碾壓混凝土重力壩工程中溫度控制施工技術(shù)

王焰駒

碾壓混凝土重力壩工程中溫度控制施工技術(shù)

王焰駒

（中國水電建設(shè)集團(tuán)國際工程有限公司，北京 100048）

碾壓混凝土技術(shù)是目前我國水利工程建設(shè)中常用的技術(shù)，它具有運(yùn)行安全系數(shù)高、施工速度快、所需工期短、工程造價(jià)低等特點(diǎn)。在大壩投入運(yùn)行后會因拉應(yīng)力大于混凝土拉伸極限而出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，嚴(yán)重的影響了大壩的穩(wěn)定性和安全性。同時(shí)，溫度控制又是影響碾壓混凝土質(zhì)量的決定性因素之一，因此，對于溫度控制這方面的研究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文就某水電站碾壓混凝土施工中溫度控制方面問題進(jìn)行細(xì)致的分析與探討，望能對我國類似的水利工程項(xiàng)目建設(shè)提供一定的參考。

碾壓混凝土重力壩；碾壓混凝土；設(shè)計(jì)理念；控制措施

因受氣候條件因素影響，碾壓混凝土在施工過程中會受到不同程度的影響。某水電站壩址位于我國金沙江中游干熱河谷地帶,每年的4～9 月是高溫多雨季節(jié)，碾壓混凝土壩面臨著高氣溫條件下施工難的技術(shù)問題，特別是大壩溫控防裂的問題尤為顯著。據(jù)以往的工程實(shí)踐表明，高溫氣候地區(qū)碾壓混凝土壩施工期溫度裂縫的現(xiàn)象普遍存在，這無疑對大壩的正常運(yùn)行和耐久性會產(chǎn)生不同程度的影響，如果沒有有效的辦法解決高溫條件下碾壓混凝土連續(xù)快速施工時(shí)的溫控問題，就無法實(shí)現(xiàn)大壩全年連續(xù)快速施工和縮短工期帶來可觀經(jīng)濟(jì)效益的目的。因此，在高溫氣候下碾壓混凝土連續(xù)快速施工時(shí)的溫控措施是亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。

1 工程背景

該水電站是金沙江中游河段規(guī)劃的“一庫八級”的第四級發(fā)電站。工程以發(fā)電為主,兼顧防洪,電站裝機(jī)容量5×400MW。攔河壩為碾壓混凝土重力壩,壩高138m,壩頂長482米。壩體混凝土總量約為300萬m3，其中，碾壓混凝土占壩體混凝土總重量的67.5%，工程具有規(guī)模大、工期緊、要求高、在高溫雨季施工等特點(diǎn)。該水電站施工總工期82個(gè)月，2005年12月實(shí)現(xiàn)了截流計(jì)劃,預(yù)計(jì)在2009年12月完成第一組機(jī)組發(fā)電的目標(biāo)。該大壩于2007年7月開始澆筑，至2007年9月30日,已累計(jì)完成碾壓混凝土約30萬m3，其中最大澆筑體積為每班次5040 m3，完成倉面面積1.85萬m3，因大壩澆筑在強(qiáng)約束部位，并且施工季節(jié)是高溫季節(jié)，所以必須要有針對性的在高溫季節(jié)對該水電站工程的施工設(shè)計(jì)做出合理的設(shè)計(jì)方案，才能保證水電站工程的順利竣工。

2 溫度控制的設(shè)計(jì)理念

在該水電站施工建設(shè)中，對多碾壓混凝土的溫度做出嚴(yán)格的管控，主要是因?yàn)榛炷恋膶?dǎo)熱性能比較差，水泥水熱化在混凝土內(nèi)部聚集形成了不必要的高溫效應(yīng)，同時(shí)由于水泥規(guī)格不同，澆筑塊大小不同，澆筑時(shí)間不同，澆筑季節(jié)的不同，導(dǎo)致混凝土與大壩基礎(chǔ)之間普遍存在溫升和溫降差異性大的問題。因此，碾壓混凝土溫度控制方面一定要有科學(xué)合理的設(shè)計(jì)理念，才能確保工程的穩(wěn)定性和安全性。具體到設(shè)計(jì)方面要從以下幾個(gè)方面考慮。

（1）溫控要從影響混凝土溫度應(yīng)力與混凝土抗拉強(qiáng)度的要素來考慮，如選擇發(fā)熱總量小，發(fā)熱速度比較慢的水泥，如配置線膨脹系數(shù)小彈性模量低的混凝土，如配置澆筑性能佳，抗拉強(qiáng)度高且離差系數(shù)小的混凝土等。

