云峰水電站尾水渠混凝土冬季施工控制技術要點

王生楠，周金鎖

(1.遼寧西北供水有限責任公司，沈陽 110003；2.國網東北分部綠源水力發電公司云峰發電廠，吉林 集安 1342000)

1 工程概況

云峰水電站位于中朝界河鴨綠江中上游，吉林省集安市青石鎮境內，電站廠房為引水式地面廠房，電站設計工作水頭89.0m，主廠房地面高程222.00m，尾水管層高程197.45m，尾水管為鋼筋混凝土結構，尾水管出口尺寸4.80m×5.25m，尾水渠最低水位207.45m。

2019年10月云峰水電站尾水閘門關閉不嚴，水下調查發現尾水渠大量卵石、塊石等堆渣，經研究決定四臺機組退出運行5個月，填筑圍堰、排空尾水，組織冬季施工，全面搶修尾水渠。尾水渠寬度65.58m，最大開挖深度達10m，并以1:5的逆坡向河道下游延伸50m。

工程所在地屬溫帶大陸季風性氣候，年內氣溫變化較大，冬季氣溫干燥寒冷，風勢較大。地區多年平均氣溫6.6℃，極端最低氣溫-32.6℃，冬季氣溫經常保持在-10℃以下。

2 混凝土配合比設計

因實際施工中混凝土強度受客觀因素的影響會在一定范圍內產生波動。為保證成品混凝土的強度等級，在配制混凝土時，其配制強度需高于設計強度等級，依據《水工混凝土配合比設計規程》(DL/T5330-2015)混凝土配合比設計混凝土強度保證率采用95%。

表1 混凝土配制強度

根據混凝土配合比各項試驗結果，在滿足混凝土技術要求的前提下，采用的混凝土配合比試驗參數見表2。

表2 混凝土推薦配合比試驗參數

3 混凝土施工準備溫控計算

3.1 冬季供暖

拌合站和砂石料場分別采用燃煤鍋爐，經管道及暖氣片供熱。拌和站和砂石料場布置鍋爐房各一座，燃煤鍋爐各一套；值班工作區分別布置在圍堰兩端靠擋墻處，供暖采用簡易炭火爐加熱。

3.2 施工供水保溫

冬季施工用水主要為混凝土拌和用水，拌和用水采用45℃-60℃熱水，采用鍋爐進行熱水加熱，鍋爐采用彩鋼板圍護。為保證熱水的循環使用，現場采用6mm鋼板焊制兩個10m3蓄水槽。蓄水槽四周鋼板采用耐熱橡塑海綿包裹。尾水渠底板基面為巖基面，為防止基面結冰，開倉前清洗用水采用熱水進行，采用熱水加熱，采用10m3/h水泵通過鍍鋅鋼管輸送至倉號內。用水輸送管路使用電加熱式伴熱帶纏繞包裹后，再使用軟體海綿泡沫板包裹，最外層使用防水布全包裹，在拌制混凝土時，靠伴熱帶供給熱量預熱管路，靠軟體海綿泡沫板隔熱防止熱量散失，靠最外層防水布隔絕外部雪、水的侵入。

3.3 砂石骨料及拌合站保溫

1)砂石料進場前，首先在地面鋪設6mm厚鋼板，在鋼板上鋪設保溫棉，進料后，在保溫棚內，利用鍋爐加熱經管道暖氣片進行加熱保溫。拌和站暖棚內四周布置了供熱管道，對砂石骨料進行升溫。確保砂石骨料入拌和機前溫度≥5℃。

2)拌和站保溫

混凝土拌和站采用封閉暖棚結構，留有進料門，用燃煤鍋爐對水進行加熱經管道暖氣片對拌和站供暖，保證室內溫度。為保證搶修工期，實施冬季施工，要求冬季混凝土入模溫度，骨料倉和外加劑存儲地設置采暖保溫設施。保證粗細骨料棚內溫度>5℃，外加劑棚內溫度>10℃[1]。

3)拌合站及骨料熱工計算(考慮施工條件)

室外溫度零下15度，保溫棚內溫度5-10℃；蓄水池10m3，水溫50℃；供尾水渠用混凝土，日最大混凝土需求量280m3；每小時供應混凝土11.67m3/h，用水量為0.75t/h，骨料為8.6t/h。計算基準以1t / h蒸汽鍋爐能產生熱能進行換算，分別為2500000kJ、694444w/h、600000kcal。

