深溪溝水電站泄洪閘混凝土澆筑溫控研究

石太軍，楊德超，張逢銀

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川 成都 610072)

1 工程概況及特點

1.1 工程概況

深溪溝水電站位于四川省大渡河中游漢源縣和甘洛縣接壤處，為大渡河干流規劃的第十八級電站，電站的主要任務為發電，兼有對瀑布溝水電站調峰下泄流量過程進行反調節要求。水庫正常蓄水位660.00m，相應庫容3 227萬m3，調節庫容787萬m3，最大水頭38.60m，引用流量2 619m3/s，電站裝機容量660MW，年發電量32.35億kW·h，枯期電量9.18億kW·h，設計枯水年枯水期平均出力253MW，為河床式電站，工程等別為二等工程，樞紐主要建筑物按2級設計。

樞紐主要建筑物由1孔排污閘、3孔泄洪閘、河床式廠房、2條泄洪沖沙洞(與導流洞全結合)及右岸擋水壩段組成，壩頂高程662.50m，壩頂全長223.0m，擋水壩采用混凝土閘壩，最大閘高54.5m，正常蓄水位為660.00m，工作弧門擋水高度40.0m。3孔泄洪閘和1孔排污閘為一閘室單元，底板垂直于水流向寬41.5m，順水流方向長65.0m，底板厚7m。泄洪閘為胸墻式平底板寬頂堰，底板高程620.00m，孔口尺寸為7.0m×17.0m(寬×高)，中墩厚5.0m，邊墩厚4.0m。

1.2 工程特點

(1)泄洪閘規模較大，閘室結構形式復雜，結構混凝土在溫度與自重荷載作用下的應力分布狀態復雜，存在明顯的局部高應力區域。

(2)3孔泄洪閘和1孔排污閘作為一個閘室結構單元，泄洪閘為胸墻式平底板寬頂堰，垂直水流方向寬度為41.48m，順水流向長度為65.00m，最大閘高54.50m。閘室孔口尺寸為7.0m×17.0m，閘墩為預應力閘墩，中墩厚5.0m，邊墩厚4.0m，底板厚7.0m。根據施工進度安排，泄洪閘底板混凝土將于夏季澆筑。大體積混凝土在澆筑時混凝土的溫度升高，在熱量散發過程中混凝土底板收縮，由于受到基巖的約束，在澆筑塊中產生了較大的溫度應力，導致裂縫的產生。外界溫度驟降所產生的溫差也會使混凝土表面產生裂縫。這些裂縫往往受各種條件的影響而形成貫穿裂縫以至危及大壩安全。為確保工程質量及泄洪閘的安全，按照(DL/T 5108-99)《混凝土重力壩設計規范》規定，需對泄洪閘底板混凝土溫控進行專門研究，并提出相應措施。

2 泄洪閘混凝土澆筑溫控研究

2.1 三維有限元溫控仿真計算模型

取3孔泄洪閘閘室整體以及巖石基礎作為計算模型，其中巖石基礎取60.0m深度，基礎上下游方向各取80.0m長。基礎底部取地溫邊界，基巖左右岸方向按絕熱邊界處理；基礎垂直平面按絕熱邊界處理。

2.2 穩定溫度場及溫控標準

(1)典型季節的準穩定溫度場。根據深溪溝水電站區域相關資料，分別計算了年平均氣溫、1月、7月的準穩定溫度場，以其為施工中溫控標準作參考。

(2)最高溫度控制標準。參照混凝土重力壩設計規范控制標準，得到混凝土允許最高溫度值見表1。

表1 泄洪閘混凝土允許最高溫度值 ℃

(3)應力控制標準。參照混凝土重力壩設計規范，混凝土允許拉應力按極限拉伸值控制，并考慮正常使用極限狀態短期組合系數1.5和結構重要性系數1.1。不同強度等級混凝土各齡期允許拉應力值見表2。

表2 90天齡期混凝土允許拉應力

2.3 閘底板溫控仿真計算

計算中對底板的分層、分縫方式進行了比較計算，并給出了可能的分層分縫方式，以及相應的溫控措施如下：在高溫季節(氣溫超過15℃)，控制混凝土澆筑溫度為15℃、通水溫度為17℃(河水)、通水14天，水管布置方式采用1.5m×1.5m。建議采取短間歇即間歇5天，在保證施工強度前提下，可采取一條施工縫的分縫方式，但要注意表層的保護與養護，防止表面裂縫的產生。

2.4 閘墩溫控仿真計算

閘墩混凝土溫控有其特殊性，在計算中，除了常規溫控計算外(降低澆筑溫度、通水冷卻)，還就澆筑層厚對最高溫度影響進行了分析，提出了可選的溫控措施、分縫方式及澆筑層厚，建議推薦的措施為：閘墩設2條施工縫，澆筑層厚2m，間歇時間5天；控制混凝土澆筑溫度為13℃且不通水冷卻。若結構分縫與溫度控制仍達不到防裂的目的，可按規范配置一定溫度鋼筋限制溫度裂縫的擴展。

2.5 閘底板、閘墩溫控措施

泄洪閘底板、閘墩溫控措施見表3。

表3 泄洪閘底板、閘墩溫控措施

注：冷卻水管采用非金屬水管，管長300m，管厚2mm，水管外半徑16mm，內半徑14mm，冷卻水流量為36L/min，

3 結 語

泄洪閘混凝土澆筑溫控研究根據深溪溝水電站工程的基本資料和設計特點，結合國內大、中型河床式水電站混凝土施工溫控技術和工程實踐經驗，對泄洪閘底板混凝土與閘墩混凝土溫控措施、溫度應力、分層分縫分塊方式進行研究，為泄洪閘混凝土結構設計，以及溫控設計提供依據。同時，為類似工程在混凝土澆筑溫控方面，提供了借鑒經驗。