浅谈某碾压混凝土拱坝混凝土温度控制

浅谈某碾压混凝土拱坝混凝土温度控制

段正威1陈锦元2

1临沧粤电能源有限公司云南临沧677000；2云南保山苏帕河水电开发有公司云南保山678000

摘要：大丫口水电站拱坝坝高95m，采用碾压混凝土浇筑，为控制混凝土入仓及浇筑后温度，必须采取严格的温控措施，合理选择混凝土施工配合比和原材料，使用喷雾机改善仓面小环境，采用预埋冷却水管进行冷却通水降温等一系列措施，较好的解决了碾压混凝土的温控和防裂问题，为碾压混凝土高薄拱坝建设积累了经验。

关键词：拱坝；碾压混凝土；温控；措施

1、工程概况

大丫口水电站位于云南省临沧市镇康县南汀河流域的南捧河上。坝址距镇康县南伞镇26km，距昆明市728km。大丫口水电站正常蓄水位650m，死水位630m，正常蓄水位以下库容为1.6亿m³，死水位相应库容0.7亿m³，调节库容0.91亿m³，水库具有不完全年调节性能，电站装机3台，总容量102MW，多年平均发电量4.6亿kW•h。

按照设计要求，对碾压混凝土和常态混凝土全部要进行冷却通水，通水采用天然河水或制冷水，冷却水管为HDPE塑料管，管径φ32mm。

2、碾压混凝土温控标准

大丫口大坝冷却通水主要为降低大坝内部混凝土温度，防止产生温度裂缝以及满足大坝封拱要求的设计温度。拱坝封拱温度应根据运行期水库水温和外界气温计算坝体运行期的稳定温度场，根据稳定温度场确定设计封拱温度。在坝体内部埋设冷却水管通过制冷水将坝体冷却到设计封拱温度后再进行接缝灌浆，保证拱坝运行期不受温度下降而产生额外温度应力。封拱温度沿高程分布详见表1。

表1坝体封拱温度单位：℃

3、混凝土冷却通水施工工艺

3.1冷却水系统布置

大坝冷却水采用在右坝肩布置集水池、大坝上游或下游河床处抽取流动的河水至集水池，在低温季节直接从水池连接至大坝冷却通水系统，高温季节在右坝肩架设的制冷机组对天然河水进行冷却至6-10℃，然后经冷却通水系统至大坝内部冷却水管。

3.2坝内冷却水管布置

大坝碾压混凝土浇筑采用平层或斜层通仓浇筑的方法进行施工，冷却水管采用φ32mm的HDPE塑料管，高温季节浇筑的坝段基础强约束区、高温季节浇筑的基础约束区上游二级配碾压混凝土以及导流底孔周边常态混凝土冷却水管为1.0m×1.5m，其余部位混凝土冷却水管采用1.5m×1.5m。冷却蛇形管距离上、下游混凝土表面1.0m～1.5m埋设；冷却蛇形管应垂直于水流方向布置，进出口处水管水平间距和垂直间距不小于1.0m。单根水管的长度不大于300m，蛇形布置。同层各管圈必须同时通水冷却，同时结束，禁止出现不同步冷却的情况。冷却蛇形管布置在每个浇筑层的底部。冷却蛇形管不允许穿过各种缝及各种孔洞，并保证水管在施工中不破损。在进行接触灌浆或固结灌浆时，若需要在已浇筑仓面打孔，冷却水管应准确定位，并作详细记录，以防止仓面打孔破坏。在每一单独冷却水管铺设完成时，上部混凝土进行覆盖后及时进行通水检查，发现问题，要及时进行处理。

3.3冷却通水基本要求

冷却水管布设完成后，混凝土覆盖后开始通水进行冷却。通水冷却分为一期、中期、二期，各期按技术要求进行通水冷却。

在混凝土浇筑前冷却水管中应通不低于0.18MPa压力的循环水通水检查。浇筑时用压力表及流量计同时指示混凝土浇筑期间的阻力情况；支管及冷却蛇形管均应编号标识，并做详细记录；冷却水应保持干净，无泥浆和岩屑，且必须满足冷却机组对水质的要求；通水冷却过程中应对通水情况进行记录；测量混凝土内部温度采用闷水测温，闷水测温用压缩空气将管内积水缓慢吹出，不能用江水或制冷水赶水。用水桶盛水测温，选定层的每根水管单独测量，每根水管的水温取多桶水温的平均值作为测量结果。闷温时间根据不同间距水管分别为3～4小时和4～5小时

