碾压混凝土重力坝工程中温度控制施工技术

王焰驹

碾压混凝土重力坝工程中温度控制施工技术

王焰驹

（中国水电建设集团国际工程有限公司，北京 100048）

碾压混凝土技术是目前我国水利工程建设中常用的技术，它具有运行安全系数高、施工速度快、所需工期短、工程造价低等特点。在大坝投入运行后会因拉应力大于混凝土拉伸极限而出现裂缝现象，严重的影响了大坝的稳定性和安全性。同时，温度控制又是影响碾压混凝土质量的决定性因素之一，因此，对于温度控制这方面的研究具有十分重要的现实意义。本文就某水电站碾压混凝土施工中温度控制方面问题进行细致的分析与探讨，望能对我国类似的水利工程项目建设提供一定的参考。

碾压混凝土重力坝；碾压混凝土；设计理念；控制措施

因受气候条件因素影响，碾压混凝土在施工过程中会受到不同程度的影响。某水电站坝址位于我国金沙江中游干热河谷地带,每年的4～9 月是高温多雨季节，碾压混凝土坝面临着高气温条件下施工难的技术问题，特别是大坝温控防裂的问题尤为显著。据以往的工程实践表明，高温气候地区碾压混凝土坝施工期温度裂缝的现象普遍存在，这无疑对大坝的正常运行和耐久性会产生不同程度的影响，如果没有有效的办法解决高温条件下碾压混凝土连续快速施工时的温控问题，就无法实现大坝全年连续快速施工和缩短工期带来可观经济效益的目的。因此，在高温气候下碾压混凝土连续快速施工时的温控措施是亟待解决的关键技术问题之一。

1 工程背景

该水电站是金沙江中游河段规划的“一库八级”的第四级发电站。工程以发电为主,兼顾防洪,电站装机容量5×400MW。拦河坝为碾压混凝土重力坝,坝高138m,坝顶长482米。坝体混凝土总量约为300万m3，其中，碾压混凝土占坝体混凝土总重量的67.5%，工程具有规模大、工期紧、要求高、在高温雨季施工等特点。该水电站施工总工期82个月，2005年12月实现了截流计划,预计在2009年12月完成第一组机组发电的目标。该大坝于2007年7月开始浇筑，至2007年9月30日,已累计完成碾压混凝土约30万m3，其中最大浇筑体积为每班次5040 m3，完成仓面面积1.85万m3，因大坝浇筑在强约束部位，并且施工季节是高温季节，所以必须要有针对性的在高温季节对该水电站工程的施工设计做出合理的设计方案，才能保证水电站工程的顺利竣工。

2 温度控制的设计理念

在该水电站施工建设中，对多碾压混凝土的温度做出严格的管控，主要是因为混凝土的导热性能比较差，水泥水热化在混凝土内部聚集形成了不必要的高温效应，同时由于水泥规格不同，浇筑块大小不同，浇筑时间不同，浇筑季节的不同，导致混凝土与大坝基础之间普遍存在温升和温降差异性大的问题。因此，碾压混凝土温度控制方面一定要有科学合理的设计理念，才能确保工程的稳定性和安全性。具体到设计方面要从以下几个方面考虑。

（1）温控要从影响混凝土温度应力与混凝土抗拉强度的要素来考虑，如选择发热总量小，发热速度比较慢的水泥，如配置线膨胀系数小弹性模量低的混凝土，如配置浇筑性能佳，抗拉强度高且离差系数小的混凝土等。

（2）温控措施的选择要与混凝土的空间位置有效结合，混凝土在大坝的强约束部位，温控要求的相对比较严格，而大坝的其他次部位，温控相对要求相对比较宽。对于温降幅度大的部位要严格管控，对于温降幅度小的部位要求相对较宽松。

（3）温控措施的选择要和混凝土的浇筑计划有效结合，在不同的季节对混凝土的浇筑要采取不同的温控措施，在年温度起伏较大的地区，由于高温或者低温气候的影响，大坝的温控措施要求的比较严格，而在年温变化不是很大的地区，对于大坝的温控措施要求的比较宽松。

（4）温控措施要与温控标注相匹配，根据具体情况不同的温控标准要有不同的温控措施。在施工过程中，大体积混凝土约束应力的高拉应力没有在真实荷载下的应力集中，多呈广泛分布状态，对混凝土自身存在的缺陷比较敏感，所以需要比较高的安全系数。对于施工期的混凝土，其温控的要求更加严格。

（5）温控措施要与温控对象保持一致，不同的温控对象要有不同的温控措施。如水闸底板闸敦，厂房进水口框架，前者是限裂设计为主导，后者是抗裂设计为主导，不能同混凝土重力坝相同。

3 碾压混凝土温控的具体措施

3.1 减少运输、浇筑环节中的温度回升

在高温季节浇筑碾压混凝土采取了合理的降温、保温措施,避免温度倒灌现象发生,降低混凝土浇筑温度。

(1)对运输混凝土罐车加盖防雨防晒棚，避免混凝土在运输过程中温度回升。根据施工现场的施工强度，合理地对搅合站及运输混凝土罐车做出调度，避免因运输车辆少和搅合站的混凝土堆量多而导致混凝土发生温度回升。

