水电站厂房坝段温控措施分析

邓义成

【摘要】水电站厂房结构复杂，下部有大体积混凝土结构，上部有框架式钢筋混凝土薄壁结构，施工中采用分块、分缝、跳仓浇筑，温控设计难度较大。本文以某水电站厂房坝段混凝土温控为例，为解决厂房坝段混凝土温控防裂问题提供一些思路，供类似工程温控设计提供参考依据。

【关键词】水电站；坝段；温控

1、工程概况及基本资料

某水电站，顺河向长度为91.7m，横河向总长度208.8m，共分为9台机组，中间7台机组横河向间距22.7m，坝底高程6.5m，闸墩顶部高程51.20m。坝址处多年平均气温17.7℃，极端最高气温40.6℃，极端最低气温-9.1℃，多年平均降水量1450mm，多年平均风速1.8m/s，最大风速19.0m/s。坝址处多年平均气溫见表1，混凝土热力学参数见表2，拟合参数见表3。

混凝土绝热温升拟合公式：

T（τ）=26τ1.007+τ（℃）

混凝土弹性模量拟合公式：

E（τ）=32（1-e-0.29τ0.61）（GPa）

混凝土徐变度拟合公式：

C（t，τ）=（A1+A2τ-α1）[1-e-k1（t-τ）]+（B1+B2τ-α2）[1-e-k2（t-τ）]+De-k3τ[1-e-k3（t-τ）]（1/MPa）

式中，τ为龄期；t为时间。

表1 多年平均气温

表2 混凝土及其基岩热学参数

表3 徐变拟合参数

2、计算方案分析

根据水电站厂房实际的施工运行过程，即考虑混凝土分层跳仓浇筑方式、入仓温度、浇筑厚度、施工期间歇、混凝土及基础弹模的变化、外界水温及气温的变化、混凝土的自生体积变形及徐变影响等复杂因素，计算出厂房结构任意时刻的温度场和应力场。

由于中间 7 台机组结构尺寸完全相同，计算选定厂房5#机组整个坝段，由于上部为框架式混凝土结构，下部为大体积混凝土结构，参考以往计算经验，计算中厂房范围51.20m高程下大体积混凝土结构部分，坝基范围为：上下游方向取坝高的2.5倍，地基深度取2倍坝高。

温度场计算的边界条件为：地基底面、地基4个侧面、坝段左右两侧面均为绝热边界条件，与水接触为第一类边界条件，与空气接触为第三类边界条件，由于在厂房坝段前，水深仅有30余m深，因此水温为河水温度。应力场计算边界条件：地基底面按固定支座处理，地基上下游面按上下游方向简支处理，其余面按自由边界处理。

3、不同工程措施下厂房坝段计算分析

3.1厂房坝段自然浇筑无结构分缝措施下的分析

厂房坝段于2011年8月1日开始浇筑混凝土，计划于2014年3月完工。混凝土采用自然浇筑，在每年5月～10月，仓面进行喷雾养护。16.00m高程以下的混凝土浇筑层厚1.5m，间歇5d，平均每20d浇筑一层；16.00m高程以上的混凝土浇筑层厚2.0～3.0m，间歇6d，平均每20d浇筑一层。

3.2厂房坝段合理工程措施的确定

通过对厂房坝段不同温控方案的计算，采取控制混凝土浇筑温度、水管冷却方案及结构分缝措施可解决厂房坝段的温控防裂问题，但是，如采用控制混凝土浇筑温度方案，在夏季必须具备混凝土骨料预冷系统，并且需加水管冷却及保温措施，由于厂房混凝土为钢筋混凝土结构，配筋量大，如采用水管冷却，对施工进度和钢筋混凝土施工质量会产生不利影响，因此，工程现场希望采用结构分缝加简单温控措施来满足温控防裂要求。

结语：

1.河床式水电站厂房坝段温度控制标准一般情况下要严格按照规范规定执行，当基岩变形模量远小于混凝土变形模量时，标准可适当放宽，标准值放宽幅度须依据厂房坝段温度场应力场全过程分析成果确定。

2.厂房坝段顺河向长度值远大于宽度值，大部分情况下不采取工程措施难于满足温控防裂要求。采用顺河向分块浇筑辅之以简单温控措施是行之有效的方法，各浇筑块长度须依据厂房坝段温度场应力场全过程分析成果并结合现场实际情况确定。

3.厂房坝段不同浇筑块有先后次序时，后浇筑块要安排在低温季节浇筑。如在其他季节浇筑，必须采取非常严格的温控措施才能满足温控防裂要求。

4.厂房坝段流道周边采用预留宽槽方法进行分块浇筑时，宽槽两侧须有止水措施。如仅仅采用微膨胀混凝土在低温季节填筑预留宽槽措施，在长期的实际运行中宽槽两侧可能会发生漏水现象。

参考文献：

[1]胡平.拉西瓦水电站混凝土双曲拱坝温控防裂研究[J].水力发电，2017，3