余剛，許繼剛

(1.中國水利水電建設(shè)工程咨詢中南公司，湖南長沙 410014;2.國電大渡河深溪溝水電有限公司，四川漢源 625300)

1 工程概況

深溪溝水電站位于四川省甘洛縣和漢源縣境內(nèi)，是大渡河干流22級(jí)梯級(jí)規(guī)劃中的第18級(jí)電站，電站開發(fā)方式為河床式，自左至右依次布置有3孔泄洪閘、1孔排污閘、河床式廠房和兩條泄洪沖沙洞(與導(dǎo)流洞結(jié)合)等建筑物。左岸3孔泄洪閘沿壩軸線總長43 m，廠房建筑物位于河床及右岸，總長211 m，分4個(gè)機(jī)組壩段、右岸接頭壩和窯洞式安裝間;壩寬90 m，順?biāo)鞣较蛞来畏譃樯嫌螕跛畨?、主機(jī)間、下游擋水壩三個(gè)壩塊，每個(gè)壩塊寬度相當(dāng);廠壩混凝土(含基礎(chǔ)回填)總澆筑方量約為103.5萬m3。據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳举Y料統(tǒng)計(jì)，壩區(qū)多年平均氣溫17.7℃，極端最高氣溫40.9℃，極端最低氣溫 －2.9℃，多年平均相對(duì)濕度68%，最大風(fēng)速14.3 m/s。

該工程所澆筑的混凝土主要以C20三級(jí)配和C25三級(jí)配混凝土為主，其中流道以下為C20W8三級(jí)配、尾水頂板和機(jī)窩二期混凝土為C25W6二級(jí)配或三級(jí)配，閘墩為C20W6三級(jí)配，填塘混凝土為C15和C20碾壓混凝土。

該工程所處地域冬季極端最低氣溫為－2.9℃，冬季平均氣溫滿足混凝土常溫澆筑要求，筆者主要分析了高溫季節(jié)混凝土澆筑的溫控細(xì)節(jié)和要點(diǎn)。

2 大壩混凝土溫控參數(shù)

深溪溝水電站結(jié)構(gòu)形式較為復(fù)雜，溫控方案采用ANSYS有限元軟件進(jìn)行建模計(jì)算，選用空間六面體八節(jié)點(diǎn)等參元剖分網(wǎng)格，基巖各面按絕熱邊界處理;壩體縱縫面按絕熱邊界處理?；鶐r底面加全約束，基巖垂直四個(gè)面加法向約束，壩體左右岸、上下游面為自由面。計(jì)算分層厚度為基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)1.5 m，弱約束區(qū)2 m，非約束區(qū)3 m。通過計(jì)算論證，為控制混凝土水化熱的溫度回升，除控制混凝土從出機(jī)口至澆筑完畢的溫度外，在混凝土內(nèi)部鋪設(shè)冷卻水管并通冷卻水進(jìn)行后期冷卻。

2.1 混凝土澆筑參數(shù)

深溪溝水電站混凝土砂石骨料生產(chǎn)系統(tǒng)與混凝土澆筑點(diǎn)距離3.7 km。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，高溫季節(jié)混凝土拌合物出機(jī)口溫度不超過12℃，混凝土運(yùn)輸至入倉溫度允許回升5℃，即混凝入倉混凝土溫度不得超過17℃;冬季混凝土澆筑施工在常溫條件下進(jìn)行。

2.2 混凝土通水參數(shù)

通水管采用柔韌性能較好的PE管，鋪設(shè)冷卻水管的方式和間排距根據(jù)混凝土分層厚度不同而不同?；炷翆雍?.5～2 m時(shí)，冷卻水管鋪設(shè)間排距為1.5 m×1.5 m;混凝土層厚超過2 m時(shí)，冷卻水管鋪設(shè)間排距為1 m×1 m或在混凝土澆筑1.5 m后鋪設(shè)第二層間排距1.5 m×1.5 m的冷卻水管。

冷卻水抽用基坑集水井水面3 m以下的滲水，冷卻水進(jìn)水口溫度不超過17℃，通水量為36 L/min，每24 h更換進(jìn)、出水口一次，每個(gè)倉位通水冷卻時(shí)間為21 d，只進(jìn)行一期通水冷卻，在達(dá)到通水時(shí)間后對(duì)冷卻水管灌注水泥漿封閉。

