百色水利枢纽碾压混凝土坝施工温控措施综述

1、百色水利枢纽碾压混凝土坝施工温控措施综述温高泵1 ,温伟萍2( 11 闽江 黄河水电工程联营体 ,广西 百色 533032 ;21 广西右江水利开发有限责任公司 ,广西 南宁 530022) 摘要 百色水利枢纽为全断面碾压混凝土重力坝 ,方案分 4 个枯水期浇筑 ,设计碾压混凝土量 21014 万 m3 ,因坝址地处亚热带气候地区 ,详述了在施工中采取切实有效的温控措施是坝体碾压混凝土施工质量的有力保证 。 关键词 RCC 重力坝 ;混凝土施工 ;温控措施 中图分类号 TV5541921 文献标识码 B 文章编号 1003 - 1510 ( 2004) S0 - 0101 - 05右岸河床挡水

2、坝段 ,8 # 13 # 坝段为右岸坡挡水坝段 。挡水坝段碾压混凝土浇至 EL 234 m ,溢流坝段碾压混凝土浇至EL 204 m ,主坝碾压混凝土共计 21014 万 m3 。坝体采用 R180 15M PaS2 D50 的准三级配碾压混凝土 ,坝体 上游防渗层为 R180 20M PaS10 D50 二级配碾压混凝土 , 根底垫 层采用 R28 20M PaS8 准三级配常态混凝土 ,溢流面等抗冲部工程概况及坝体分枯水期施工形象1111 工程概况百色水利枢纽工程大坝为全断面碾压混凝土重力坝 ,坝 轴线为折线型布置 ,坝顶高程 EL 23410 m ,坝顶长 72021 m , 坝顶宽 1

3、010 m , 最 大 坝 高 13010 m 。坝 体 分 13 个 坝 段 , 除5 # 和 13 # 坝段外 ,其余每个坝段分为 A 、B 两块 ,1 # 3 # 坝段为左岸挡水坝段 , 4 # 5 # 坝段为溢流坝段 , 6 # 7 # 坝段为位采用 R 40M Pa S 准三级配抗冲磨混凝土 。百色坝址气908温 、水温要素详见表 1 。坝体典型断面图见图 1 。图 1 坝体典型断面图112 坝体分枯水期施工形象根据大坝工程施工总进度方案安排 ,坝体混凝土施工从2002 年 11 月份开始 ,至 2005 年 12 月底完工 ,分 4 个枯水期 施工 ,夏季停工 。第一个枯水期坝体混

4、凝土施工时段从 2002 年 11 月 1日2003 年 5 月 31 日 ,因受到各种因素影响 ,碾压混凝土浇至 6 月 14 日 ,主坝混凝土施工实现了一枯既定目标 ,一枯主 坝工程混凝土施工形象面貌到达 : 12 # ,13 # 坝段改浇常态混凝土 ,13 # 坝段已浇至 EL 232 m ; 3 # 坝段浇至 EL 126 , 4 # 5 # 坝段浇至 EL 1 2 3 m , 6 # 坝段浇至 EL 1 2 6 m , 7 # 8 # 坝 段表 1百色坝址气温 、水温要素表月份123456789101112全 年逐月上旬 中旬下旬131313131311131615111411151

5、81516191217161916202123172119231625152616261426162619281027142810281428152817281728132719281227182717261227122613251222182413231321111816202118161710141514141914132211221122122210多年平均气温逐月上旬 中旬下旬1419141715111510161115101617161518191715181920212310211223102417261225132616261727112619271127142714271127

6、152715261727112613261525192614251825142317241524102218202121182021191116191717171216102213221122142213多年平均河水 温度浇至 EL 132 m ;消力池全面浇筑一层 115 m 厚混凝土 ,合计一枯完成混凝土浇筑约 58 万 m3 。汛期在 EL 123 m EL 132m 坝面上进行坝基固结灌浆 。坝体混凝土分枯水期施工计划形象图见图 2 。图 2 枯水期施工方案形象图月次年 5 月 ,坝体各部位碾压混凝土设计允许浇筑最高温度见表 3 。2坝体混凝土设计温控要求211 坝体分缝百色水利枢纽碾

