高温地区碾压混凝土坝温度控制施工技术研究

高温地区碾压混凝土坝温度控制施工技术研究

赵盛忠

(中国水利水电第十四工程局有限公司，云南 洱源650041)

【摘要】碾压混凝土坝在施工过程中大多工期较长，浇筑强度要求较高。因此，需要跨越高温季节难关，实现全年连续性施工。本文结合西盟南康河二级水电站工程实际经验，围绕高温地区碾压混凝土坝施工技术及其优化中的关键温度展开了系统分析与研究，希望能够为同类型工程施工作业提供参考与帮助。

【关键词】高温地区；碾压混凝土坝；温度控制；施工技术

中图分类号：TV642

Research of temperature control construction technology of

RCC dam in high temperature area

ZHAO Shengzhong

(PowerChinaSinohydroBurear14Co.,Ltd.，Eryuan650041,China)

Abstract:Most RCC dams are characterized by longer construction period and higher requirements on casting strength during construction period. Therefore, they should pass across difficulties in high temperature season, thereby meeting annual continuous construction. In the paper, practical experience of Ximengnankang River Secondary Hydropower Station Project is combined for systematic analysis and study on RCC dam construction technology in high temperature area and optimizing key temperature thereof. It is expected that the paper can provide reference and assistance for construction and operation in similar projects.

Key words: high temperature area; RCC dam; temperature control; construction technology

碾压混凝土是一种具有干硬性特征的混凝土，在目前的技术要求下大多通过通仓薄层连续工法施工。但该施工工法比较容易受到高温、强烈日晒以及蒸发等气候环境因素的影响。因此，在碾压混凝土施工过程中，根据项目施工现场的实际气候特点，尽量回避高温，将其施工时间安排在低温时进行。

西盟南康河二级水电站工程位于滇缅交界处，受孟加拉湾西南暖湿气流影响，属亚热带海洋性季风气候，工程现场具有常年高温的特点。因此，无论如何进行进度计划安排，都不可避免地要在高温气候下进行碾压混凝土施工作业[1]。为了能够使碾压混凝土坝的施工质量更加可靠，施工效果更为理想，就需要工作人员充分考虑到该地区特殊的区位因素，采取针对性措施，对混凝土坝施工技术进行全面优化与质量控制，以确保碾压混凝土能够连续快速地完成施工，减少可能由温度因素产生的裂缝[2-3]。

1工程概况

西盟南康河二级水电站坝型采用混凝土重力拱坝，最大坝高68m。该工程位于云南省西南边陲西盟县与缅甸交界河南卡江的一级支流南康河上，地理位置为东经99°29′43.5″～99°25′51.2″、北纬22°35′14.8″～22°37′50.5″。

南康河流域受孟加拉湾西南暧湿气流影响，属亚热带海洋性季风气候，降水量丰富，根据距工程最近的西盟气象站多年统计资料，年均降水量2771.70mm，最高年1968年降水量为3289.6mm，最低年1978年降水量为2041.4mm，降雨多集中在每年的5—10月，占全年降雨量的90.1%，冬春时节雨量偏少，仅占全年降雨量的9.9%。多年平均气温15.3℃，最冷月(1月)平均气温10.3℃，最热月(5月)平均气温17.9℃，年温差小，四季不分明。极端最高气温28.9℃，极端最低气温-2.3℃。测区海拔600～1600m，高差变化较大，山岭起伏绵延，地势险峻而复杂。

2碾压混凝土坝施工技术

结合该工程具体情况，按照工序流程展开对碾压混凝土坝的施工作业(见图1)。在整个施工过程中，需要严格执行的技术要点包括以下几个方面。

图1　碾压混凝土坝施工流程示意图

2.1配合比设计

首先需要通过非生产性试验，合理选择混凝土原料配合比，在上报监理批准后方可投入正式施工环节中，在混凝土开始浇筑前12h内，需要将料单送至实验室，根据单据上所记录的数据资料进行配料，层层递进，确保配合比的质量可靠[4-5]。

2.2仓面设计

在碾压混凝土原料浇筑前，需要由工作人员根据技术性资料，对施工方案进行阶段性标注，确定各个碾压生成状态下的浇筑标准图。在图中需要明确浇筑部位、浇筑高程、混凝土界限、入仓方式、铺筑方向、碾压方向、预埋件情况、机械配置及人员配置等在内的各项内容。同时，需要在混凝土浇筑前集中面向工作人员进行技术交底，明确仓面的负责人与指挥人。

2.3碾压混凝土拌和运输温度控制要点

调度室对于有温度控制要求的碾压混凝土，在浇筑前要通知拌和系统，通过应用一次风冷、二次风冷、加水、加冰等措施，实现对拌和楼出机温度的合理控制。在此基础上，实验室需要结合仓面施工的实际情况，在设计配合比允许范围内，对配料进行合理调整，对碾压混凝土原料出机VC温度进行动态控制，使其质量更加科学与合理。

该工程施工期间，对入仓碾压混凝土VC控制方法为：在10：00—12：00时间段内3～8s，在20：00—10：00(次日)时间段内6～10s。在现场对碾压混凝土拌和料进行运输的过程中，若环境温度达到25℃以上，需要设置必要的遮阳及防晒设施，减少混凝土在运输过程中可能出现的温度回升问题，并达到控制混凝土运输时间的目的。

