干熱河谷大體積混凝土溫控措施

魯曉明,

（浙江華東工程咨詢有限公司,杭州 310014）

干熱河谷大體積混凝土溫控措施

魯曉明,許 亮

（浙江華東工程咨詢有限公司,杭州 310014）

混凝土大壩屬于大體積混凝土結(jié)構(gòu)，在施工過程中容易產(chǎn)生溫度裂縫。為有效避免混凝土裂縫的產(chǎn)生，目前水電站混凝土大壩施工廣泛采用了混凝土溫控措施。本文結(jié)合觀音巖水電站工程實(shí)例，通過對(duì)混凝土澆筑原材料、冷卻水管安裝和混凝土養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié)的分析，提出干熱河谷大體積混凝土合理有效的溫度控制措施，供類似工程施工參考與借鑒。

干熱河谷；大體積混凝土；溫控措施

1 工程概述

觀音巖水電站為Ⅰ等大（Ⅰ）型工程，以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、旅游等綜合利用功能。水庫正常蓄水位1134m，庫容約20.72億m3，死水位1126m，電站裝機(jī)容量3000（5×600）MW。擋河大壩由左岸、河中碾壓混凝土重力壩和右岸粘土心墻堆石壩組成為混合壩，壩頂總長(zhǎng)1158m，其中混凝土壩部分長(zhǎng)838.035m，壩體混凝土方量達(dá)420余萬m3。

2 干熱河谷大體積混凝土溫控重、難點(diǎn)

（1）壩址區(qū)為典型干熱河谷氣候，夏季氣溫較高，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，3～10月份多年平均氣溫在20℃以上，且白天日照充足，陽光輻射強(qiáng)，對(duì)混凝土澆筑過程中的溫度控制造成較大難度；冬季壩址區(qū)夜間溫度較低、晝夜溫差較大，對(duì)混凝土溫控防裂有不利影響。

（2）觀音巖水電站大壩工程混凝土方量大、月澆筑強(qiáng)度高，高峰月澆筑強(qiáng)度達(dá)30余萬m3，對(duì)混凝土拌和系統(tǒng)及冷卻通水制冷機(jī)組連續(xù)、高強(qiáng)度的生產(chǎn)滿足溫控要求的混凝土和制冷水提出了較高的要求。

（3）觀音巖水電站大壩工程絕大部分倉(cāng)面采取通倉(cāng)平層連續(xù)澆筑10～20層后短間歇均勻上升的施工工藝進(jìn)行混凝土澆筑，混凝土倉(cāng)面積較大，最大澆筑面積超過1萬m3，為減少混凝土層間間隔時(shí)間，降低混凝土澆筑過程中溫度回升，對(duì)混凝土的入倉(cāng)強(qiáng)度及倉(cāng)內(nèi)合理組織施工提出了較高要求。

3 工程采用的溫控措施

3.1 原材料及配合比

左岸大壩采用中熱P.MH42.5水泥，并保證入罐溫度不超過65℃；摻合料采用Ⅱ級(jí)或Ⅱ級(jí)以上粉煤灰，并保證入罐溫度不超過60℃。在實(shí)際實(shí)施中對(duì)入罐水泥及粉煤灰進(jìn)行溫度測(cè)量，超溫膠材待溫度降到合格標(biāo)準(zhǔn)后方允許入罐。

粗骨料夏季采取遮陽措施，骨料料堆高度要大于8m，骨料輸送皮帶采取遮陽隔熱措施，特別是預(yù)冷后的骨料經(jīng)專門廊道運(yùn)輸，確保骨料少受日氣溫變化影響。

優(yōu)化混凝土配合比設(shè)計(jì)，降低混凝土膠凝材料用量，提高混凝土抗裂能力。

頂部遮陽的骨料輸送線及帶制冷系統(tǒng)的拌合系統(tǒng)

3.2 混凝土出機(jī)口、入倉(cāng)、澆筑溫度控制

（1）混凝土出機(jī)口溫度控制。混凝土骨料采用一、二次風(fēng)冷等措施進(jìn)行預(yù)冷，通過一次風(fēng)冷后，大中石溫度降低到7℃左右、小石溫度降低到10℃左右，經(jīng)過二次風(fēng)冷后，大中石溫度降低到5℃以下（高溫季節(jié)3℃左右）、小石溫度降低到7℃以下（高溫季節(jié)5℃左右），并采取加片冰、加制冷水（6℃以下）拌和等措施以降低混凝土出機(jī)口溫度。實(shí)際實(shí)施中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)溫度情況調(diào)整出機(jī)口溫度，現(xiàn)場(chǎng)溫度較高或陽光較為強(qiáng)烈時(shí)，適當(dāng)降低出機(jī)口溫度，確保澆筑溫度滿足要求。

（2）混凝土入倉(cāng)溫度控制。加強(qiáng)施工管理，加快施工，盡量縮短運(yùn)輸時(shí)間，減少轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)；要求混凝土運(yùn)輸車車廂設(shè)置隔熱、防曬、防雨設(shè)備；采用綜合措施減少運(yùn)輸過程中溫度回升。施工中合理安排自卸車與平倉(cāng)機(jī)臺(tái)數(shù)，確保自卸車及時(shí)卸料，不壓車。