(2)为防止浇筑过程中的热量倒灌,合理规划仓号,采用斜层铺筑法以尽可能减少仓面铺筑面积,加快混凝土的运输和平仓碾压速度。做到尽量提高入仓强度、及时摊铺、及时碾压、及时覆盖,防止温度倒灌。

3.2 厚层短间歇连续浇筑

（1）厚层短间歇连续浇筑比传统的薄层短间歇连续浇筑在温控成本方面有明显的降低。

（2）厚层短间歇连续浇筑在采取了仓面保护下的低温技术后，配置了一套完善的一期通水冷却技术，达到了薄层短间歇连续浇筑的标准，并且对以后的温度应力造成影响，使温度控制在最佳范围内。

（3）厚层短间歇连续浇筑可以避免设计方面的缺陷，如该水利站，浇筑的层数越多，意味着遭受下雨等不利天气的可能性就越多，工程的设计者在施工过程中就会多考虑到温控成本。对于普通土坝的浇筑，薄层浇筑混凝土会因混凝土在高温施工中发生热量倒灌现象，影响整个混凝土结构的浇筑质量，所以，目前薄层短间歇连续浇筑已被慢慢的淘汰，厚层短间歇连续浇筑被建设单位广泛的推广运用。

3.3 混凝土终身保护

混凝土终身保护主要有两种方法。

（1）在拱坝下游表面涂抹聚氨酯发泡材料，利用聚氨酯材料真空发泡的隔热作用，切断混凝土与大气温度热交换，在实际施工中起到了显著的效果。

（2）对于重要工程的永久保温，采用复合式永久保温板，其主要组成部分是由一层聚苯乙烯泡沫板和一层保护板组成，二者各负其责，聚苯乙烯泡沫板主要起保温作用，保护板主要起对聚苯乙烯泡沫板起保护作用，避免因受外界条件的影响使聚苯乙烯泡沫板发生损坏或者老化变形。

3.4 综合措施的协调应用

水利工程大坝混凝土温控，是一项系统复杂的工程。不管是从工程原材料的选择，还是对温控具体措施的建立，最终目的是为了保证混凝土的温度应力控制在混凝土不开裂的范围内。混凝土拉力强度的不同，导致其抗裂性的不足。

不管是从坝的地基条件来考虑，还是从坝的设计方面来讲，混凝土开裂这一现象绝不能小觑。为了更大限度的控制大坝的温度应力，控制混凝土浇筑过程中的温升现象，综合措施的协调应用是十分有效的途径。

如果控制混凝土升温的所有措施都用完之后，还达不到预期的目的，那么就要采用限低的方式去解决，即在自然条件无法改变的背景下，通过表面保护的方法使大坝混凝土的温度控制在一定范围内，保证大坝的正常使用。

4 结 语

碾压混凝土的温度控制是水电站大坝组织设计施工中的关键技术之一，混凝土的温度控制措施种类多样，如果在实际的施工建设过程中运用不当，将严重的偏离温控目标，造成工程成本浪费，加剧大坝裂缝现象的产生，更无法保障大坝的稳定性和安全性。因此，碾压混凝土的温度控制，是我国当今水电站以及其他有关用到碾压混凝土工程所必须关注和研究的问题，要通过不断的实践与总结，不断的引进国外的先进技术，理论结合实际，尊重事实真相，才能使我国的碾压混凝土温控技术得到提升，以保证我国水电站工程建设事业的快速稳定的发展。

[1] 张少华.大坝库相互作用及抗震技术研究[J].武汉大学学报,2002(9).

[2] 刘晓鸣.我国水工抗震中的主要问题研究和发展动态[J].工程管理,2010(7).

[3] 邓健文,何虹.拱坝行波输入的动力分析和抗震设计[J].华中科技大学学报,1997(6).

水利部关于批准发布水利行业标准的公告

（水利水电工程初步设计质量评定标准）

中华人民共和国水利部公告

(2013年第84号)

中华人民共和国水利部批准《水利水电工程初步设计质量评定标准》（SL521-2013）为水利行业标准，现予以公布。

序号 标准名称 标准编号 替代标准号发布日期 实施日期1 水利水电工程初步设计质量评定标准 SL521-2013 2013.12.23 2014.3.23

水利部关于批准发布水利行业标准的公告

（水利水电工程管理技术术语）

中华人民共和国水利部公告

(2013年第85号)

中华人民共和国水利部批准《水利水电工程管理技术术语》（SL570-2013）为水利行业标准，现予以公布。

序号 标准名称 标准编号 替代标准号 发布日期 实施日期1 水利水电工程管理技术术语 SL570-2013 2013.12.23 2014.3.23

10.3969/j.issn.1008-1305.2014.02.022

TV544

B

1008-1305（2014）02-0060-03

王焰驹（1983年-），男，工程师，硕士研究生。