碾压混凝土在拱坝中的应用

郭 键

(安徽省佛子岭水库管理处，安徽 霍山 237200)

·水利工程·

碾压混凝土在拱坝中的应用

郭 键

(安徽省佛子岭水库管理处，安徽 霍山 237200)

以我国安徽省六安市霍山县的白莲崖水库作为研究对象，简单介绍了白莲崖水库拦河坝的概况，阐述了该大坝中建筑材料的选用，介绍了该碾压混凝土坝的结构设计和混凝土分区，提出了碾压混凝土坝中温度控制的必要性和具体措施，从而帮助施工人员更好地使用碾压混凝土来进行拱坝的施工。

碾压混凝土，拱坝，温度控制

0 引言

碾压混凝土是指通过碾压机械碾压干硬性混凝土来进行浇筑的混凝土。目前我国碾压混凝土技术的施工水平和机械化程度都在不断提高，而且原材料和外加剂的性能也在不断上升，碾压混凝土在筑坝上的应用会越来越广泛，但是拱坝的坝体比较单薄，而且拱坝对于裂缝和温度场的控制要求比较高，拱坝坝体施工的分缝技术还不是很成熟，这对碾压混凝土在拱坝中的应用造成了一定的影响。因此，对于碾压混凝土在拱坝中应用的研究是很有必要的。

1 工程简介

白莲崖水库的坝址位于淮河南岸主要支流渭河的主源漫水河上，枢纽工程级别是(Ⅱ)等，由拦河坝、泄洪中孔、泄洪隧洞、发电引水隧洞、电站厂房以及变电站组成，水库的流域面积是745 km2。该水库的拦河坝是碾压混凝土抛物线型变厚双曲拱坝，拱坝的最大坝高是104.6 m，坝顶宽是8 m，拱冠处的坝底厚是30.064 m，坝顶弧长是421.860 m[1]。

2 建筑材料的选择

根据施工工艺和材料的不同，拱坝中的建筑材料主要有：碾压混凝土坝、常态混凝土坝、外掺MgO混凝土坝以及砌石坝[2]。其中，常态混凝土坝的机械化施工程度比较高，坝体材料分区比较少，由于该工程中的坝高比较高，坝轴线也比较长，所以拱坝中温度应力的问题比较突出，而常态混凝土坝的温度控制太过复杂，因此不选用这种材料；砌石坝采用的是人工砌筑的方式，人工费用比较高，机械化程度比较低，施工的质量不能得到保证，而且，工期比较长，坝体方量比较低，不能充分体现这种材料低廉的优势，因此不选用这种材料。碾压混凝土坝使用机械化的施工方式，施工的速度很快，而且该工程中的坝址处于河床比较窄的地方，要进行隧洞导流，这样为坝体的全断面施工提供了方便。另外，坝址处两岸比较缓，具有良好的施工条件，大坝底厚比较大，可以充分满足碾压混凝土的施工要求。和常态混凝土相比，碾压混凝土可以减少或者省去很多温度控制的措施。在进行施工时，按照拱坝的应力计算来进行诱导缝的设置，不区分纵缝以及横缝，这样可以实现连续、通仓和全天候的浇筑，不仅可以加快坝体施工的速度，还可以有效避免坝体出现裂缝[3]。近些年来，我国碾压混凝土的筑坝施工技术得到了良好的发展，为了充分发挥碾压混凝土筑坝技术的施工速度优势，保障碾压混凝土的施工质量，与我国当前碾压混凝土拱坝的施工水平以及施工经验相结合，另外，还考虑到了该工程中坝址区的地形和地质条件等多方面的因素，该拱坝的体型选用抛物线型变厚的双曲碾压混凝土拱坝。

3 拱坝的结构和混凝土分区

该大坝选用的是抛物线型变厚双曲拱坝，最大坝高是104.6 m，两岸的地形是不对称的“U”形，坝轴线和河道呈斜交的形式，拱坝的中线线走向是N5°5′29.9″E，顶拱中心角是86.685°。坝顶弧长是421.86 m，弦长是369.576 m，弦高比是3.533，坝顶宽是8 m，供冠处坝底厚是30.064 m，厚高比是0.287。在坝体设置三个泄洪中孔，其中左岸有一个孔，右岸有两个孔。这三个孔的进口底槛高程都是185 m[4]。该坝体的碾压混凝土分区如下：拱坝上游面的防渗体使用的是二级配碾压混凝土，高程131 m的厚度是9.5 m，高程234.6 m处的厚度是2.5 m；拱坝下游坝体使用的是90 d龄期的C20三级配碾压混凝土；河床段建筑使用的是1 m厚的90 d龄期的C20三级配常态混凝土垫层。