經計算，蓄水池消耗熱能為0.06t/h；儲料棚消耗熱能為0.48t/h；骨料保溫及加熱折算選用鍋爐為1t/h的低壓鍋爐,可滿足保溫棚的冬季保溫要求。

4)混凝土拌和物的溫度計算

混凝土拌和物的溫度采用如下公式：

T0=0.9[(McTc+MsTs+MgTg+
4.2(Mw+WsMs-WgMg)+
C1(WsMsTs+WgMgTg)-C2(WsMs+WgMg) ]/
[4.2Mw+0.9(Mc+Ms+Mg)]

(1)

式中：T0為混凝土拌和物溫度，℃；Mw、Mc、Ms、Mg為水、水泥、砂、石的用量，kg；Tw、Tc、Ts、Tg為水、水泥、砂、石的溫度，℃；Ws、Wg為砂、石的含水率，%；C1、C2為水的比熱容[KJ/(KG*K)]及熔解熱，kJ/kg；當骨料溫度>0℃時， C1=4.2， C2=0；當骨料溫度≤0℃時，C1=2.1，C2=335。

經計算，T0=17.57℃，滿足混凝土入模溫度≥15℃要求。

5)混凝土拌和物的出機溫度

混凝土拌和物的出機溫度采用如下公式：

T1=T0-0.16(T0-T)

(2)

式中：T為骨料的溫度，℃；T0為攪拌機棚內溫度，℃。

經計算，混凝土出倉時的溫度T1=15.55℃。

4 冬季混凝土施工溫控措施

4.1 混凝土拌和

為保證混凝土施工強度，考慮拌合機的正常檢修停機需要，同時避免拌合機出現故障導致混凝土澆筑終止，自建拌合站內計劃設置兩個強制型混凝土拌合機，容量分別為1m3和0.5m3。同時配置有砂石骨料存料斗3個。

4.2 混凝土入倉

尾水渠混凝土采用跳倉澆筑，每倉分為兩段，共8段，澆筑順序為4-1、3-1、2-1、1-1、4-2、3-2、2-2、1-2，采用跳倉澆筑方便搭設保溫棚，同時可以提高混凝土養護質量，保證養護溫度。混凝土全部采用二級配混凝土，采用HTB60混凝土泵泵送入倉，底板混凝土平倉采用人工平倉。所有泵管全部采用電熱毯包裹加熱，外層包裹一層棉被進行保溫，減少混凝土熱量的散失，確保混凝土入倉的溫度不低于15℃。

4.3 混凝土振搗

尾水渠底板混凝土采用振搗梁(上部安裝有2.2kw振搗電機)配合φ70振搗棒進行振搗。混凝土入倉后先采用振搗棒進行混凝土第一次搗，振搗后的混凝土面高程略高于設計高度，然后采用振搗梁振搗提漿。

4.4 倉面收面

底板混凝土一次澆筑至永久外露面，混凝土澆筑后需進行收面處理。先采用電動抹面機進行表面平整、提漿，然后人工用鐵抹子進行兩次收面，第一次為精平，第二次為壓光。

4.5 混凝土養護及測溫

采用負溫養護，混凝土澆筑后的起始養護溫度不低于5℃，澆筑后5d內的日最低氣溫來選用防凍劑。在最低溫度不低于零下5℃時，混凝土澆筑后，裸露表面應采用塑料薄膜覆蓋，并附加一層養生布(養生布厚1.5cm)保溫；溫度低于零下5℃時采用兩層養生布進行覆蓋。平時保持養生布的干燥性，晴天翻曬保溫層。在尾水渠混凝土底板及攔砂砍布置測溫點，測溫孔布置在有代表性的結構部位和溫度變化易冷卻的位置，用Φ20鋼管按照一定長度制作而成，埋置基礎的長度為100mm。為保證孔內溫度與混凝土溫度一致，空隙內灌水并用軟木塞塞住孔口，軟木塞中間鉆一個洞，用于測溫時放置溫度劑使用。

對保溫棚內、外溫度、混凝土攪拌用水、混凝土出機溫度測溫不得少于4次，混凝土攪拌用水溫度，不超過60℃并不低于45℃，混凝土出機溫度10℃-15℃。

4.6 拆模

冬季混凝土拆模時間根據同條件養護試件強度來決定，承重混凝土拆模強≥8MPa。由于冬季施工，環境平均溫度<5℃，混凝土不得灑水養護，混凝土拆模后，裸露部分混凝土全部進行覆蓋養生布保溫處理[2]。

5 結 論

尾水渠澆筑混凝土按標準齡期進行養護，養護期間及齡期后分別進行回彈值測量，檢測混凝土強度是否滿足當前齡期設計標準值，分別對尾水渠底板8倉混凝土及尾水渠攔砂砍、左右岸邊坡進行回彈測量。回彈測量結果表明，尾水渠澆筑混凝土在5-10d內能夠達到設計強度標準值的80%，在標準養護齡期28d后，能夠達到設計強度標準值100%。