嚴寒地區長間歇高拱壩混凝土工程冬季臨時保溫技術

摘要：因新疆維吾爾自治區干燥少雨、蒸發量大、早晚溫差大、冬夏冷熱懸殊、冬季大體積混凝土無法施工。本文就目前正在建設100m級以上混凝土雙曲拱壩大體積混凝土冬季臨時保溫經驗進行總結和分享，為嚴寒地區修建百米級高壩混凝土壩越冬保溫提供設計及施工經驗。

關鍵詞：高拱壩；混凝土；保溫技術

DOI：10.12433/zgkjtz.20232739

一、工程概況

本工程為“十三五”期間“172項”重大水利建設工程。樞紐由混凝土拱壩、水墊塘及二道壩、發電引水系統和電站、生態放水洞、過魚設施等建筑物組成，水庫總庫容3.68億m?。大壩擋水建筑物采用混凝土雙曲拱壩，1級建筑物，壩頂高程880.5m，建基面高程713.00m，最大壩高167.5m，壩頂全長288.4m。樞紐工程大壩混凝土澆筑總量90.87萬m?，主體大體積混凝土采用P.MH42.5級中熱硅酸鹽水泥配制，采用石料場的灰巖骨料。因當地冬季寒冷，冬季最低溫度在-20℃以下，每年冬季11月～次年3月混凝土停止施工后，為了降低越冬期大壩混凝土因內外溫差過大而發生開裂的風險，同時使越冬倉面下部混凝土在來年澆筑上層混凝土時仍保持較高溫度，減小上下層溫差（設計允許上下層溫差16℃ ），大壩混凝土上下游永久面采用噴涂10cm厚聚氨酯永久保溫，大壩混凝土壩面采用臨時保溫措施。

二、水文及氣象條件

拱壩為地處嚴寒、強震區的高拱壩，多年平均氣溫為7.7℃ ，極端最高氣溫為41.6℃ ，極端最低氣溫為-36.4℃ ，極端最大溫差為78℃ ，最大凍土深度為141cm。壩址區氣候條件惡劣，夏季炎熱，冬季干冷，具有氣溫年變幅、日變幅大、氣溫驟降頻繁，冬季越冬期長（長達5個月）、太陽輻射熱強、氣候干燥等特點，對混凝土表面保溫防裂不利。樞紐氣象站要素統計如表1所示。

三、大壩越冬保溫

（一）越冬保溫施工

大壩從2021年8月21日開始澆筑至2021年10月19日因最低溫度低于0°，停止澆筑，只澆筑了3個壩段混凝土；其中，7#壩段澆筑高程為713～719m，澆筑高度為6m；8#壩段澆筑高程為713～725m，澆筑高度為12m；9#壩段澆筑高程為713～721m，澆筑高度為8m。越冬前對大壩臨空面（上下游壩面、橫縫面和越冬倉面）按設計要求越冬保溫，主要保溫方案如表2所示。

（二）保溫監測

為了監測壩體混凝土的溫度變化，在每倉混凝土內部埋設3支溫度計。監測和評價7#～9#三個壩段的越冬倉面、8#壩段左右橫縫面和上下游壩面的保溫情況、8#壩段721廊道內部氣溫，以及7#壩段和9#壩段岸坡基巖面的保溫情況，在7#～9#三個壩段越冬倉面的上、中、下游各布置1支溫度計，在前述其他部位各布置1支溫度計。為了監測和評價水平倉面與上游立面銜接部位的保溫情況，在7#～9#三個壩段越冬倉面中部距離上游壩面0.2m的位置各布置1只溫度計。

（三）監測結果統計和分析

從2021年10月20日停止混凝土澆筑至2022年4月7日第一倉混凝土開始澆筑，氣溫和混凝土典型倉號內部溫度關系曲線如圖1所示。從圖中變化規律可知，隨著外界氣溫逐步降低，混凝土內部溫度隨著氣溫變化也逐步降低，至2022年3月24日溫度開始回升。