4 碾压混凝土的应用

4.1要进行碾压混凝土的温度控制

拱坝通常都比较单薄，对外界水温以及气温的变化都比较敏感，所以在进行拱坝施工时，温度荷载也在拱坝的重要设计荷载之中。碾压混凝土是一种新材料坝型，它的绝热温升比要小于常态混凝土，但是因为碾压混凝土较快的施工速度，使得碾压混凝土的施工经常使用通仓浇筑的方式，这种方式和以往常规混凝土的浇筑方式有很大的不同。常规混凝土要在分块浇筑之后，确保温度达到了封拱温度后再进行封拱灌浆。而碾压混凝土坝使用的是通仓浇筑的方式，所以可以将封拱灌浆这一工序省略掉。但是，在进行碾压混凝土的施工时，层面间歇的时间比较短，使得水泥的水化热不能完全散发，这样会积累过多的水化热，很容易造成内外较大的温度差。碾压混凝土拱坝中的每一层只要碾压结束就会形成整体，如果出现温度变化就有比较大的温度应力产生，严重的时候甚至会出现危害性很大的温度裂缝，从而使得大坝应力的生分布，这在很大程度上影响了大坝的安全性。因此，要对碾压混凝土坝进行一定的温度控制。

4.2温度控制的具体措施

参考以前大坝施工的设计经验，再结合大坝应力的分析结果，进行碾压混凝土坝温度控制的具体措施如下：1)为了避免碾压混凝土坝出现深层或者贯穿性的裂缝，要提高混凝土的抗裂性能，在进行施工时，可以先进行混凝土配比的实验，确定最佳的混凝土水灰以及外掺剂的使用量，建造混凝土的水泥选用了低发热量的水泥，这样可以有效地降低混凝土水泥的水化热，另外，还要计算不同季节所浇筑的各层混凝土可以达到的最高温度以及最终稳定温度，这样可以为控制混凝土的施工温度提供方便；2)在进行浇筑进度的安排时，选用最佳的上升速度保证均匀上升，参考其他工程的经验，该大坝选取0.9 m/d的速度进行浇筑[5]；3)要选择最佳的开工时期，保证坝体最厚的部位是在低温季节进行施工，该大坝的开工时期选在十月；4)要进行合理的分缝措施，该大坝设置了六条横向缝，缝间距设定在20 m～25 m之间；5)尽量在低温季节的自然状态下进行混凝土的铺筑工作，该大坝的基础允许温差是19 ℃～22 ℃，内外温差要控制在15 ℃～21 ℃，上下层的温差要控制在15 ℃～20 ℃；6)在该大坝内部埋设冷却水管，在水管里通天然河水进行碾压混凝土坝的冷却。

5 结语

碾压混凝土筑坝技术已经日趋成熟。分析可得，通过对碾压混凝土在拱坝中应用的研究可知，施工人员在进行碾压混凝土坝的施工时，要设置好拱坝的结构，尤其是诱导缝，还要做好大坝的温度控制措施，这样可以有效减少施工的工期，降低施工的成本，提高施工的质量，从而促进我国碾压混凝土筑坝技术的发展。希望本文的研究可以为相关人员研究碾压混凝土在拱坝中的应用提供参考。

[1] 张 涛.碾压混凝土拱坝的新型施工技术[J].商品与质量，2016，29(13)：645.

[2] 张国新，杨会臣.碾压混凝土拱坝施工新技术[J].水利水电快报，2016，22(6)：73-74.

[3] 蔡兆平.碾压混凝土双曲拱坝碾压混凝土双曲拱坝应用探析[J].工程技术(引文版)，2016，14(4)：164.

[4] 陆宏斌，龚守学.水利工程中碾压混凝土大坝施工技术的运用[J].工业，2015，19(1)：42.

[5] 袁开强.碾压混凝土在拱坝中的应用[J].低碳世界，2017，18(8)：98-99.

Applicationofrollercompactedconcreteinarchdam

GuoJian

(AnhuiProvinceFozilingReservoirManagementOffice,Huoshan237200,China)

In this paper, the Bailianya Reservoir in Mount Holyoke County in Anhui Province of Lu’an City as the research object, first introduced the Bailianya Reservoir Dam, and then describes the selection of building materials of the dam, then introduces the structure design and the concrete RCC dam area, finally puts forward the necessity and concrete measures the temperature control of RCC dam in. The purpose is to help the construction workers better use RCC for arch dam construction.

RCC, arch dam, temperature control

1009-6825(2017)28-0220-02

2017-07-23

郭 键(1972- )，男，工程师

TV642.2

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