7、压混凝土主坝不设纵缝 ,只设横缝 ,设 计将 720 m 长的大坝划分成 13 个坝段 ,除 5 # ,13 # 坝段外 ,每个坝段分成 A ,B 两段 ,各坝段长度见表 2 。表 3 主坝碾压混凝土设计允许最高浇筑温度月份10 11 12 1 2 3 4 5表 2设计坝段划分表坝段编号坝段长度/ m段数1A1B2A3B4A3621803033414B221213 坝体混凝土温控标准调整在业主的支持及设计单位的配合 下 , 受 施 工 单 位 的 委 托 ,按照主坝施工进度方案 ,在坝体上游面增设 3 m 深短缝 , 设计提供的主坝混凝土材料热力学指标 ,西安理工大学进行 了典型的非溢流坝段

8、6A 坝段 ( 27 m 长) ,溢流坝段 5 # 坝段 (33 m 长) 施工期和运行期温度徐变应力计算 。计算成果表 明 : 按合同规定的碾压混凝土浇筑温度施工 ,坝体碾压混 凝土最高温度控制在 36 以下 ,主坝温度应力能够控制在规范规定的允许应力范围之内 ; 坝体上游面增设短缝 ,能有 效解除主坝上游大温差区的大体积混凝土自身约束 ,使主坝 上游面横水流向温度应力显著改善 ; 11 月中旬至第二年 3 月中旬混凝土浇筑时段 ,由于施工技术要求规定的碾压混凝 土浇筑温度与相应旬平均气温相差不大 ,因此在坝体上游面 设短缝后 ,11 月中旬至第二年 3 月中旬时段按照旬平均气温 浇筑 ,其

9、余混凝土浇筑时段 ( 10 月11 月上旬 、3 月下旬453316A7B8A11B12A12B13合 计274308362021720242002 年第一次专家咨询会后 ,设计采纳了专家咨询意见 ,除 4B ,13 # 坝段外 ,各坝段在坝上游迎水面增设了一条 3 m 长的短缝 。减少坝体上游面产生劈头裂缝的机率 ,降低坝体温度应力导致发生裂缝 。212 坝体混凝土设计允许浇筑温度碾压混凝土坝和常态混凝土坝一样 ,混凝土在凝结硬化 过程中都产生大量水化热 ,为了防止坝体产生温度裂缝 ,施 工时都需要采取相应的温控措施 。碾压混凝土施工期为 10浇筑 温度上游 R18020M Pa 区16 1

10、4 14 14 14 17 17 1816 14 14 14 14 17 19 2019 16 16 16 16 19 21 22内部 R 15M Pa 区约束区非约束区月) 按原施工技术要求规定的碾压混凝土浇筑温度进行主坝混凝土浇筑时 ,坝体碾压混凝土最高温度控制在 36 以下 ,主坝温度应力也能够控制在标准规定的允许应力范围之内 。据此 ,设计对主坝碾压混凝土温控标准作了调整 ,见表 4 。表 4调整后的主坝碾压混凝土温控标准表月份10111212345坝体混凝土设计与施工配合比从设计与施工配合比中可以看出 ,碾压混凝土采用中热水泥和高掺粉煤灰已从设计方面考虑到降低混凝土本身水 化热温升

11、。另外掺用适量的外加剂如高效缓凝减水剂和引气剂 ,可以改善碾压混凝土的性能 。坝体碾压混凝土及砂浆设计推荐配合比表3311 坝体混凝土设计配合比 (见表 5)312 坝体混凝土施工配合比 (见表 6)表 5碾压混凝土材料用量/ kgm - 3配合比设计参数设计强度/ M Pa品种用水量/ kgm - 3粉煤灰/ %砂率/ %D H9 引气剂/ %水胶比水水泥粉煤灰砂石ZB - 1砂 浆一01452150225601002252003001 648碾压混凝土 碾压混凝土准 R18020R18015100900150016058633935100908455116958978431 4101 56

12、7110001753213表 6主坝工程碾压混凝土施工配合比表材料用量/ kgm - 3ZB -砂率/ %粉煤灰 1 RCC15DH9 VC 值粗骨料/ mm外加剂容重/ kgm - 3工程部位设计要求级配水胶比/ %/ 坍落度/ %水水泥煤灰人工砂/ %ZB -1 RCC155202040 4060DH9R18020MPaS10D50砂浆准 01500147016001573838341005858636001801801801801015 38 s01015 911 cm01015 38 s01015 911 cm1082809628091250591961253461012958641