從2021年11月18日0：00時開始至2022年2月7日14：00時（多支溫度計測值達最低）結束，三個越冬壩段混凝土內部溫度及表面溫度計測值總體呈下降趨勢，下降幅度及測值日變化幅度如表3所示。

從表3可以看出，三個壩段隨著外界溫度下降，內部溫度也在逐步降低，降溫幅度最大的為8#-5倉及8#-6倉，溫差分別為12.7℃和13.8℃ 。主要原因該兩倉混凝土721m以下左右側為澆筑的7#、9#壩段，上下游和建基面接觸，721m以上四周均暴露在外界。另外，在721m高程布置有721灌漿及排水廊道、縱向聯系廊道，通氣孔等，施工時保溫被沒有遮蓋嚴實，造成降溫幅度過大。7#、9#壩段溫度降幅較小原因是左右側及上下游均和建基面接觸，中間和8#壩段銜接，未脫離基坑齒槽。越冬期各倉保溫被底部溫度變化幅度，見表4。

在三個越冬倉面中，溫度測值下降幅度最小的為 9#壩段，其次為 7#壩段，降幅最大的為 8#壩段，結果與表2所示 7#～9#三個壩段倉面越冬保溫層的等效放熱系數的大小一致。

8#壩段降幅最大的主要原因：一是8#-5～8#-6壩體四周均為臨空面，河谷風大，局部氣溫低，溫度損失快；二是8#-5壩段澆筑完成后懸臂模板沒有拆除，模板外側包裹聚乙烯保溫被及密封三防布密封效果不佳；三是8#壩段721廊道口兩側及8#-5壩段集水井通氣孔均在壩體表面外露，保溫密封不嚴加劇混凝土內部溫度流失。另外，與8#壩段最上部兩倉混凝土四周為臨空面，而且（廊道、集水井、吊物孔、排水管）等貫穿和布置有關。7#壩段中間降幅達到99.4%，主要原因市大面積滲水，棉被被滲水浸濕后保溫效果大幅降低有關。

四、保溫被拆除及異常情況處理

2022年3月24日大氣平均氣溫達到3.2℃以上。為了確保大壩混凝土能夠在4月1日按時澆筑，首先將7#、9#壩段保溫被白天高溫時段擇機清除，并深鑿毛處理，鑿除后立即覆蓋保溫被；因8#壩段內部溫度較低，采取水箱加熱水通水，通水溫度15℃ ，直至4月7日，8#壩段混凝土內部溫度分別達到11.25℃和10.17℃ 。滿足上下層混凝土溫差不超過15℃要求，開始澆筑混凝土。

五、結論和建議

（一）結論

越冬保溫拆除后，在壩體混凝土各部位（越冬倉面、上下游壩面、橫縫面、壩內各孔洞墻面等）均未發現裂縫。這表明，從防止壩體混凝土因內外溫差過大而發生裂縫的角度來講，壩體混凝土各部位越冬保溫達到了預期目的。但從滿足上下層溫差角度講，8#壩段越冬倉面溫度降幅最大，混凝土內部溫度不能滿足來年澆筑上層混凝土時溫差要求，說明保溫效果不佳；從節約成本角度講，在7#、9#壩段越冬倉面臨時保溫均滿足要求的情況下，采用二層棉被可以節約成本。

（二）建議

越冬前完成澆筑的混凝土，應當將模板全部拆除后進行越冬保溫，增加越冬保溫密封性，同時要控制越冬保溫施工質量，尤其加強廊道及空洞部位的保溫密封性，確保不漏風。越冬倉面不能有長流水或積水，為防止雪水消融滲入保溫層，頂部增加一道塑料薄膜防滲，并要控制好最頂部防水密封層鋪設及搭接質量。

參考文獻：

[1]馬生龍.淺析工程測量在JH二級樞紐混凝土高拱壩中的運用[J].陜西水利，2020（9）：268-270.

[2]張海軍.建筑技術中外保溫技術研究[J].裝飾裝修天地，2016（02）：239-239.

作者簡介：郭萬福（1971），男，青海省西寧市人，本科，高級工程師，研究方向為大壩混凝土溫控。