土溪口水库碾压混凝土双曲拱坝温控防裂措施

摘 要：碾压混凝土双曲拱坝坝体较薄，受到的应力问题较为复杂，因此对施工时的温控、防裂要求高。本文分析了土溪口水库碾压混凝土双曲拱坝除充分利用低温季节施工外，主要采取了优化配合比、遮阳覆盖、喷淋降温、保温养护等温控防裂措施，满足了工程温控要求。

关键词：碾压混凝土；温控；防裂

中图分类号：TV642.42 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）36-0153-02

1 气象条件

土溪口水库为碾压混凝土双曲拱坝，坝顶高程565.30m，坝底高程433.30m，最大坝高132.00m。坝区气候温和，多年平均气温18.5℃，1月最冷，8月最热。1月平均气温6.3℃，8月平均气温31.3℃，极端最高气温39.5℃，极端最低气温-4.8℃。

2 温控和防裂措施

大坝混凝土为热的不良导体，混凝土内外温度变化差异，将会在混凝土表面形成拉应力进而产生裂缝。并随着裂缝的横纵方向发展，将会产生危害大坝结构整体安全的贯穿性裂缝，严重影响混凝土质量。在碾压混凝土温控措施优化选择中，应从优选原材料及优化配合比、配置人工降温系统生产低温混凝土、合理选择高温降温措施及低温混凝土保温与养护措施，在施工过程中应控制其内外温差，应在度汛和低温季节到来前，将坝体温度降至设计要求的温度。提高混凝土浇筑整体质量水平，确保大坝整体安全。

2.1 混凝土温度控制设计标准

（1）内、外温差。内、外温差主要由年变化、周变化和日变化三部分组成。本工程规定：内、外允许温差应小于20℃。

（2）上、下层温差。上下层温差是由于混凝土浇筑温度的季节性变化和较长时间（超过28d）的停浇所引起。本工程规定：允许老混凝土面上下各10m范围内上层混凝土最高平均温度与新混凝土开始浇筑的下层实际平均温度之差不大于15℃。

2.2 优化混凝土原材料及优化配合比

导致大坝碾压混凝土结构温度快速上升的主要原因是水泥的水化热反应，控制水泥的水化热温升，可以有效缩减混凝土水分蒸发与降温引起的内外温差，从而实现对混凝土结构温度应力的有效控制。根据现场原材料和混凝土配合比试验，优化配合比，选用水化热较低的水泥，同时在满足设计要求的混凝土强度、耐久性及和易性的前提下，改善混凝土骨料级配，选用优质的掺合料和外加剂以适当减少单位水泥的用量，加粉煤灰以降低混凝土的绝热温升，以匹配工程在夏季高温和冬季低温环境的混凝土浇筑指标，防止大坝混凝土危害性裂缝产生。

2.3 混凝土运输温度控制

混凝土运输过程中为避免出现温度升高及VC值损失问题，必须采取合理的混凝土运输温控措施。对于皮带机运输方式，应设置防晒、防雨篷布、保温板，并在拌合楼处设置喷雾冷却系统，将混凝土冷却后再运输。采用罐车进行混凝土运输时，应进行合理包裹，避免混凝土直接暴晒。为了防止混凝土失水过快，应尽量优化运输路径和运输方式，缩短运输距离、避免多次倒运，并采取合理挡风措施，有效防止混凝土出现失水过快问题。混凝土拌各物到达现场时，应及时对入仓温度进行检测，若高于设计温度指标，应立即通知拌合站，要求增加碎冰用量等及时优化调整混凝土配合比，确保混凝土入仓前具有较好的温度和质量特性。

2.4 混凝土浇筑温度控制

在气候相对温和的季节和允许的浇筑时段内，常态混凝土和碾压混凝土均采用自然入仓。在满足设计要求的进度和温控措施下，各部位的最高允许浇筑温度按表1所示标准执行。

（1）合理布设遮阳棚及喷雾系统。在夏季高温混凝土浇筑过程中，应结合施工现场实际情况在创面设置具有良好透气性的防晒网进行遮阳。避免混凝土暴晒水分过快流通手段同时降低仓面温度。当搭设遮阳棚后温度还不能满足设计温度要求时，可以在模板上安装喷雾机，喷雾设备有轴流风机、摆动式喷雾机雾化管等，根据仓面的大小来配置喷雾设备，一般情况下，大的仓面（大于500m2）用摆动式喷雾机，小的仓面用雾化管，以实现对仓面温度的合理控制。

（2）合理规范混凝土浇筑仓面。结合施工现场面貌、气候条件等，根据拌合能力、仓面摊铺及碾压能力、施工进度等因素，合理规划仓面摊铺面积。对于高温季节混凝土浇筑，从拌合楼加水拌合到现场碾压施工完毕应控制在2h内完成，要尽量避免层间长时间间隙，时间应控制在4h以内。对于一些仓号较大的仓面，若经详细计算采用平层碾压施工不能满足层间间隙时间小于4h的技术指标时，应通过采取斜层铺筑法等优化现场施工工艺，确保大坝混凝土浇筑具有较高质量水平。

（3）加强碾压施工速率。拱坝的混凝土碾压层面多但薄，这就要求在下层混凝土初凝前必须完成上层混凝土的碾压施工，从而确保混凝土层间具有良好的结合强度和效果。通过优化碾压工艺，快速碾压施工，不仅可以有效缩短混凝土层间与外面的接触时间，现时可以增强层间的结合性能。降低外界温度倒灌，确保混凝土层间碾压施工具有较好的温控效果。