13、3198141 425635-474-775-631-474-11728417681128031928010320108901024010742 6002 2002 6502 200大坝迎水面碾压混凝土大坝内部 碾压混凝土R18025MPaS2D50砂浆掺加混凝土体积的5 %8 %0150013010033130001033灰浆-58-550462638-1 653说明 : 11 原材料 :525 中热水泥 , 级粉煤灰 ,辉绿岩粗细骨料 ,人工砂 FM = 218 012 ,石粉含量按 20 %控制 ;21 砂 FM 每增减 012 ,砂率相应增减 1 % ;31 骨料级配 : 级配小石中石

14、 = 4555 ,准 级配小石中石准大石 = 304030 。(2) 成品料仓加盖 对成品料仓中的人工砂仓进行加盖遮阳板 ,防止阳光直接照射 ,同时也起到遮雨作用 。(3) 骨料堆高成品骨料堆高 ,确保取料时从料仓底 部出料 ,防止从料仓外表取料 。坝体混凝土施工温控措施4411 砂石料加工系统(1) 输送骨料皮带机加盖 砂石系统所有输送骨料的皮带 机全部加盖遮阳板 ,防止阳光直接照射 ,同时也起到遮雨作用。特征气温 (历史多年 平均气温)逐月/ 上旬/ 中旬/ 下旬/ 2218 1816 1418 1313 1511 1912 2317 26162413 2021 1514 1313 141

15、1 1716 2119 26142313 1816 1419 1311 1518 1916 2316 26162111 1710 1413 1316 1516 2021 2515 2619主坝混凝土 浇筑温度/ 约束区1611 月上旬 1511 月中旬 3 月上旬常态混凝土及碾压混凝土 浇筑温度控制可选择以下标准之一 : 1 、采用严格温控 措施 ,按照上表 11 月中旬 3 月上旬相应旬平均气温 控制浇筑温度 。2 、一枯 139 m 高程以下按照自然温 度浇筑 ,埋设冷却水管通水控制 ,确保主坝碾压混凝 土最高温度不超过 36 ,常态混凝土最高温度不超过38 ,必要时采用风冷骨料 、冰水拌

16、和混凝土或通水 冷却 。当日实测气温超过 25 时 ,应采取遮荫防晒 、 喷雾调节仓面小气候等有效措施 ,确保碾压混凝土层 面结合良好 。139 m 高程以上其余部位采用严格温控 措施 ,按照上表相应旬平均气温控制浇筑温度 。3 月中 、 下旬 181920非约束区192122412 拌和系统(1) 输送骨料皮带机加盖 从成品料仓出口取料的输 送骨料皮带机至上楼全段加盖遮阳板 ,防止阳光直接照射 , 同时也起到遮雨作用 。(2) 拌和楼料仓保温 拌和楼料仓内四周全部安装保 温材料 ,确保料仓内的风冷骨料不致冷量损失 。(3) 拌和楼料仓内骨料风冷楼内料仓骨料进行风冷 ,确保拌和混凝土出机口温度

17、低于 1718 。(4) 冷水拌和 混凝土系统设制冷厂 ,利用制冷设备制 37 冷水拌和混凝土 ,因碾压混凝土用水较少 ,故应保证砂石骨料 的脱水时间 ,以减少各骨料中的含水率 ,增加低温水的用量。“U形固定钢筋单根总长 26 cm ,弯头内半径 2 cm ,两头打尖(45 度尖角) 以利于压入混凝土中固定 。冷却水管进出口应 作可靠标记以防混淆和保证冷却水按照正确方向流动 。总管的布置应使之易于调换冷却水管中水流方向 ,斜层碾压时 按斜层铺筑层预埋冷却水管 。碾压混凝土冷却水管埋设平面图见图 3 。413混凝土运输用于运输混凝土的车厢全部加设活动遮盖 ,防止阳光直接照射车内混凝土 ;加强道路

18、维护 ,同时加强运输管理 ,如采取鼓励措施 ,提高运输人员的积极性 ,加快混凝土运输 ,减小 混凝土运输过程中的温度倒灌 、上升 。414 混凝土仓内温控措施(1) 喷雾 在碾压混凝土浇筑仓面内 ,采用可移动式 喷枪进行喷雾 ,在仓内正在浇筑的工作面上喷雾 ,以改变仓内小环境 ,降低仓内气温 ,反射阳光 ,增加仓内湿度 ,防止仓 内碾压混凝土温度倒灌和 VC 值损失 。(2) 保温覆盖 在仓内当阳光直射强烈或大风时 ,碾 压混凝土应随倒随摊铺碾压并及时用保温材料进行覆盖 ,覆 盖时应采用搭接方式 ,以减少太阳照射导致碾压混凝土温度倒灌和 VC 值损失 。保温材料制成宽 36 m ,长 2025