（2）溫控措施的選擇要與混凝土的空間位置有效結(jié)合，混凝土在大壩的強(qiáng)約束部位，溫控要求的相對比較嚴(yán)格，而大壩的其他次部位，溫控相對要求相對比較寬。對于溫降幅度大的部位要嚴(yán)格管控，對于溫降幅度小的部位要求相對較寬松。

（3）溫控措施的選擇要和混凝土的澆筑計(jì)劃有效結(jié)合，在不同的季節(jié)對混凝土的澆筑要采取不同的溫控措施，在年溫度起伏較大的地區(qū)，由于高溫或者低溫氣候的影響，大壩的溫控措施要求的比較嚴(yán)格，而在年溫變化不是很大的地區(qū)，對于大壩的溫控措施要求的比較寬松。

（4）溫控措施要與溫控標(biāo)注相匹配，根據(jù)具體情況不同的溫控標(biāo)準(zhǔn)要有不同的溫控措施。在施工過程中，大體積混凝土約束應(yīng)力的高拉應(yīng)力沒有在真實(shí)荷載下的應(yīng)力集中，多呈廣泛分布狀態(tài)，對混凝土自身存在的缺陷比較敏感，所以需要比較高的安全系數(shù)。對于施工期的混凝土，其溫控的要求更加嚴(yán)格。

（5）溫控措施要與溫控對象保持一致，不同的溫控對象要有不同的溫控措施。如水閘底板閘敦，廠房進(jìn)水口框架，前者是限裂設(shè)計(jì)為主導(dǎo)，后者是抗裂設(shè)計(jì)為主導(dǎo)，不能同混凝土重力壩相同。

3 碾壓混凝土溫控的具體措施

3.1 減少運(yùn)輸、澆筑環(huán)節(jié)中的溫度回升

在高溫季節(jié)澆筑碾壓混凝土采取了合理的降溫、保溫措施,避免溫度倒灌現(xiàn)象發(fā)生,降低混凝土澆筑溫度。

(1)對運(yùn)輸混凝土罐車加蓋防雨防曬棚，避免混凝土在運(yùn)輸過程中溫度回升。根據(jù)施工現(xiàn)場的施工強(qiáng)度，合理地對攪合站及運(yùn)輸混凝土罐車做出調(diào)度，避免因運(yùn)輸車輛少和攪合站的混凝土堆量多而導(dǎo)致混凝土發(fā)生溫度回升。

(2)為防止?jié)仓^程中的熱量倒灌,合理規(guī)劃倉號,采用斜層鋪筑法以盡可能減少倉面鋪筑面積,加快混凝土的運(yùn)輸和平倉碾壓速度。做到盡量提高入倉強(qiáng)度、及時(shí)攤鋪、及時(shí)碾壓、及時(shí)覆蓋,防止溫度倒灌。

3.2 厚層短間歇連續(xù)澆筑

（1）厚層短間歇連續(xù)澆筑比傳統(tǒng)的薄層短間歇連續(xù)澆筑在溫控成本方面有明顯的降低。

（2）厚層短間歇連續(xù)澆筑在采取了倉面保護(hù)下的低溫技術(shù)后，配置了一套完善的一期通水冷卻技術(shù)，達(dá)到了薄層短間歇連續(xù)澆筑的標(biāo)準(zhǔn)，并且對以后的溫度應(yīng)力造成影響，使溫度控制在最佳范圍內(nèi)。

（3）厚層短間歇連續(xù)澆筑可以避免設(shè)計(jì)方面的缺陷，如該水利站，澆筑的層數(shù)越多，意味著遭受下雨等不利天氣的可能性就越多，工程的設(shè)計(jì)者在施工過程中就會多考慮到溫控成本。對于普通土壩的澆筑，薄層澆筑混凝土?xí)蚧炷猎诟邷厥┕ぶ邪l(fā)生熱量倒灌現(xiàn)象，影響整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑質(zhì)量，所以，目前薄層短間歇連續(xù)澆筑已被慢慢的淘汰，厚層短間歇連續(xù)澆筑被建設(shè)單位廣泛的推廣運(yùn)用。

3.3 混凝土終身保護(hù)

