四川锦屏一级水电站双曲拱坝施工中的温度控制研究

万晓丹，陶永霞

（黄河水利职业技术学院，河南 开封 475004）

0 引言

锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州盐源县境内，是雅砻江干流下游河段的控制性水库梯级电站。 电站拦河工程—双曲拱坝竣工后，将成为世界上最高的拱坝，其坝顶高程1885 m，最大坝高305 m, 工程等级为Ⅰ等工程，大坝混凝土浇筑总量达252.59 万m3（不包括置换混凝土）。 该坝拱冠梁顶厚16 m，底厚63 m，最大中心角93.12°，顶拱中心线弧长552.23m，弧高比1.811，厚高比0.207。 施工时，设置25 条横缝，将大坝分为26 个坝段，横缝间距在20～25 m，平均坝段宽度为22.6 m，不设纵缝，浇筑仓面最大面积大于2 000 m2，浇筑块尺寸最大为30m×65m，为大体积混凝土浇筑。

大体积混凝土具有结构厚、钢筋密、体形大、混凝土用量多、施工技术要求高等特点。 但是，在大体积混凝土施工中，由于水化热引起的温度变化和混凝土收缩而产生的温度应力，经常出现裂缝[1]。 为了防止温度裂缝的出现，或把温度裂缝控制在某个界限内，需要进行温度控制[2]。 为做好混凝土温控工作，从混凝土原材料、混凝土养护、温度控制等方面入手，采取综合措施，确保大坝混凝土施工质量。

1 原材料优化和配合比的优化

1.1 原材料的优选

拱坝混凝土尽可能选用微膨胀不收缩水泥。 该工程采用强度等级为42.5 的峨胜中热水泥，采用全人工骨料。 为减少混凝土水泥用量，降低混凝土水泥水化热，在试验论证的基础上，掺用Ⅰ级粉煤灰，掺量为35%。 工程所用外加剂选用具有一定缓凝作用、能大幅度降低混凝土单位用水量的缓凝高效减水剂—HLC-NAF，其碱含量为11.3%、氯离子含量为0.6%、硫酸钠含量为0.62%、pH 值为4.6。

1.2 配合比的优化

大坝垫座四级配混凝土施工配合比如表1 所示。 C18030W13F250 混凝土水胶比控制在0.46，C18025W13F250 混凝土水胶比控制在0.5，HLCNAF 缓凝高效减水剂(大坝低碱型)掺量为0.6%。

表1 大坝垫座四级配混凝土推荐施工配合比 单位：kg/m3Table 1 Dam pedestal level－four concrete recommend construction mix proportion (Unit:kg/m3)

2 混凝土的温度控制及监测

2.1 出机口温度控制

本工程出机口温度按7℃控制。 控制措施为：（1）加强拌和系统的维护保养，保证易损配件的储备和拌和系统的运行完好率。 （2）在入罐前，对水泥进行温度检测，温度高于65℃的水泥严禁入罐。 （3）沙含水率小于7%。 （4）每4h 检测各种骨料的预冷温度，使二次风冷后的特大石、大石、中石的砸石温度低于0℃，小石表面温度低于4℃；（5）每2h 检测出机口温度，超过9℃处理为废渣，连续5 罐超过7℃，停楼处理。

2.2 入仓温度、浇筑温度控制

（1）在EL.1885 平台设专人协调拌和楼、缆机及仓面，加快混凝土入仓过程中各环节的转运速度，控制温度回升。 （2）提高缆机运行操作人员的技术熟练程度，加快缆机行走速度，缩短就位时间。 （3）当外界气温高于23℃时，拌和楼质检员对进入拌和楼的温控混凝土运输车进行检查，要求车辆顶面必须采用遮阳防雨设施，车辆侧面设隔热板保温。（4）当外界气温高于23℃时，在混凝土拌和前进行骨料降温，对混凝土运输车的车厢进行喷雾，以降低车体温度。 （5）改进混凝土试验取样方式，由人工用小铲在罐车内取样，改为用小型反铲在混凝土吊罐内取样，缩短混凝土转运时间，提高入仓强度。（6）规定入仓温度不超过11℃，仓面浇筑质检员每隔2h 测量一次入仓温度。

2.3 冷却水的温度控制

2.3.1 一期通水冷却

一期通水冷却从混凝土下料浇筑开始时通水，约束区不宜小于21 d，非约束区不宜小于28 d。 混凝土浇筑后至最高温度出现之前（控温阶段），通水流量为1.5～1.8 m3/h。 混凝土最高温度出现之后（降温阶段），通水流量为1.2～1.5 m3/h。冷却水管入口处的冷却水温度保持在11～16℃。 一期冷却后，混凝土目标温度控制在21～23℃之间。