2.5 布设冷却水管等降温系统

为了有效控制混凝土水化热温升效应，在高温季节进行大体积混凝土浇筑时，应根据大坝结构合理布设全断面预埋冷却水管等管网系统。大坝混凝土的冷却水管采用高导热HDPE塑料管，其塑料管规格为：内径为28mm，壁厚2mm，外径32mm。对于坝体内部和需进行封拱灌浆部位的混凝土均需布置冷却水管。冷却水管布置为1.5m×1.5m（水平管距×竖直管距）方式，采用蛇形布置，单根蛇形支管的长度不大于250m，当同一仓面需要布置多条蛇形支管时，各蛇形支管长度应基本相当。冷却水管通水流量为18～20L/min，水流方向应每12h变换1次。

水管冷却分三期：一期（初期）冷却、中期冷却与二期（后期）冷却。

一期冷却采用河水或制冷水冷却，水温控制在为14～16℃之内，通水时间为18d左右，并应连续进行，于混凝土浇筑收仓后12h内开始进行。一期冷却通水时段为每年3月～同年11月底的高温季节，目的是削减混凝土水化热温升。

为确保坝体混凝土安全过冬，削减坝体混凝土内外温差，预防产生混凝土表面裂缝，对4～10月浇筑的混凝土应进行中期冷却通水、以降低混凝土内外温差梯度。要求于每年10月初开始对当年4～10月份浇筑的坝体混凝土进行中期通水冷却。中期通水冷却采用河水，总通水时间一般为1.5～2.5个月。

本工程封拱温度为17℃。二期通水在封拱灌浆前2个月进行，通15℃冷却水约60d。其目的是将混凝土温度降至封拱温度以便进行接缝灌浆。二期冷却分为二期冷却降温和灌浆控温：二期冷却降温阶段要求将混凝土温度降低至设计封拱温度；灌浆控温阶段均要求将混凝土温度维持在设计封拱温度附近，使混凝土温度满足接缝灌浆要求。

2.6 加强混凝土浇筑全过程温度监测

在大坝混凝土浇筑碾压施工过程中，应重视混凝土全过程温度变化监测。对于夏季等高温季节进行混凝土浇筑时，应做到每隔4h就要进行混凝土仓面及外界温度的测量。混凝土VC值、入仓温度、出机温度等指标也要加强监测，对于一般部位应控制在每4h进行一次测量；而对于一些特殊部位则应控制在2h测一次的频率，并做好各项特性数据的记录。另外，要结合工程实际情况，建立全面系统的大坝混凝土浇筑温控质量体系，并落实到施工各阶段的每一个工序各环节中，提高大坝碾压混凝土浇筑整体温控效果。

2.7 混凝土养护温控措施

在夏季高温季节混凝土浇筑后，由于施工现场混凝土表面温度有时可能达到50℃以上。因此，必须指派专职人员进行流动通水养护，通过冷却降温散热，并对新浇混凝土表面可用1～2cm厚的聚乙烯卷材或麻袋覆盖进行保护，以防止外界高温热量向混凝土内部倒灌及昼夜温差过大。本工程坝址区冬春季节气温较低，昼夜温差较大，寒潮较频繁。因此，在施工过程中应尽量减少混凝土的暴露面和暴露时间，避免混凝土直接与冷空气接触，特别是长期暴露的基础混凝土及坝体上下游面、闸墩、廊道、孔洞等重要部位，可采用1～2cm厚的聚苯乙烯保温板或保温被加强保护。

碾压混凝土因水泥用量少，掺有大量粉煤灰，其水化热反应较慢，早期强度较低。因此，应特别注意其养护工作，混凝土收仓终凝后即应进行养护，浇筑面养护至上一层混凝土开始浇筑为止，侧面养护时间不少于28d，养护方式以喷雾或流水为主。

3 加强碾压混凝土温控施工管理

加强现场各阶段各工序和各环节的温控工作及效果检查，确保各项温控措施有效落实到位，并通过定期和动态抽检相结合的观测手段，对外界温度、冷却水温、原材料温度、入仓温度、出机温度等指标进行全面观测和抽样检查。对观测数据进行全面分析，找出偏差原因并及时采取有效的修正措施，确保骨料温控、混凝土运输温控、混凝土浇筑温控等满足设计要求，确保大坝混凝土浇筑具有较高质量水平。

4 结束语

土溪口水库碾压混凝土双曲拱坝，坝址地区气候温和、潮湿多雨、气温变化幅度较小，其大坝混凝土浇筑量大，且施工周期长、季节交替施工。温控和防裂措施主要采取优化配合比、冷却通水、遮阳覆盖、喷淋降温、大坝常流水养护和低温季节保护等措施，确保混凝土浇筑具有较高质量水平，推动大坝工程安全可靠、节能经济的高效优质施工建设。

参考文献

[1]吉鸿宇.大坝碾压混凝土浇筑温控措施探讨[A].科技创新与应用，2018，12：119～120.

[2]郭联合，马栓牢，韩宏祥.龙桥碾压混凝土双曲拱坝温控防裂措施[A].湖北水力发电，2007，69（04）.

[3]张 良，陈东风.浅论大体积混凝土温控综合措施[J].治淮，2017：29～31.

收稿日期：2018-11-19

作者简介：赵丽娟（1979-），女，工程师，本科，主要从事水利水电工程建设质量管理工作。