小灣水電工程大壩混凝土通水冷卻施工工藝

伍學雷　方小鳳　陳維東

摘 要：小灣水電工程雙曲拱壩壩高294.5 m，采用通倉澆筑方式，河床基礎部位最大澆筑塊長90 m。通水冷卻是小灣拱壩大體積混凝土溫度控制過程中的重要一環，文章通過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。

關鍵詞：小灣拱壩；混凝土；通水冷卻

中圖分類號：TV431 文獻標識碼：A 文章編號：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865萬m3，采用通倉澆筑，不設縱縫，最大單倉澆筑長度達到90 m。參建單位根據設計要求，結合小灣實際及施工經驗，總結編制了一系列高標準的混凝土通水冷卻施工工藝并嚴格執行，有效地控制了小灣拱壩混凝土內部最高溫度，保證了混凝土澆筑質量。

1 小灣拱壩混凝土通水冷卻標準

小灣拱壩混凝土施工強度大，容許最高溫度標準要求高，控制嚴，國內已有部分技術規范的規定都遠遠低于其溫控標準。小灣水電站A版《拱壩混凝土通水冷卻施工技術要求》于2005年9月10日至2007年11月20日期間實施；B版《拱壩混凝土通水冷卻施工技術要求》于2007年11月20日至2008年5月20日期間，實施；自2008年05年20日開始，小灣水電站開始實施C版《拱壩混凝土通水冷卻施工技術要求》（以下簡稱C版技術要求），C版技術要求中的小灣拱壩混凝土溫度控制過程中的通水冷卻施工分一期、中期和二期三個階段， 各階段通水冷卻標準，見表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），主要用于固結灌漿高程以下或結構復雜的孔口壩段；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，將水管的進口和出口均布置在壩體下游。同時，通過各壩段距下游壩面2 m～3 m范圍內預埋的豎向引管將每個9 m～12 m灌區范圍內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壩高設一層）和馬道及壩后貼角上集中布置各組引管，對應連接進、回水管口，同時將標明有“壩段-高程-組號-冷卻水管從下游面的接口至蛇形起彎點的長度-管長”等信息的標示牌掛設在壩后的每一套冷卻水管管口處，以便于對冷卻通水流量、水溫等參數的現場控制管理。

2.2 一期通水冷卻施工工藝

降低二期冷卻開始時的混凝土溫度，減少壩體混凝土內外溫差和溫度應力，同時為了降低澆筑層混凝土初期水化熱溫升，進一步控制混凝土溫度不超過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程中，在壩體內通過預埋臨時和永久測溫儀器，觀測收集拱壩混凝土內部溫度的數據變化情況，分析得到通水降溫規律后，進一步編制形成相對完善的通水流量控制辦法。

主要控制內容如下：采用10 d（或7 d）前后的界限值機動地調整通水流量，新澆倉號在高溫季節前10 d按1.5 ～1.8 m3/h控制（以上限控制為主） 通水流量，在最高溫度出現或10 d后將通水流量及時調整為1.2 m3/h以下。在冬季外界氣溫較低時，前 10 d新澆倉號的C18030混凝土最大通水流量按1.2 m3/h進行控制，C18035混凝土最大通水流量按1.5 m3/h進行控制，C18040混凝土最大通水流量按1.8 m3/h進行控制，且最小通水流量不小于0.6 m3/h，在最高溫度出現或10 d后將通水流量及時調整為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，要在一冷結束后，二冷開始前不間斷的循環進行，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一期通水冷卻悶溫結果適當調整，當一期通水冷卻結束后其悶溫溫度在20～21 ℃之間時，通水流量參考值為0.5～0.7 m3/h （其中標號低的取下限），通水方式按通水5～7 d，悶溫5 d進行控制；當一期通水冷卻結束后悶溫溫度在19 ℃和20 ℃之間時，通水流量參考值為0.5～0.7 m3/h（其中標號低的取下限），通水方式按通水3 ～5 d，悶溫5 d進行控制；當一期冷卻結束后悶溫溫度在18.5～19.0 ℃之間時，間歇5 d后根據抽查檢測的悶溫結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部溫度，以達到設計要求的適宜進行接縫灌漿的封拱灌漿溫度。主要是根據分區、分部位的冷卻水管鋪設情況和二期通水冷卻前相應灌區壩段的中期冷卻溫度分別對二期通水冷卻通水流量和通水方式進行控制。

通水冷卻前10 d，對于處于下游部位的擬灌區和蓋重區冷卻水管通水流量按0.3～0.5 m3/h進行控制，對處于中、上游部位的擬灌區和蓋重區的冷卻水管通水流量按0.4～0.6 m3/h進行控制；10 d后，擬灌區和蓋重區中、上游部位通水流量仍然按0.3～0.5 m /h進行控制，擬灌區和蓋重區下游部位通水流量按不大于0.3 m3/h控制。對于岸坡壩段，初次進行二期冷卻通水的蓋重區與擬灌區通水流量按0.～0.8 m3/h進行控制。

通水前10 d，處于過渡區中、上游部位的冷卻水管通水流量按0.4～0.5 m3/h進行控制，處于過渡區下游部位的冷卻水管通水流量按0.3～0.4 m3/h進行控制；10 d后，過渡區的冷卻水管通水流量統一按不大于0.3 m3/h進行控制。

2.5 通水冷卻檢測

小灣水電站大壩混凝土通水冷卻檢測項目很多，主要包括（但不限于）以下幾項：進回水溫度、流量、各冷卻階段悶溫溫度、機組供水量等。主要采用紅外線點溫儀對供水主管和冷卻水管進回水溫度、各階段悶溫溫度檢測，并采用玻璃棒溫度計或電子溫度計進行校核，采用溫度計檢測水溫時，將溫度計插入水中2 ～3 min穩定后讀數，讀數誤差控制在1 ℃以內，將每組數據測取3個或多個數值的平均值作為最終結果。采用水表和超聲波流量計對機組供水量進行檢測，同時每隔4h采用使用超聲波流量計與溫度同步對冷卻水管流量檢測一次。

3 資料整理和統計分析

要真實、準確、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程的原始記錄就必須能夠真實反映施工過程，資料整理與分析主要有以下幾個方面：

①對壩體各個通水冷卻階段的相關參數進行記錄；

②對各階段的通水流量和進水溫度進行測量，現場完成其原始記錄；

③及時建立當日相關檢測記錄臺賬；

④由三檢人員和監理人員旁站監督對各階段的悶溫溫度進行檢測，并將相關檢測結果予以記錄并簽字認可；

⑤做好冷卻水供應的相關檢測及機組運行情況記錄。

4 結 語

從監理單位和施工單位檢測數據統計分析，各階段通水冷卻對進水溫度、通水流量、通水歷時和出水溫度等施工參數進行了有效控制，最終的混凝土二期通水冷卻悶溫溫度滿足設計要求。小灣水電站大壩混凝土澆筑過程中，在執行《拱壩混凝土通水冷卻施工技術要求》的過程中，對相關內容進行了修正，通過不斷實踐總結，形成了一整套的混凝土一期、中期與二期個性化、動態化的通水冷卻工藝，且小灣拱壩混凝土中期通水冷卻在國內大壩混凝土溫控領域更屬創新，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驗。

參考文獻：

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