3.4一期通水冷却

混凝土下料浇筑覆盖后即开始第一期通水冷却。一期通水冷却蛇形管进口参考水温为12℃～15℃。一期通水时间不少于20天，通水流量控制在1.2m³/h～1.8m³/h。前10d采用较大通水流量，控制混凝土降温速率不超过1℃/d；10d后通水流量适当减小，不大于0.8m³/h～1.2m³/h，控制混凝土降温速率不超过0.5℃/d，水流方向每24h变换一次。

坝体混凝土一期通水冷却结束的标准是：基础结束区（含垫层）混凝土温度降至22℃～24℃，非约束区混凝土温度降至24℃～26℃。一期通水冷却准备结束时进行闷水测温，以确定冷却效果是否达到要求。若未达到要求应继续通水，直至达到要求为止。

一期冷却进口水温与混凝土最高温度之差不超过20℃。一期通水冷却结束后，冷却水管应妥善保护，防止堵塞和损毁。

3.5中期通水冷却

为控制冬季混凝土内部最高温度满足内外标准的要求，减少冷击及二期冷却降温幅度，在进入11月以前，需对当年3月～10月浇筑的坝体混凝土进行中期通水冷却。中期冷却需将混凝土内部温度降至19℃～21℃，要求每年11月30日前完成中期通水冷却。

中期通水前对每个蛇形管回路进行通水检查，以了解其通畅情况。通水检查后，进行一次普遍的测温，以确定混凝土中期冷却前的起始温度；中期通水前可采取间歇通水措施，先通水3天～5天后闷温7天，视闷温结果在决定以后通水时间，积累经验后根据实际情况进行适当调整。中期冷却参考水温15℃～18℃，通水流量不大于1.2m³/h，控制最大降温速率不超过每天0.5℃。

3.6二期通水冷却

二期通水冷却的目的是使坝体混凝土温度达到设计要求的封拱灌浆温度。二期通水前对每个蛇形管回路进行通水检查，以了解其通畅情况。通水检查后进行一次普遍的闷水测温，以确定混凝土二期冷却前的起始温度。

同一批次进行二期冷却的范围应该包括：拟灌区、盖重区和过渡区，同一批次同时进行二期冷却的高程不小于25m。拟灌灌区上部至少两个灌区的坝块一般也需同时冷却，灌区温度应沿着高程方向有适当的梯度，详见表2：

表2各二期冷却区域通水冷却表

注：一个灌区高度一般为6m～10m，具体部位灌区高度详见相应坝段相应部位接缝灌浆分区图。

同一批二期冷却的坝段，同一坝段内二期冷却范围内的冷却管圈应同时开始二冷，即相邻坝段通水开始时间相差不超过1天。二期冷却时应连续通水，严格控制各二期冷却区降温速率，二冷过程中过渡区和盖重区之间的温差始终不应大于二期冷却结束时两者之间的温差。进行二期冷却的混凝土的龄期不少于90d。

二期冷却蛇形管入口处水温为10℃～12℃，二期冷却进口水温与混凝土最高温度之差不超过15℃。每一批次混凝土二期冷却后，二冷区混凝土必须进行闷水测温，以了解二期通水效果。未达到设计封拱温度的灌区，应继续通水直至达到要求为止。

4、其他温控措施

大丫口水电站混凝土温控过程是一个复杂的系统工程，对涉及坝体温控的施工，指派专人进行全过程跟踪负责。除了通水冷却外，还从混凝土出机口温度、入仓温度、浇筑温度、养护和保温等各环节进行控制，确保混凝土内部温度满足设计要求。