19、 m可收卷式 ,在铺盖时收卷方便 、堆放时不占太多场地 。(3) 冷却水管 根据百色坝址区的气候条件 ,一枯坝 体碾压混凝土浇筑时采用设计调整后的温控标准 , 在 2003年 2 月底以前浇筑的坝体混凝土在碾压混凝土二级配区埋 设冷却水管 ,而在 2003 年 3 月开始浇筑的坝体混凝土将全断面埋设冷却水管 ,并按设计要求进行通河水冷却坝体混凝土 。碾压混凝土冷却水管预埋采用管外径为 32 mm 导热高 密聚乙烯塑料管 ( HD P E) ,管壁厚度不大于 211 mm ,管材承受破坏内水静压力不小于 2 M Pa ,按 GB880412 规定测试时 ,拉伸屈服应力 20 M Pa ,按 GB

20、661712 规定测试时 ,纵向回 缩率不大于 3 % ;液压试验 ,在温度 20 ,时间 1 h ,环向应力1118 M Pa 和在温度 80 ,时间 60 h ,环向应力 419 M Pa 作用 下均不破裂 、不渗漏 ,热传导系数不小于 k = 0146 W/ m1k ,满足引用 GB/ T - 13663“高密度聚乙烯管有关要求 。冷却水 管层距 2 m (铅直方向) 、管距 115 m (水平方向) ,第一层距建基面 019 m 。平面上应平行或垂直坝轴线埋设 ,外侧与坝体周边 (上 、下游面 、左 、右侧永久缝) 距离为 018 m 。遇到孔洞 部位可绕开布置 。水管接头应具有水密性

21、 ,可根据厂家的推 荐用胶水或热补法联结 。单根冷却水管长度 ( 通水进口到出 口之间沿程) 不得超过 260 m 。冷却水管埋设时 ,应按摊铺条带分别埋设 ,一般一次埋设宽度与摊铺宽度相同 ,汽车运输 卸料时 ,应尽量防止碾压冷却水管 ,宜采用侧面摊铺法 ; 平仓机摊铺时 ,应防止履带直接作用在水管上 。冷却水管用 12mm 制作的“U形钢筋固定牢靠 ,固定“U 形钢筋间距 1 m 。图 3 碾压混凝土冷却水管埋设平面图根据设计要求 ,在上一层混凝土浇筑 3 d 后 (实际上现场监理要求 24 h 后即通水冷却) ,开始抽取河水对水管通水 ,通 水流速不小于 016 m/ s , 连续通水

22、时 间 25 d 为 一 个 冷 却 时段 ,坝体碾压混凝土温度上升到 35 前均可进行下一个冷却 时段通水 。冷却水管通水冷却时混凝土日降温幅度不应超过 1 ,每天改变一次水流方向 ,使坝体均匀冷却 。冷却水温 度与坝体混凝土温差不得超过 20 。坝体混凝土温度 ,以安全监测系统主坝典型剖面上埋置的热敏电阻式温度计实测温度为准 。坝体一枯浇筑的混凝土通水冷却后实际说明能 有效降低混凝土温度 24 。冷却水管用过后 ,采用灌浆回填密实 ,露出混凝土外表的水管接头应割去 ,留下的孔应用 M20 水泥砂浆回填 。(4) 避开高温时段 一枯碾压混凝土浇筑时 ,在 4 月 下旬至 5 月底浇筑时段 ,

23、利用夜间或低温时段浇筑 ,避开白天阳光直射时的高温施工时段 。(5) 混凝土入仓强度 提高混凝土入仓强度 ,缩短碾压 混凝土浇筑层间间隔时间 ,及时摊铺及时碾压及时覆盖保温 。(6) 保湿养护混凝土收仓并到达终凝后 ,及时进行 保湿养护 ,养护水呈漫流状态 ,以便能与混凝土面很好地进行热交换 ,带走更多的混凝土水化热 ,降低混凝土内部温升 。结语(1) 碾压混凝土高掺粉煤灰 ,单位水泥用量少 ,绝热温升较低 ,水化热速度缓慢 ,推迟了温峰 ,降低了温峰值 。(2) 碾压混凝土后期强度高 ,抗拉强度后期增长比抗压强 度更快 ,后期温度应力增高时 ,混凝土已有足够的抗裂性能 。(3) 碾压混凝土坝

