水电站大坝混凝土温度控制技术探讨

徐 健

中国水利水电建设工程咨询西北公司，陕西 西安 710075

1 工程概况

小湾水电站属大型一等工程，以发电为主兼有防洪、灌溉、养殖和旅游等综合利用效益，水库具有不完全多年调节能力。水库库容为149.14×108m3，电站装机容量4200mW（6×700mW）。大坝由43个坝段及左岸坝肩推力墩组成，以22#、23#坝段横缝为界分为左、右岸两个标段。本标为左岸大坝标，施工范围为23#～43#坝段及部分水垫塘混凝土浇筑。

2 大坝混凝土温度控制难度

本水电站大坝为混凝土拱坝，鉴于工期紧以及施工强度高，其温控要求相当严格。由于这些情况，使得本大坝混凝土在温控方面的难度体现在以下几方面：

1）鉴于本大坝混凝土采用的是C18045、C18040，混凝土强度高导致较难控制混凝土的最高温度，尤其在高温季节施工；

2）鉴于仓面采用平层法浇筑，混凝土暴露时间长，导致混凝土浇筑时较难控制仓面温升；

3）本大坝工程所处地区的昼夜温差大，造成新浇混凝土表面较易受到外界气温变化影响而出现裂缝；

4）由于二期冷却在混凝土的短龄期内，而混凝土内水泥水化热没有完全释放，加上由于拱坝边坡陡峭，很有可能出现横缝压缝现象。这些问题需要通过适当超冷混凝土温度解决，这为二期冷却带来更大的难度。

3 大坝混凝土温控分区

本工程的大坝混凝土分为基础强约束区，基础弱约束区和非约束区三大部分。强约束区为h=0～0.2L区域内混凝土，弱约束区为0.2L～0.4L区域内混凝土，非约束区为0.4L以上的区域混凝土，其中L为坝块基础长边的长度。

根据施工总进度计划安排及温控标准要求，经温控计算分析，基础强弱约束区混凝土全年需要预冷混凝土。脱离基础强弱约束区的混凝土浇筑除12月、元月份可以自然入仓外，其余月份均需采用预冷混凝土。上部3m层厚浇筑层，采取初期冷却措施，以有效地保证控制混凝土最高温度满足设计要求。

4 大坝混凝土温控措施

4.1 合理安排混凝土施工程序

合理安排混凝土施工程序以及施工进度，可有效地防止基础贯穿裂缝、减少表面裂缝。因此在大坝混凝土施工时，对于基础约束区混凝土、底孔、中孔和表孔等重要结构部位，在设计规定的间歇期内连续均匀上升，不出现薄层长间歇；而其余部位基本做到短间歇均匀上升。控制整个大坝最高与最低坝段高差不大于30m。对于基础约束区混凝土施工，尽量安排在10月至次年3月气温较低季节浇筑，严格控制各环节的温控效果。

4.2 优化混凝土配合比设计

浇筑大坝混凝土前，先对混凝土施工配合比进行优化设计。混凝土施工中采取有效措施优化混凝土配合比，保证混凝土所必须的极限拉伸值（或抗拉强度）、施工匀质性指标及强度保证率。在施工过程中强化施工管理，严格工艺，保证施工匀质性和强度保证率达到设计要求，改善混凝土抗裂性能，提高混凝土抗裂能力。同时，降低混凝土单位水泥用量，以减少混凝土水化热温升和延缓水化热发散速率，提高混凝土抗裂能力。

4.3 降低混凝土出机口温度和浇筑温度

1）混凝土出机口温度控制。降低混凝土出机口温度，通过控制混凝土从机口至仓面覆盖前混凝土温度回升系数在0.25以内，加大夜间浇筑混凝土的强度。通过骨料堆场控制、骨料预冷、拌和加冰加冷水等措施；

2）混凝土运输过程温度控制。为了有效地降低混凝土在运输过程中的温度回升，施工中加强管理，加快混凝土的入仓速度，以减少运输过程中的温度回升；

3）混凝土浇筑过程温度控制。降低混凝土浇筑温度从降低混凝土出机口温度和减少运输途中及仓面的温度回升两方面考虑。为了有效地减少预冷混凝土的温度回升，在高温季节浇筑混凝土时在仓面喷雾，以降低仓面环境气温；同时，优选施工设备，尽可能采用机械化操作，严格控制混凝土运输时间和仓面浇筑坯覆盖前的暴露时间，加快混凝土入仓速度和覆盖速度，降低混凝土浇筑温度，从而降低坝体最高温度。

4.4 混凝土浇筑分层及层间间歇控制

1）混凝土分层浇筑。浇筑层厚根据温控、结构和立模等条件选定。对于大坝河床坝段基础强约束区浇筑层厚，4月～9月不大于1.0m，10月至翌年3月不大于1.5m；弱约束区浇筑层厚采用1.5m；非约束区浇筑层厚一般采用1.5m～3.0m。而对于埋件、钢筋密集的孔口部位，鉴于浇筑3.0m层厚存在温控及施工困难，采取一次立模两次浇筑方式施工，每次浇筑1.5m；

2）混凝土层间间歇期控制。控制混凝土层间间歇期不能过短也不能过长，对于1.0m层厚，控制层间间歇5d左右；1.5m层厚，控制层间间歇7d左右；3.0m层厚，控制层间间歇7d～10d。

5 大坝混凝土温度控制计算

5.1 混凝土出机口温度和浇筑温度计算

1）在运输过程中，存在拌和楼转料和往吊罐转料，共转料两次，混凝土运输时间平均取30min，可以按下公式计算：TB，P=T0+0.124（Ta-T0），式中：TB，P-混凝土入仓温度，℃；T0-混凝土出机口温度；Ta-混凝土运输过程的气温；

根据上述公式经计算，若仓面在喷雾的环境下，比外界气温低5℃。在高温季节，混凝土的浇筑时的环境温度最高月在6月，其平均环境温度为18.5℃，浇筑温度分别为：约束区12.9℃、非约束区14.8℃，基本满足设计要求，显然其它月份也能满足设计要求。

5.2 混凝土内部最高温度计算

混凝土内部最高温度计算取值：外界温度取月平均气温、养护水取月平均水温，冷却通水的水温取10℃，冷却水管长度为300m，冷却水管布置1.0m（浇筑层厚）×1.5m（水平间距）、1.5m（水平间距）×1.5m（浇筑层厚）、2.0m（浇筑层厚）×1.5m（水平间距）。本工程按《混凝土拱坝设计规范》中有关要求进行计算，其中自然散热时采用单向差分法计算。

6 结论

本文结合小湾水电站大坝的温控施工难点，提出相应的混凝土温度控制与防裂措施，同时对混凝土的温度控制进行计算。计算结果表明，本大坝混凝土所采取的混凝土控制措施可有效地满足设计要求，保证了大坝浇筑质量。

[1]赵仲，王红军.小湾水电站大坝混凝土温控施工工艺[J].施工技术，2010(12).

[2]郭万里，董庆煊，普新友.小湾高拱坝混凝土温度控制与管理[J].水力发电，2009(9).