1概述

锦屏一级水电站砼双曲拱坝,最大坝高305m,拱冠梁底部宽63m,顶部宽16m,其中1~11#坝段为岸坡坝段,12#及13#坝段为河床坝段,大坝混凝土共计约268万m3。分别在12~13#坝段的EL1700m、EL1790m、EL1868m高程布置有2孔导流底孔、2孔泄洪深孔和1孔泄洪表孔, EL1750m高程布置有1孔放空底孔。坝体分为34个灌区,EL1877m~EL1885m灌区高度为8m,EL1877m以下灌区高度均为9m,坝体内廊道主要为基础廊道、排水廊道和检查廊道,各廊道间由楼梯及竖井相连。

大坝混凝土由右岸高线混凝土系统生产,缆机配9.4m3立罐直接吊运至仓号内卸料。混凝土设计标号为C18040F300W15、C18035F250W14和C18030F250W13,主要为四级配混凝土,局部钢筋密集部位为三级配或二级配。另外在基岩面及新老混凝土结合面铺设一层同标号二级配混凝土或三级配富浆混凝土。

大体积高强度砼高温季节施工的温度控制尤其重要。

2温控重点和难点

(1)锦屏水电站坝址区属典型的川西高原气候区,主要受高空西风环流和西南季风影响,干、湿季节分明。多年平均气温17.2℃,夏季极端最高39.7℃。多年平均地温和水温分别为19.4℃和12.3℃。干季(11月~次年4月)日照强、多大风、湿度小、昼夜温差大(持续半年时间昼夜温差变幅大于15℃)。雨季(5月~10月)雨量充沛、湿度较大、气温较高。这样受强日照、干燥多风和昼夜温差大等气候的不利影响,混凝土浇筑施工温度控制的难度很大。

(2)砂岩骨料具有一定的碱活性,且骨料针片状含量大,拌制的混凝土线膨胀系数大,使混凝土极限拉伸值有所降低;根据目前砂岩粗骨料和大理岩砂的质量状况,骨料粒形差,粗骨料裹粉严重,细骨料石粉含量居高不下,且缺失中间粒经等,这些都将对坝体混凝土温控抗裂非常不利。

(3)根据目前业主供应的几个主要品种水泥性能检测和混凝土配合比实验成果表明,锦屏大坝混凝土无法达到混凝土自身体积变形≥0(微膨胀)的预期要求,这将是对混凝土防裂不利的核心难题。

(4)拱坝位于高山峡谷地带,库水较深,库内水温较低,使整个拱坝稳定温度场低于基岩平均温度,这就要求混凝土允许达到的最高温度低,给施工带来很大的难度。

3温控技术要求和控制目标

(1)最高温度控制标准为Tm≤Td+△T=26℃~29℃(Tm:最高温度、Td:封拱温度、△T≤14℃)。

出机口温度不低于5℃,不超过7℃;浇筑温度不超过11℃。

(2)降温幅度及速率:分一期冷却、中期冷却、二期冷却三个阶段进行冷却降温,一期冷却降温幅度不超过6℃,中期冷却降温幅度不超过5℃,二期冷却降温幅度不超过6℃;一期降温速率不超过0.5℃/d,中期、二期降温速率不超过0.3℃/d。

4温控措施

温控的最终目标是控制砼内部最高温度、封拱温度和降温速率。在施工过程中主要控制入仓温度和浇筑温度。为了更好的开展温控管理工作,为大坝混凝土质量提供强有力的组织保证,必须建立专门的温控管理体系:成立以项目负责人为组长、总亚博88app师为副组长、各相关职能部门主要负责人及作业单位负责人为成员的温控领导小组,温控领导小组下设温控队,负责温控管理的日常工作。

4.1冷却设施选择及布置
大坝砼冷却水采用移动式冷水站供应,根据一、二期和中期冷却同时通水的最大强度及通水高程综合因素,2010年夏季共选择3台MCWPWC650/250C制冷机组和2台MCWPWC120C制冷机组。分别布置在大坝下游贴脚EL1601m和水垫塘底板EL1591m。

大坝砼冷却通水供水主管布置在坝后各临时栈桥上,在坝后各层水平栈桥上布置冷却供水支管和供水包,坝体内的冷却水管靠每层的供水包和支管联接。供水管道与制冷机组形成一个完整、封闭的循环系统,在各管道上设置控制阀以控制水流方向。在坝体下部二期通水结束后,其相应层的供水主管可拆除重新利用到上部高程。大坝人行栈桥、阶梯和平台,布置在靠近每个灌浆层的顶部,以便从一个坝块到另一个坝块,易于进行每个坝的检查和冷却情况的观测。

4.2混凝土浇筑过程中的温控措施
(1)浇筑温度控制

① 混凝土出机口温度

大坝混凝土出机口温度控制:主要采用二次风冷加片冰相结合的方式对骨料进行预冷和温控砼生产。

② 混凝土入仓温度控制

对混凝土运输过程中的温升采取对车厢和罐体进行降温,包裹保温材料,加快运输速度,减少运输环节等,在仓内卸料后进行入仓温度检测,并加大温度检测力度。

③ 混凝土浇筑温度

A.控制混凝土从出机口至上坯混凝土覆盖前的温度回升不超过4℃。

B.混凝土浇筑过程中加快混凝土层面的覆盖速度和平仓振捣速度,做到不堆料、压料,提高混凝土浇筑强度,缩短坯层覆盖时间(控制坯层覆盖时间在4h以内)。主要是根据仓面特点,有针对性的做好仓面设计,将资源按照最大化配置,并储备一定数量的备用资源:a 增加一套平仓机和振捣台车;b 人工振捣时按照常规1.5倍进行配置振捣棒及振捣平仓人员,提高入仓强度;c 加强仓内组织和指挥,做到不堆料、不存料,及时下料、平仓和振捣;d 增加仓内温控管理员;e 加强管理、落实和追究事故责任。

