厄瓜多尔Minas水电站地下厂房岩锚梁混凝土施工温度控制-最新文档

1、厄瓜多尔 Minas 水电站地下厂房岩锚梁混凝土施工温 度控制： The quality of the underground powerhouse rock anchor beam is the most important in construction of underground powerhouse ， which concerns the normal construction and permanent operation of the whole plant. Therefore ， rock anchor beam concrete crack control is stri

2、ct ， especially temperature control requirements are high. The study on the rock anchor beam concrete construction temperature control method in this project can provide reference for rock anchor beamconstruction in other projects.0 引言地下厂房岩锚梁通常采用低水化热水泥、 采用粉煤灰代替水 泥、预埋冷却水管等方法控制混凝土温升， 避免或减少混凝土的 温度裂缝。 而

3、位于南美洲厄瓜多尔共和国的 Minas 水电站，却受 很多不利因素影响： 该国很难购买到粉煤灰， 需要定制生产线 专项生产，且监理要求不能在混凝土里用粉煤灰代替水泥；Minas水电站使用的水泥为业主指定的 GUAPA牌水泥，不能 更换；岩锚梁是使用预应力锚杆锚固在岩壁上， 且下游侧岩锚 梁没有岩台，预应力锚杆上下排距只有 35cm左右间距60cm, 锚杆孔密集，若埋设冷却水管，将影响岩锚梁的整体结构。因此，为消除不利因素的影响， 本文主要阐述了从数据分析 提供理论依据，到充分挖掘混凝土配合比、混凝土拌和、浇筑手 段、浇筑时间和工序、环境条件等方面的有利因素，确定岩锚梁 合理的分段长度，对岩锚梁

4、混凝土的温度进行了有效的控制。1 概述Minas水电站位于南美洲厄瓜多尔第三大城市CUENC西南方向，距首都基多(QUITO约600 km，大坝距CUENCA路里 程92 km，厂房距最近港口城市 MACHAL大约60 km路程，距第 一大港口城市 GUAYAQUIL190 km水电站建筑物主要布置于沿 CUENC至 MACHAL高等级公路附近，工程区海拔在200m 800m之间，典型的热带雨林气候，气温介于12C31 CoMinas地下厂房桥机跨度29.00m,最大起吊重量250t，轨 道采用岩锚梁形式，岩锚梁长度2X 81.695m,布置高程为EL302.21mEL304.36m,岩锚梁宽

5、 1.45m,高 2.15m。上游侧岩 锚梁有水平岩台；下游侧岩锚梁无岩台,为垂直岩壁,在每段施 工缝处设有支撑锚墩,见图 1 。岩锚梁采用 3 排共 792 根规格为 Pernos Dywidag ST 85/105 MPa (L=9m, ?准 32mm 的水平预 应力锚杆锚固。 岩锚梁混凝土强度等级 f'c=300kg/cm2 ,共分 18 个浇筑段,上、下游各 9 段,分段长度为 8.09m 和 9.867m 两种。2 混凝土裂缝产生原因及控制 岩锚梁混凝土产生裂缝的原因是多方面的,除去人为因素 外，从外部因素来看，有围岩的不均匀变形、锚固系统约束、下 层洞室围岩的爆破开挖以及爆

6、破飞石对已浇梁体的击损等几方 面的影响因素； 从混凝土自身因素来看， 有混凝土抗拉强度低和 施工中温度应力大等方面的影响。Minas 水电站地下厂房岩锚梁部位地质条件较好，上游侧个 别部位岩石较破碎，长度约10m左右，在开挖后及时对破碎部位 进行了固结灌浆，并增加了 12m长的系统锚杆进行锚固，因此不 可能使岩锚梁产生裂缝。 而爆破影响可以通过爆破控制避免， 也 可以避免使岩锚梁产生裂缝。岩锚梁混凝土设计强度为C30,也不存在抗拉强度低的问题。 因此，本工程岩锚梁裂缝控制关键是 温度应力的影响。3 岩锚梁混凝土温度控制措施混凝土内部温度， 是混凝土入仓温度与水泥水化热引起的温 度叠加之和。在实

7、际施工情况下，随着混凝土浇筑完毕，混凝土 因水化热而使混凝土内部温度不断提高， 之后外界因素在不断地 促使混凝土温度逐渐发生变动， 成为一个“由低到高， 又由高到 低”的变化曲线。 混凝土内部点和边界点的早期温度有相似的变 化规律，当混凝土浇筑后，温度上升速度非常快，一般在23d内达到最高温度，然后又以较快的速度下降。710d后内部温度已经接近于混凝土的表面温度， 随之混凝土表面温度开始随气 温变化而变化。水泥品种、混凝土配合比、温控措施、施工时的外界温度及 块体尺寸都直接影响混凝土的温度特性。3.1 优化混凝土配合比温差主要是由于水泥的水化热引起的， 以往工程中岩锚梁施 工多采用泵送混凝土，