2.3.2 中期通水冷却

中期通水冷却在一期冷却结束后开始，约束区一般通水冷却28 d 左右，通水流量为1.0～1.2 m3/h，入口处的冷却水温度保持在11～16℃。 中期冷却后，混凝土目标温度控制在18～19℃之间。

2.3.3 二期通水冷却

混凝土温度满足中期通水目标温度且混凝土龄期不小于45 d，根据坝体接缝灌浆进度安排，可结束中期通水并开始二期冷却。 二期冷却通水温度为8～10℃，降温阶段通水流量为1.2～1.5 m3/h，降温速率≤0.5 ℃； 控温阶段通水流量为1.0～1.25 m3/h，降温速率≤0.5 ℃/d，保持混凝土封拱温度不回升，等待进行接缝灌浆。

2.4 混凝土温度监测

采用埋设在混凝土中的电阻式温度计测量混凝土温度。 混凝土浇筑温度的测量，每100 m2仓面面积不少于一个测点，每一浇筑层不少于3 个测点。在混凝土浇筑过程中，至少每4 h 测量一次缆机卸料时的混凝土温度（对自行生产混凝土测量出机口温度、入仓温度）、混凝土的浇筑温度、坝体冷却水的温度和气温。混凝土浇筑后5 d 内，加密观测温度变化：外部混凝土每天观测最高、最低温度；内部混凝土8h 观测一次。 5 d 以后，内部混凝土每12h 观测一次温度变化。 当要测量混凝土平均温度时，先停止一条冷却水管中的循环水流动96 h，然后测量该水管中的水温，该水温即为要测量的混凝土的平均温度[5]。

3 混凝土养护

3.1 凝土表面养护

3.1.1 永久暴露面养护

对永久暴露面，采用长期流水养护。 养护方法为：（1）选取直径为25 mm 的钢管（或塑料管），并在管上每隔20～30 cm 钻1 个直径为1 mm 左右的小孔。 （2）将钻好孔的管临时挂在模板上或外露拉条筋上，孔口对着混凝土壁面，通自来水养护，通水流量为15 L/min 左右。 （3）拆模后，即开始进行流水养护，水管随模板上升而上升，白天实行不间断的流水养护，夜间（20：00～6：00）可实行间断流水养护，即流水养护1 h，保持湿润1 h。 当夜间气温超过25℃时，也实行不间断流水养护[3]。（4）养护时间不应少于混凝土的设计龄期。

进入低温季节，永久暴露面需要覆盖保温时，可停止养护。

3.1.2 坝体左右侧面养护

左右两侧使用的键槽模板不易挂水管，需进行小流量的水喷洒或人工洒水养护，养护时间为不少于设计龄期或至混凝土覆盖。

3.1.3 水平面养护

当混凝土浇筑12～18h 对其初凝后，表面进行人工洒水养护。 仓位收仓后12 h，用自动洒水器养护，每台洒水器水流量为12-15 L/min，养护时间直至上一仓浇筑时间为止。

3.2 混凝土外露面保温

采用的保温材料有聚苯乙烯保温板和聚乙烯卷材。 聚苯乙烯保温板保温材料由黏结剂、聚苯板、防水涂料组成，主要用于混凝土永久面；聚乙烯卷材则使用于临时混凝土面（如仓面、横缝表面）及孔洞部位[4]。

4 结语

锦屏一级水电站双曲拱坝混凝土工程为大体积混凝土工程。 施工过程中，采用了加入缓凝高效减水剂、优选混凝土配合比、混凝土体内进行3 次通水冷却、混凝土温度进行监测等综合措施。 通过严格温控措施，达到了各项温控标准，避免了施工期间温度裂缝的产生，同时为双曲拱坝大体积混凝土施工控制提供一定的技术依据。

[1] 由全国科学技术名词审定委员会.大体积混凝土[EB/OL].[2010-7-19].http://baike.baidu.com/view/2101608.htm.

[2] 徐淑娟.谈混凝土施工控制[J].森林工程，2009，25(2):82-83.

[3] 黄超,混凝土双曲拱坝温度的控制[J].华电技术，2009，31(6):17-19.

[4] 薛伟，孙向楠. 浅谈常态混凝土双曲拱坝施工的关键技术[J]. 水利规划与设计，2009(2):54-56.

[5] 吴刚，庞国伟. 三峡三期工程主坝大体积混凝土内部温度控制[J]. 西北水电，2006(3):51-53.