（3）混凝土澆筑溫度控制。卸入倉(cāng)面的碾壓混凝土及時(shí)攤鋪、碾壓，從拌和樓出機(jī)口取料到碾壓完成控制在1.5h-2.0h內(nèi)；充分利用低溫季節(jié)和高溫季節(jié)的早晚、夜間時(shí)段澆筑；當(dāng)澆筑倉(cāng)內(nèi)氣溫高于25℃時(shí)，用噴霧機(jī)進(jìn)行倉(cāng)面噴霧，倉(cāng)面較大時(shí)輔以沖毛槍對(duì)天噴霧，以降低倉(cāng)面環(huán)境溫度；夏季混凝土澆筑，倉(cāng)面一個(gè)碾壓升層（0.3m）碾壓完畢，在上一層覆蓋前，采用覆蓋保溫被以減少外界溫度倒灌；控制碾壓混凝土從出機(jī)口至上坯混凝土覆蓋前的溫度回升值不超過5℃，常態(tài)混凝土不超過6℃。

3.3 通水冷卻

壩體內(nèi)埋設(shè)HDPE冷卻水管進(jìn)行一期、中期、二期通水降溫；冷卻水管根據(jù)倉(cāng)號(hào)情況每倉(cāng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，避讓倉(cāng)號(hào)內(nèi)廊道及其他結(jié)構(gòu)，盡量確保壩體混凝土溫度場(chǎng)均勻。壩內(nèi)冷卻水管采用冷水機(jī)組生產(chǎn)的制冷水進(jìn)行通水降溫。大壩共布置4臺(tái)冷水機(jī)組，冷水產(chǎn)量分別為170m3/h、250 m3/h、250 m3/h、 400 m3/h。

常態(tài)混凝土下料澆筑后立即開始一期通水冷卻，碾壓混凝土終凝后（或24h）開始一期通水冷卻。混凝土一期冷卻時(shí)間不少于21天，并連續(xù)進(jìn)行，前十天參考通水流量1.2～1.8m3/h，控制混凝土最大降溫速率每天不超過1℃，后十天參考通水流量不超過1.2 m3/h，控制混凝土最大降溫速率每天不超過0.5℃。

現(xiàn)場(chǎng)某倉(cāng)混凝土冷卻水管布置設(shè)計(jì)圖

現(xiàn)場(chǎng)冷卻水管布置圖

4 溫度監(jiān)測(cè)

4.1 壩體混凝土溫度監(jiān)測(cè)方式

大壩采取埋設(shè)臨時(shí)測(cè)溫管、埋設(shè)永久監(jiān)測(cè)溫度計(jì)及測(cè)溫光纖等方式進(jìn)行壩體內(nèi)部混凝土溫度監(jiān)測(cè)。每倉(cāng)混凝土由施工單位埋設(shè)臨時(shí)測(cè)溫管，監(jiān)測(cè)時(shí)段從本倉(cāng)混凝土澆筑完成至上一倉(cāng)混凝土開始澆筑前。9#、14#、18#、23#壩段由監(jiān)測(cè)單位按設(shè)計(jì)圖紙埋設(shè)永久監(jiān)測(cè)溫度計(jì)和測(cè)溫光纖進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。11#、15#、19#壩段由施工單位埋設(shè)永久監(jiān)測(cè)溫度計(jì)進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。

4.2 壩體混凝土溫度監(jiān)測(cè)成果

根據(jù)溫度監(jiān)測(cè)成果分析可知局部高溫時(shí)段澆筑混凝土倉(cāng)號(hào)存在最高溫度超溫的現(xiàn)象，但通過各項(xiàng)降溫措施混凝土溫度均能滿足通水冷卻結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

監(jiān)測(cè)過程中對(duì)臨時(shí)觀測(cè)與永久觀測(cè)以及不同單位之間觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，能更準(zhǔn)確、有效的監(jiān)控混凝土溫度變化，對(duì)最高溫度超溫或有超溫趨勢(shì)的部位采取適當(dāng)加強(qiáng)冷卻通水、延緩拆模等方式，控制溫度裂縫的產(chǎn)生。

5 效果評(píng)價(jià)

通過采取上述各項(xiàng)措施，建設(shè)單位克服了干熱河谷大體積混凝土溫控不利條件，施工過程中雖存在高溫季節(jié)高溫時(shí)段因溫度倒灌導(dǎo)致混凝土倉(cāng)面澆筑溫度局部超標(biāo)，從而帶來局部混凝土內(nèi)部最高溫度超過設(shè)計(jì)允許最高溫度的情況。但通過通水冷卻等措施，混凝土溫度均能滿足通水冷卻結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，大壩壩體在施工過程中未發(fā)生溫度裂縫。溫控總體受控，并對(duì)大壩混凝土質(zhì)量產(chǎn)生積極影響。對(duì)其他類似條件工程大體積混凝土溫控施工具有一定參考意義。