溫度控制施工周報，內(nèi)容包括混凝土澆筑溫度，混凝土內(nèi)部溫度，每條冷卻水管的冷卻水流量、流向、壓力、入口溫度和出口溫度；

(6)施工過程中，承包人根據(jù)溫度測量結(jié)果進(jìn)行趨勢預(yù)測，對可能超出溫控標(biāo)準(zhǔn)的情況，及時制定預(yù)防措施并實施。

5 施工效果總結(jié)

長河壩水電站泄洪洞工程混凝土澆筑在施工過程中采取了一系列行之有效的溫控措施，成功地控制了混凝土溫度裂縫，既保證了混凝土施工質(zhì)量，又推動了施工進(jìn)度，并間接節(jié)省了施工成本，為類似工程施工積累了可以借鑒的經(jīng)驗。

〔1〕楊弘，奚智勇.高拱壩裂縫成因及防治措施[J].大壩與安全，2010，(4).

〔2〕楊弘，涂向陽，奚智勇.二灘高拱壩裂縫監(jiān)測與控制措施綜合分析[J].人民珠江，2010，(6).

TV651.3∶TV544.91

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2095－1809(2016)05－0029－03

江庭軍(1989－)，男，四川自貢人，學(xué)士，助理工程師，從事水利水電工程建設(shè)管理工作。