24、体温降十分缓慢 ,最大温降往往在 数年之后 ,因此应充分利用徐变对约束的缓解作用 。(4) 由于采用通仓薄层浇筑 ,上升速度快 ,可使坝体温 度分布趋于均匀 ,有利于减少浇筑层之间的约束 。(5) 提高混凝土入仓强度 ,加强拌和楼和仓面的控制 是保证混凝土施工质量的关键 。5(6) 在无混凝土制冷或混凝土制冷量缺乏情况下 ,采用管外径为32 mm 导热高密聚乙烯塑料管 ( HD P E) 预埋在 混凝土中通水冷却 ,虽然其冷却效果稍差 ,但具有本钱低施工速度快的特点 ,值得推广应用 。(特邀编辑 :范存义)Comprehensive introduct ioncontrol of Ba ise

25、of construct ion temperatureRCC ma in da mW EN Gao2beng1 , W EN Wei2ping2(1 . China Minjiang2Huanghe water co nservancy and hydropower co nst ructio n joint vent ure , Baise 533032 ,China ;2 . Guangxi Youjiang water and power develop ment L t d Corp . , Nanning 530022 , China)Abstract : Baise multip

26、 urpose dam p roject is designed wit h a f ull2sectio n RCC gravit y dam of 2 . 104 106 m3 co ncrete to be grouted infour dry seaso ns. The aut hor give a detailed inst ructio n t hat p ractical and effective temperat ure co nt rol measure is t he powerf ul guar2antee for t he co nst ructio n qualit

27、 y of dam body RCC since t he dam site falls in a subt ropical zo ne.Key words : RCC ; co ncrete co nst ructio n ; temperat ure co nt rol measure(上接第 93 页)质岩风化破碎 ,呈碎裂结构 ;辉绿岩节理裂隙发育 ,岩体完整 性与稳定性均较差 。该右侧边坡曾屡次出现坍塌 ,为了保证洞室稳定 ,对塌方部位进行清理 ,采用设置锚杆 ,浇筑混凝土挡护墙 ,同时对两侧洞脸直立坡面增设 14 束 P = 100 kN 的 预应力锚索进行加固 。(3) 尾水明渠

28、尾水明渠经过地层岩性为硅质岩 ( D3L 4 ) : 薄中厚状 ,强风化破碎 。呈层状碎裂结构 ,完整性较差 ; 泥岩 ( D3L 5 ) : 薄 层状 ,强风化 ; 泥灰岩 ( D3L 6 ) : 青灰色 ,弱风化 。岩质致密较 坚硬 ;泥岩 ( D3L 7 ) : 薄层状 ,全强风化 ,岩质软 ,强度低 ; 除 D3L 6 为 CIV 类外 ,其余均为 类 , 该段主要地质问题是软 弱岩 ( V 类) 岩体 ,其抗冲流速为 115215 m/ s ,低于设计最 大流速 (34 m/ s) 。内侧边坡于 6 # 公路以下高程 12415 m 处设一条宽 115 m 马道 。为了边坡稳定与提高

29、抗冲刷能力 ,按设计图纸要求对坡体先进行喷锚挂网支护 , 封闭整个坡面 ,后在右侧坡体增设了 69 束预应力锚索 。对底板及边坡 采用砂浆锚杆浇筑砼保护 ,并施钻排水孔 。3结语本工程通过前期地质勘察和施工期地质工作 ,对工程区地质情况根本清楚 。建筑物洞室与根底均置于多层组 ,多岩性组合的单斜沉积岩层与多组节理裂隙相互切割的辉绿岩体 中 ,围岩以 类为主 ,岩质致密坚硬 ,强度高 。一局部为 类 ,岩体强全风化破碎 ,强度低 ,稳定性差 。地质构造较发育且复杂 ,但在本工程区揭露除 F28 - 1 断层规模较大 ,对工 程有一定影响外 ,其余断层规模均较小 ,对工程影响不大 。对建筑物洞室不良地质段和建基面缺陷 。