混凝土終身保護(hù)主要有兩種方法。

（1）在拱壩下游表面涂抹聚氨酯發(fā)泡材料，利用聚氨酯材料真空發(fā)泡的隔熱作用，切斷混凝土與大氣溫度熱交換，在實(shí)際施工中起到了顯著的效果。

（2）對于重要工程的永久保溫，采用復(fù)合式永久保溫板，其主要組成部分是由一層聚苯乙烯泡沫板和一層保護(hù)板組成，二者各負(fù)其責(zé)，聚苯乙烯泡沫板主要起保溫作用，保護(hù)板主要起對聚苯乙烯泡沫板起保護(hù)作用，避免因受外界條件的影響使聚苯乙烯泡沫板發(fā)生損壞或者老化變形。

3.4 綜合措施的協(xié)調(diào)應(yīng)用

水利工程大壩混凝土溫控，是一項(xiàng)系統(tǒng)復(fù)雜的工程。不管是從工程原材料的選擇，還是對溫控具體措施的建立，最終目的是為了保證混凝土的溫度應(yīng)力控制在混凝土不開裂的范圍內(nèi)。混凝土拉力強(qiáng)度的不同，導(dǎo)致其抗裂性的不足。

不管是從壩的地基條件來考慮，還是從壩的設(shè)計(jì)方面來講，混凝土開裂這一現(xiàn)象絕不能小覷。為了更大限度的控制大壩的溫度應(yīng)力，控制混凝土澆筑過程中的溫升現(xiàn)象，綜合措施的協(xié)調(diào)應(yīng)用是十分有效的途徑。

如果控制混凝土升溫的所有措施都用完之后，還達(dá)不到預(yù)期的目的，那么就要采用限低的方式去解決，即在自然條件無法改變的背景下，通過表面保護(hù)的方法使大壩混凝土的溫度控制在一定范圍內(nèi)，保證大壩的正常使用。

4 結(jié) 語

碾壓混凝土的溫度控制是水電站大壩組織設(shè)計(jì)施工中的關(guān)鍵技術(shù)之一，混凝土的溫度控制措施種類多樣，如果在實(shí)際的施工建設(shè)過程中運(yùn)用不當(dāng)，將嚴(yán)重的偏離溫控目標(biāo)，造成工程成本浪費(fèi)，加劇大壩裂縫現(xiàn)象的產(chǎn)生，更無法保障大壩的穩(wěn)定性和安全性。因此，碾壓混凝土的溫度控制，是我國當(dāng)今水電站以及其他有關(guān)用到碾壓混凝土工程所必須關(guān)注和研究的問題，要通過不斷的實(shí)踐與總結(jié)，不斷的引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù)，理論結(jié)合實(shí)際，尊重事實(shí)真相，才能使我國的碾壓混凝土溫控技術(shù)得到提升，以保證我國水電站工程建設(shè)事業(yè)的快速穩(wěn)定的發(fā)展。

[1] 張少華.大壩庫相互作用及抗震技術(shù)研究[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào),2002(9).

[2] 劉曉鳴.我國水工抗震中的主要問題研究和發(fā)展動態(tài)[J].工程管理,2010(7).

[3] 鄧健文,何虹.拱壩行波輸入的動力分析和抗震設(shè)計(jì)[J].華中科技大學(xué)學(xué)報(bào),1997(6).

水利部關(guān)于批準(zhǔn)發(fā)布水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的公告

（水利水電工程初步設(shè)計(jì)質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)）

中華人民共和國水利部公告

(2013年第84號)

中華人民共和國水利部批準(zhǔn)《水利水電工程初步設(shè)計(jì)質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)》（SL521-2013）為水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)予以公布。

序號 標(biāo)準(zhǔn)名稱 標(biāo)準(zhǔn)編號 替代標(biāo)準(zhǔn)號發(fā)布日期 實(shí)施日期1 水利水電工程初步設(shè)計(jì)質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn) SL521-2013 2013.12.23 2014.3.23

水利部關(guān)于批準(zhǔn)發(fā)布水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的公告

（水利水電工程管理技術(shù)術(shù)語）

中華人民共和國水利部公告

(2013年第85號)

中華人民共和國水利部批準(zhǔn)《水利水電工程管理技術(shù)術(shù)語》（SL570-2013）為水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)予以公布。

序號 標(biāo)準(zhǔn)名稱 標(biāo)準(zhǔn)編號 替代標(biāo)準(zhǔn)號 發(fā)布日期 實(shí)施日期1 水利水電工程管理技術(shù)術(shù)語 SL570-2013 2013.12.23 2014.3.23

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.02.022

TV544

B

1008-1305（2014）02-0060-03

王焰駒（1983年-），男，工程師，碩士研究生。