2.4仓面施工管理

每个仓面需要设置1名总指挥，对本仓面碾压混凝土施工的相关内容进行安排组织与协调。仓面施工过程中遵守现场交接班工作制度，对仓面铺筑层覆盖时间进行严格控制。若所浇筑混凝土发生大面积温度回升问题，需及时通过仓面喷雾方式加以处理。

2.5浇筑层角度调整

仓面施工中还可通过应用斜层平推工法的方式，改善施工期间温度控制的质量[6]。在施工过程中，对浇筑层角度进行合理调整，将水平面与铺筑层水平夹角提升至3°～6°，形成1∶20或1∶10的缓坡，以斜层面方式进行铺筑工作。在该铺筑方案下，使层间塑性结合要求得到满足(见图2)。结合图1在碾压混凝土坝斜层铺筑过程中，实现碾压混凝土浇筑块顶面与底面充分相交，达到控制铺筑面积的目的。由此，在其他条件恒定的基础上，层间覆盖时间得到合理缩短，覆盖速度有明显提升，一方面能够使浇筑温度的控制更加灵活有效，另一方面能够支持自开仓至收仓的连续性、动态性施工。

图2　斜层平推施工工法示意图

在斜层平推施工过程中，施工技术要点为：避免在坡角部位出现大骨料集中或尖角问题，且碾压作业实施期间，不得直接穿越坡脚边缘。在这一区域内，需要至少预留宽度20～30cm，使其能够与下一带同时进行碾压。在此基础上，不得将斜坡坡脚延伸至防渗区域内，且防渗区内的碾压混凝土应当转变为平层铺筑方式。

2.6混凝土养护

在整个碾压混凝土坝施工过程中，需要始终确保混凝土仓面处在一定的湿润状态。对于正处于施工状态下的混凝土仓面或是完成碾压的混凝土仓面而言，需要做好必要的防护措施，避免外来水流入仓面对其造成影响。

混凝土终凝后，需要安排专人对混凝土表面进行洒水养护。若气候条件比较干燥或环境温度较高，则需要将养护时间提前至混凝土终凝前，且通过喷雾方式养护，确保其表面有一定湿润度。对于水平施工缝及冷缝，需要在上一层碾压混凝土开始进行铺筑作业时进行养护，特别是对于已经碾压初凝、但还没有达到终凝标准的混凝土表面，不允许设备或人员通过次区域路段。终凝后需要等待2～3d，在达到设计强度标准后，方可开放通行。

3温度控制优化措施

除了对现场施工技术的合理设计、实施外，在整个碾压混凝土坝施工作业过程中，还要考虑温度控制的实际要求，采取优化措施。

3.1对混凝土浇筑温度进行合理控制

研究数据显示：在混凝土浇筑温度下降1℃的条件下，混凝土最高温度可下降0.3～0.6℃。因此，为了控制浇筑温度，可从运输角度入手，做好对车辆运输期间的防晒隔热措施。

在车辆顶部设置专门的防晒棚，尽可能地缩短混凝土车待卸时间，缩短浇筑坯覆盖时间。除此以外，还可直接在仓面喷雾，对其表面温度进行调整控制。同时，也可从保温角度入手，在骨料运输及保存环节中做好保温工作，将骨料堆存高度控制在6m之内，或对骨料进行二次风冷，采取冷却水加冰的方式完成对碾压混凝土原料的拌和工作。

3.2在高温季节浇筑碾压混凝土时均需要铺设冷却水管进行通水冷却

有关研究认为：在其他条件完全一致的情况下，斜层法所对应的施工强度较平层法更低。受这一因素影响，在斜层法施工过程中，层间覆盖时间大多比较短，因此施工过程中多不需要设置冷却水管对现场进行通水冷却。而在其他情况下，应用冷却水管的一般方案为：选择高强聚乙烯管作为冷却水管，在刚刚完成混凝土浇筑工作或正在进行混凝土浇筑工作时，同步进行通水冷却方面的工作，其目的是控制并降低混凝土在浇筑过程中受水化热影响而产生的温升。同时，冷却时间控制在14d之内，通水冷却中注意对水温的合理控制，避免因温度差异过大而造成浇筑面出现裂缝问题。

4结语

碾压混凝土筑坝技术具有突出的经济效益及环境效益，施工工艺简单、上坝强度高、施工工期短、工程造价低、环境适应性强，是当前最具发展潜力的坝型之一，在大坝建设领域有巨大的发展前景。

针对高温地区环境温度高的特殊性，需要在整个施工过程中做好碾压混凝土温度控制工作，通过对施工技术的组织及对温度的合理控制，确保施工质量及其效果。

参考文献

[1]朱岳明.碾压混凝土坝高温期连续施工采用冷却水管进行温控的研究[J].水利学报，2002(11)：55-59.

[2]钟登华.碾压混凝土坝建设仿真与质量监控理论及实践[C]∥第167场中国工程科技论坛暨2013水安全与水利水电可持续发展高层论坛论文集.大连:2013:368-371.

[3]黄达海，宋玉普.碾压混凝土坝温度徐变应力仿真分析的进展[J].土木工程学报，2000，33(4):97-100.

[4]顾冲时，李云，宋敬衖.碾压混凝土坝变形安全监控模型研究[J].计算力学学报,2010(2)：286-290.

[5]苏勇.我国碾压混凝土筑坝技术的发展及碾压拱坝设计技术[C]∥2004年全国RCCD筑坝技术交流会论文集.贵阳:2004(10):11-16.

[6]刘辉.新疆某水利枢纽碾压混凝土坝温度控制施工技术[J].水利科技,2008(3):8-10.