（1）严格控制浇筑块最高温度是做好温控防裂工作的直接目标。严把材料关，优化混凝土配合比设计，降低水化热，提高混凝土抗裂能力。

（2）控制出机口温度和浇筑温度，主要采取了下列措施：1）混凝土拌合按照监理工程师审批的混凝土配料单进行配料；2）散装水泥运至工地的入罐最高温度不超过65℃。3）控制混凝土细骨料的含水率在6%以下，且含水率波动幅度小于2%。堆料仓及钢板料仓均设钢桁架屋顶遮阳措施，并采取制冷水拌制混凝土等措施以降低混凝土出机口温度。

通过运输汽车搭设遮阳棚，仓面喷雾、覆盖隔热被等措施，控制混凝土的浇筑温度。

（3）混凝土运输过程温度控制

在运输混凝土前安排专人对混凝土运输设备进行喷雾或冲洗预冷。运输道路优选最短路径，缩短运输时间，同时采用车辆遮阳措施，减少混凝土在运输途中的温度回升。

合理安排混凝土运输车辆，加快混凝土入仓速度，避免等料时间过长，减少仓内浇筑坯料覆盖前的暴露时间。加强混凝土运输途中温度监测，加强混凝土运输、浇筑设备保养和维修，减少设备故障率，保证混凝土浇筑连续进行，防止混凝土超温。

（4）混凝土浇筑温度控制

浇筑前，仓内标明混凝土分区范围，严格控制浇筑层厚在设计允许范围内。在安排施工时尽量安排在低温时段施工，如无法避开高温时段（特别是碾压混凝土连续上升时），采用2.0cm厚EPE卷材（或其他保温材料）边浇边覆盖，浇筑新混凝土时揭开保温被，待振捣完后再盖上，直至收仓。施工时根据仓面大小将保温材料用彩条布联结成较大面积的条块，以减少太阳辐射引起混凝土失水现象。

高温时段施工，混凝土浇筑时根据仓内面积大小需要安装4～6台喷雾机，高温时段保证连续喷雾，在局部位置采用人工手持喷雾装置的方式对仓面进行局部喷雾增湿处理。在大风、干燥气候条件下施工时，加强仓面喷雾工作及其喷雾效果，以达到降低仓面小环境气温，增加仓面空气湿度，控制混凝土浇筑过程中的混凝土温度随外界气温回升的速度。仓面喷雾必须呈雾状，雾滴直径控制在40～80μm，避免小水珠出现而形成积水使整个仓面始终保持湿润，确保雾化后小环境内的温度比气温低3～5℃。

（5）加强混凝土表面保护及养护

碾压混凝土施工按规范要求在日平均气温3℃～25℃情况下进行，当日平均气温高于25℃时，必须采取防高温和防日晒的施工措施，使施工仓面内气温控制在25℃以下。高温季节浇筑碾压混凝土需要采取仓面喷雾措施，喷雾能覆盖整个仓面，使仓面始终保持湿润。

碾压混凝土采用薄层碾压连续上升的方式进行，当连续碾压完一个浇筑层后，需加强混凝土的湿养护，养护时间不少于28d（上部覆盖混凝土除外），避免养护面干湿交替。对上下游混凝土面及暴露的侧面采用淋水养护降温，以利于表层混凝土散热，减小内外温差产生的力。

5、结语

混凝土坝施工中的温控措施是保证混凝土质量的一个关键环节，在施工中一定要引起足够的重视。大坝混凝土通水冷却降温工作是工程的重点控制对象，并受到了参建各方的高度重视，大丫口大坝工程实行了严格有效的通水冷却降温措施，在大坝混凝土一、二期冷却环节派专人通水和间隔时段测量回水温度，通过对大丫口大坝冷却通水后的观测记录进行对比，基本达到了设计目标，确保封拱灌浆目标温度按期实现，也为后续同类工程的施工提供了借鉴经验。

参考文献：

[1]中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司《大丫口水电站坝拱坝混凝土原材料及温控技术施工要求》[R]昆明中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司2013

[2]中国水利水电第十四工程局有限公司《大丫口水电站首部枢纽土建工程施工自检报告）》[R]昆明中国水利水电第十四工程局有限公司2018

[3]孙坚勇.碾压混凝土重力坝高温季节施工温控技术探讨[J].福建水力发电，2017（2）：47-49.