3 大壩混凝土澆筑溫控措施和要點(diǎn)

3.1 混凝土拌合

混凝土拌合控制是施工階段溫控過程的首要任務(wù)，生產(chǎn)的成品砂石骨料必須堆放在搭設(shè)有防曬棚的場所，以防止陽光照射造成骨料溫度過高?；炷涟韬线^程采用風(fēng)冷、水冷、冰冷等措施控制混凝土出機(jī)口溫度，即采用風(fēng)冷砂石骨料;拌合用水使用經(jīng)過降溫處理的低溫水，在計(jì)算用水量后，加入冰塊以降低拌合物的出機(jī)口溫度。

混凝土拌合過程中，要對(duì)骨料的風(fēng)冷時(shí)間、拌合用水溫度、加冰量、拌合時(shí)間等環(huán)節(jié)控制到位，過程中需要及時(shí)對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行溫度測(cè)試，并根據(jù)測(cè)試結(jié)果及時(shí)調(diào)整拌合參數(shù)，以滿足混凝土出機(jī)口的溫度要求。

3.2 混凝土運(yùn)輸

深溪溝水電站砂石骨料生產(chǎn)、混凝土拌合系統(tǒng)至混凝土澆筑點(diǎn)的距離較長，混凝土運(yùn)輸至澆筑點(diǎn)后經(jīng)過門塔機(jī)吊入澆筑倉內(nèi)。如何保證混凝土在運(yùn)輸過程中的溫度回升不超過允許值是溫控的難點(diǎn)。結(jié)合該工程混凝土澆筑的施工特點(diǎn)，混凝土運(yùn)輸采用20 t廂式自卸車運(yùn)輸。現(xiàn)場使用門塔機(jī)垂直吊罐入倉，此種運(yùn)輸方式影響混凝土溫度回升的主要因素有:

(1)車輛裝車前，在拌合樓排隊(duì)等候時(shí)受陽光照射導(dǎo)致箱體溫度升高，據(jù)檢測(cè)，夏季車輛在光照下排隊(duì)時(shí)間較長，箱體的溫度可達(dá)到35℃～40℃甚至更高，混凝土裝車后會(huì)直接導(dǎo)致溫度快速升高;

(2)廂式車輛在高溫季節(jié)受陽光直射，混凝土溫度回升較快，且車內(nèi)混凝土表面水分蒸發(fā)量較大;

(3)車輛到達(dá)澆筑點(diǎn)后需盡快入倉澆筑，若有其他因素影響，停留時(shí)間過長，溫度回升也會(huì)超過允許值。

針對(duì)上述問題，施工過程中采取了以下方法予以解決:

(1)該工程運(yùn)輸路線上距混凝土拌合站約600 m處有一條隧洞，在夏季施工時(shí)，排隊(duì)的車輛在洞內(nèi)等候，從而避免了陽光照射車體的時(shí)間過長，有效地解決了車廂溫度過高的問題;

(2)對(duì)車輛廂體制做遮陽篷，混凝土運(yùn)輸過程使用遮陽篷覆蓋，防止陽光直接照射混凝土，從而解決了混凝土在運(yùn)輸過程中溫升較快的問題;

(3)加強(qiáng)施工組織管理力度，加強(qiáng)門塔機(jī)等設(shè)備的檢修力度，確?；炷吝\(yùn)輸至現(xiàn)場后能在最短的時(shí)間內(nèi)入倉澆筑，避免其停留時(shí)間過長而引起混凝土溫升超標(biāo)。

3.3 混凝土澆筑

混凝土倉內(nèi)澆筑溫度控制是整個(gè)溫控過程的中間環(huán)節(jié)。由于該工程混凝土澆筑工期緊，強(qiáng)度高，將混凝土澆筑時(shí)間安排在早晚或夜間是不現(xiàn)實(shí)的，為此，如何保證澆筑倉位內(nèi)混凝土溫度回升快也是控制的難點(diǎn)。該工程在混凝土澆筑過程中采取的降溫措施有:

(1)使用噴霧機(jī)進(jìn)行人工造霧，以降低小范圍內(nèi)的大氣溫度;

(2)澆筑期間即開始通冷卻水對(duì)混凝土進(jìn)行通水冷卻;