C.高温季节(时段)要进行仓面喷雾,以降低环境温度,确保浇筑温度符合设计规定。

D.对平仓振捣的砼及时采用5cm厚保温被覆盖。

E.加强温度检测,安排专人负责测温,并做好记录。在混凝土浇筑过程中,按照规定的频次对混凝土各环节的温度进行检测,高温及异常时段进行加密检测,并采取相应的措施进行预防,对出现异常情况及时反馈,对检测可能出现超标的部位及时采取薄层覆盖等办法进行处理,确保各环节混凝土温度满足设计要求。

(2)浇筑层厚及间歇期控制

大坝混凝土河床坝段盖重灌浆以上全部按3.0m及4.5m高度分层。混凝土浇筑应保持连续性,混凝土最小浇筑间歇期为5d,最大间歇期不宜超过14d。

(3)混凝土的通水冷却控制砼内部最高温度控制

①在施工过程中,按照分期冷却要求进行逐步冷却,进行温度梯度控制,使各区温度,温降幅度形成合适的梯度,以减小混凝土梯度温度应力,防止混凝土开裂。

②要求按至下而上顺序分为已灌区、灌浆区、同冷区、过度区和盖重区等进行温度控制,通过各期冷却降温及控温时间协调,确保接缝灌浆时上部各灌区温度及温降幅度形成合适的温度梯度。

③最高温度控制措施:严格执行温度预警制度,针对温升情况进行个性化通水。采取的手段:严格控制浇筑温度,降低通水温度加大通水流量,及时仓面保温和流水养护,必要时采用喷雾降低环境温度。

(4)表面养护和保护控制措施

① 混凝土浇筑过程中,混凝土振捣密实后,坯层面上立即覆盖5cm厚保温被进行隔热,直至上坯层混凝土开始铺料或安装冷却水管时才能逐渐揭开,并且要求上坯层混凝土覆盖时间控制在4h以内。

② 混凝土浇筑收仓后,立即覆盖5cm厚保温被进行隔热12h,但隔热时间最长不超过24h,揭开隔热被后应进行湿养护。

③ 新浇混凝土层面应采用湿养护方法,以保持表面持续湿润,或养护到新混凝土覆盖或保温覆盖为止。气温骤降期间应暂停层面湿养护,在混凝土层面上覆盖5cm厚保温被进行保温,气温骤降结束后揭开隔热被,继续进行层面湿养护。

④ 高温季节在条件具备的情况下尽可能采用表面流水冷却措施。混凝土终凝后即开始表面流水,要求流水清洁、均匀覆盖整个仓面。流量不小于3m3/h流水时间至混凝土最高温度出现3d,以后可换成洒水养护。

(5)特殊情况的应对措施

① 当遭遇极端气候条件,气温极高时,在严格按照温控技术要求采取温控措施的条件下,预计混凝土温度仍将超过设计允许值时,应提前采取加大通水流量、降低通水温度、进行表面流水等措施进行控温。

② 合理安排施工工序、配备足够的资源进行混凝土的浇筑施工,使混凝土连续均匀上升。如混凝土的浇筑受其它施工的干扰而不得不暂停施工时,应加强对混凝土的表面保护。

③ 雨季施工时,应及时了解天气预报,合理安排施工,增加骨料含水率测定频次、及时调整拌和用水量、做好雨季施工准备工作,浇筑仓面应有防雨措施并备有不透水覆盖材料。

④ 在下雨天进行浇筑时,应适当减少混凝土拌合用水量和出机口混凝土坍落度;加强仓内排水和防止周围雨水流入仓内;做好新浇筑混凝土面尤其是接头部位的保护工作。

4.3通水冷却措施
在各期通水冷却中,应对各种典型浇筑块的温度进行全过程的跟踪,建立温度~时间过程线,进行反馈复核,分析总结经验,用以指导以后混凝土的温度控制。

(1)一期通水冷却

一期通水冷却分为控温和降温两个阶段。控温阶段要求将混凝土最高温度控制在设计值Tm以内;降温阶段要求降混凝土温度降低至一期冷却目标温度TC1。主要控制点:最高温度Tm、降温速率、一期冷却目标温度TC1、温度回升。

(2)中期通水冷却

中期冷却目的在于控制混凝土一期冷却结束后的温度回升,通过中期的缓慢降温,降低混凝土二期冷却时的降温幅度。中期冷却要求将混凝土温度降低至中期冷却目标温度T2,主要控制点:一期冷却目标温度T1、温降速度、中期冷却目标温度T2。

(3)二期通水冷却

根据温度控制目的分为二期冷却降温、控温、灌浆三个阶段: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Td;控温阶段要求将混凝土温度维持在设计封拱温度Td附近;灌浆阶段要求将混凝土温度维持在设计封拱温度Td附近,使混凝土温度满足接缝灌浆要求。主要控制点:设计封拱温度Td、温度变化幅度、降温速率、温度梯度。

5结语

(1)锦屏一级大坝亚博88app量大,工期紧张,必须进行全年施工才能实现进度目标,为保证高温条件下施工,采取优化配合比,隔热,仓面喷雾降温,及时平仓、振捣,覆盖保温被、通水冷却、表面保护等一系列措施,以达到保温、保湿、减少覆盖时间、降低浇筑温度、控制最高温度的目的。

(2)连续、快速施工,是保证施工质量,控制温度的有效措施。

作者简介:

马福军(1979-),男,河南信阳人,项目亚博88app部副主任,助理亚博88app师,从事水电亚博88app施工技术与管理工作。