8、坍落度大，水泥用量大，水化热较高，是 导致温度裂缝的主要原因之一。为了降低水化热， Minas 水电站 岩锚梁混凝土全部采用常态混凝土，使用吊车配合吊罐浇筑。 从表 1 和表 2 泵送和常态混凝土配合比可以看出， 常态混凝土的 水泥和细骨料用量明显少于泵送混凝土， 大大减少了水泥的水化 热。3.2 岩锚梁浇筑分块 岩锚梁设计手册中建议分缝间距考虑浇筑温度、 浇筑能力等 因素，一般不宜超过25 m以往工程实际中分缝间距一般为1520 m由于基础的约束较大，梁体不能均匀收缩，产生很大的温 度应力， 并且较长的混凝土梁不能适应岩体的不均匀变形， 容易 使梁体出现横向裂缝。 因此， 合理设置施工缝或结

9、构缝也是避免 梁体产生温度裂缝的关键， 在结合 Minas 水电站岩锚梁结构和金 结预埋件的实际情况，确定浇筑段的长度为分别为8.09m和9.867m。同时，为了便于混凝土散热，采用跳仓浇筑的方法，且后浇 筑段与先浇筑段时间间隔不少于 48h。施工缝面采用免拆模板， 保证施工缝结合良好； 纵向钢筋跨缝布置不断开， 减小了基础对 梁体收缩变形的约束， 降低了混凝土的温度应力， 避免梁体出现 横向温度裂缝。3.3 混凝土拌和为控制混凝土的温度，混凝土浇筑之前 6h 通知拌和楼，采 用风冷系统对骨料仓内的的骨料进行预冷， 保证骨料温度不超过 7C。同时，使用冷却水系统对拌和用水进行冷却，保证水温在

10、0C左右。要求拌和混凝土所用的水泥至少提前 3 个月进场，在水泥罐 内放置冷却，保证其温度不高于 55C。3.4 混凝土浇筑时间 合理选择浇筑时间也是控制混凝土浇筑温度的关键， 为减少混凝土在运输和浇筑过程中的温度回升， 岩锚梁混凝土全部安排 在晚间浇筑， Minas 水电站所在地区昼夜温差较大，白天温度 30C左右，而晚间温度通常为 13C左右，对岩锚梁混凝土的温 度控制起到了积极的作用。3.5 混凝土温度计算 为保证岩锚梁混凝土浇筑温度达到要求， 保证混凝土内部温度和外部温度之间的温差不超过 2025C,首先进行了理论计 算，为实际混凝土浇筑提供理论依据。3.5.1 基本参数3.5.7 计

11、算结果分析 通过理论计算，采取相应措施后，混凝土内部最高温升为51.55 C,而厂房内温度一般为 28.8 C29.6 C之间，混凝土内外温差在22.75 C21.95 C之间，满足规范要求的20C25C之间的要求。在此基础上， 为了对岩锚梁温控措施和计算进行验证， 确定 先浇筑一段试验段， 获取实际数据后进行分析， 为岩锚梁的正式 施工温控措施进行改进和优化。4 岩锚梁试验段施工试验段岩锚梁选择厂房上游侧第 9段，该段长8.09m，设计 混凝土 25.22m3。首仓混凝土入仓方式采用 50t汽车吊和1m3吊 罐。为了获取混凝土温升数据， 在首仓混凝土内埋设了 3 根温度 计，分别位于混凝土的

12、上、中、下三个部位。4.1 试验段混凝土浇筑 2015 年 5 月 10 日晚 22：00 第一车混凝土离开拌和楼，23：10 到达现场开始浇筑，混凝土采用吊车和卧罐入仓，2015年 5 月 11 日凌晨 00：15 完成首车混凝土浇筑，平均入仓速度 5.6m3/h ， 2015 年 5 月 11 日上午 5：39 浇筑完成，历时 7 小时 39 分钟，浇筑混凝土 27.5m3。 混凝土按照单方向从仓号一端向另一端分层铺料，铺料高度控制在3040cm之间，入仓后混凝土采用人工平仓。 混凝土采用2台50高频插入式振捣器进行振捣，振捣 器插入点间距为25cm插入位置呈梅花形布置。 混凝土的入仓温度

13、为17.1 C18.1 Co4.2 混凝土实测数据统计相关数据见表 6、图 2、表 7。4.3 试验段效果分析表 6 为拌和楼和现场测得的混凝土相关数据， 图 2 为现场监 测获取的混凝土温度变化特征曲线，表 7 为分析后获得的数据， 从计算结果看， 混凝土出机口温度比理论计算值略低或接近， 混 凝土浇筑温度略高于理论计算值， 混凝土内部实测最高温度稍高 于理论计算值，混凝土内外温差均未超过25 C。试验段岩锚梁混凝土在洒水养护 7 天后开始拆模， 从拆模效 果来看， 混凝土外观质量良好， 没有发现由于温差或其他原因产 生的裂缝，说明所采取的措施可以满足岩锚梁的温控要求， 因此， 可以按照所采取的措施进行岩锚梁施工。从 2015 年 6 月 1 日开始浇筑第二仓岩锚梁混凝土，2015 年6 月 11 日厂房岩锚梁全部施工完成，从实际施工效果看，只在 厂房上游侧岩锚梁侧面发现两条宽度约0.01mm左右有的裂缝，两条裂缝间隔约10cm裂缝长度在30cm左右，现场来看裂缝属 于表层裂