(3)混凝土入倉后及時(shí)平倉、振搗;

(4)陽光照射時(shí)段，使用保溫隔熱材料對(duì)澆筑的混凝土進(jìn)行覆蓋，澆筑時(shí)，根據(jù)情況揭開澆筑部位，澆筑后又及時(shí)覆蓋，防止陽光直射混凝土。

3.4 混凝土后期養(yǎng)護(hù)

高溫季節(jié)混凝土澆筑溫控的后期養(yǎng)護(hù)也是溫度控制的重要環(huán)節(jié)。后期養(yǎng)護(hù)主要以混凝土內(nèi)部通水冷卻和混凝土表面灑水養(yǎng)護(hù)為主。為保證混凝土澆筑后的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，主要采取的措施和控制要點(diǎn)有以下幾點(diǎn):

(1)冷卻水的取水點(diǎn)合格，不允許使用溫度超過17℃的取水點(diǎn)。該工程所使用的基坑滲水水溫較低，滿足溫度要求;

(2)取水點(diǎn)較遠(yuǎn)時(shí)，對(duì)通水主管使用隔熱材料覆蓋、包裹，防止由于陽光照射引起水溫回升;

(3)使用較大功率的抽水泵統(tǒng)一供應(yīng)冷卻水。供應(yīng)高程較高時(shí)，在供水管路上設(shè)置增壓泵，以保證通水量;

(4)保證通水冷卻的時(shí)間，每天更換進(jìn)、出水口，利用冷卻水的出水對(duì)混凝土表面進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù);

(5)按時(shí)采集進(jìn)水口和出水口的冷卻水溫度，及時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整理，根據(jù)分析結(jié)果，制定改進(jìn)措施。

4 大壩混凝土溫控效果及分析

在深溪溝水電站大壩混凝土澆筑過程中，現(xiàn)場檢查和該工程引用的光纖測(cè)溫技術(shù)檢測(cè)結(jié)果表明，主體大壩混凝土后期水化熱溫度回升值在允許范圍內(nèi)，通過對(duì)整個(gè)混凝土澆筑過程進(jìn)行嚴(yán)格控制，混凝土溫控取得了顯著效果。從大壩混凝土澆筑完成至今，壩體尚未出現(xiàn)溫度裂縫，再次在水電行業(yè)創(chuàng)造了“無縫大壩”的工程奇跡。

分析深溪溝水電站混凝土澆筑溫控的成功經(jīng)驗(yàn)，有以下幾點(diǎn)值得總結(jié):

(1)混凝土原材料中的砂石骨料為邊坡開挖料，巖性為白云質(zhì)灰?guī)r。灰?guī)r適合用做混凝土骨料，水泥采用的是低熱水泥。

(2)混凝土澆筑分層厚度和間歇時(shí)間合適，并根據(jù)層厚適當(dāng)調(diào)整冷卻水管的間排距。

(3)混凝土配合比合適。

該工程使用的混凝土典型配合比見表1。

表1 典型混凝土配合比參數(shù)表

(4)通過嚴(yán)格控制出機(jī)口溫度，減小運(yùn)輸過程中的混凝土溫度回升，加強(qiáng)澆筑過程的溫度控制，保證養(yǎng)護(hù)階段的內(nèi)部通水、外部灑水養(yǎng)護(hù)時(shí)間和質(zhì)量，最終控制了混凝土的內(nèi)部水化熱過高，減小了混凝土內(nèi)外溫差，有效避免了混凝土溫度裂縫的產(chǎn)生。

5 結(jié)語

深溪溝水電站工程混凝土澆筑具有工期緊、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，在這種施工條件下，要使混凝土溫控達(dá)標(biāo)，施工中的各環(huán)節(jié)和細(xì)節(jié)控制就顯得尤為重要。通過該工程混凝土溫控的成功案例可以看出，溫控需從選擇方案入手，選擇合適的混凝土澆筑層厚和配合比，控制過程貫穿于拌合、運(yùn)輸、澆筑、后期養(yǎng)護(hù)等全過程，過程中及時(shí)檢查分析影響混凝土溫度的因素，積極主動(dòng)采取相對(duì)應(yīng)的控制措施，尊重科學(xué)，注重細(xì)節(jié)，才能取得較好的效果。