高薄拱坝混凝土施工温度控制及防裂措施浅析.pdf

2 0 1 4年第 2期 高薄拱坝混凝土施工温度控制及防 裂措施浅析 张乃 盛 ( 寿宁县水利局 ，福建 寿宁3 5 5 5 0 0 ) 摘要 ：大体积混凝土施工中，因温差引起 的裂缝对坝体的抗渗和结构安全极为不利。该文以寿 宁牛头山水电站拦河大坝为例，介绍高薄拱坝混凝土施工温度控制及防裂措施，供参考。 关键词：高薄拱坝；温度控制；裂缝；牛头山水电站 中图分类号： T V 5 4 3 ． 6 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 2— 3 0 1 1 ( 2 0 1 4 ) 0 2— 0 0 6 6— 0 2 1 工程概况 寿宁牛头山水电站拦河大坝现为福建省最高的 双 曲混凝 土薄 拱 坝，最 大 坝 高 1 0 8 m，坝顶 弧 长 3 0 7 ． 2 m，最大底宽 2 5 ． 0 m，坝顶高程 3 4 3 ． 0 m，建 基面高程 2 3 5 ． 0 m。大坝共分 1 5个坝段 ，设 1 4道 横缝 ；三条坝体廊道设在 7 、8 、9 坝段 ，高程分 别为 2 4 0 m、2 7 2 m、3 0 7 m；高程 2 4 6 ． 5 m至高程 3 5 4 ． 5 m布置 3孔 58 m的导流底孔 ；在 7 一1 0 坝段 ，高程 3 1 6 ． 1 2 m以上布置 5孔溢洪道 ，孔宽 9 m，堰顶高程 3 3 0 ． 0 m。 大坝混凝土总量 3 0 ． 6万 m 。坝体混凝土采用 四级配，砂用人工砂 ，骨料最大粒径 1 5 c m。 2 大坝施工设计温度控制标准 ( 1 )浇筑温度。基础强 约束区 ( I区，距基岩 0 ． 2 L以内，L为浇筑块长边长度 ，下 同)混凝土浇 筑温度冬季不 能超过 1 9 c c，7—9月不 能超过 1 7 ℃；一般约束 区 (Ⅱ区，即 0 ． 2 L～0 ． 4 L以内)混 凝土浇筑温度冬季不能超过 2 2℃ ，7～9月不能超 过 2 0℃；非约束 区混凝 土浇筑温度冬季不 能超过 2 2℃ ，7～ 9月不能超过 2 0℃。 ( 2 )封拱灌浆温度。坝体分为五层，分别为 2 3 5 ～V 2 5 0 m 、 V 25 0 ～ 2 65 r n、 V 2 65 ～V 2 9 0 m、V 2 9 0～V 3 3 0 m和V 3 3 0～V 3 4 3 m，封拱温 度 自下 而上 分别 为 1 2 、1 3℃、1 4℃ 、1 5 c C、 1 6 c ( = 。 ( 3 )降温速率。冷却过程中，每层混凝土平均 温度下降速度不应超过 1℃／ d 。 收稿 日期 ：2 0 1 3— 1 2— 2 7 66 ( 4 )混凝土允许温差。基础混凝土允许温差详 见表 1 。脱离基础约束 区浇筑块上下层混凝土允许 温差为 2 0℃。坝体 内外允许温差 0 ． 0～ 0 ． 4 L范围内 为 2 2℃，大于 0 ． 4 L为 2 5℃。 表 1 拱坝基础混凝 土容许温 差 单位 ： ℃ ( 5 )坝体允许最高温度。详见表 2 。 表 2 坝体允许最高温度 单位 ： ℃ 距基础 浇筑块高程／ m 面高度 3 3 0～ 3 4 3 2 9 0 3 3 0 2 6 5～ 2 9 0 2 5 0 2 6 5 2 3 5～ 2 5 0 注 ：非约束 区混凝土最高温度不应超过 3 9 。 3 温控及防裂措施 3 ． 1 冷却水管布置 冷却系统至坝体的冷却水总管采用 +1 5 o mm钢 管外包泡沫和塑料布 ，坝 内按设计要求预埋蛇形冷 却水管 。 冷却水管间距要求如下 ：基础约束 区、廊道 浇 筑块一 般 采 用 1 ． 5 m ( 层 距 ) 1 ． 5 m ( 水 平 间 距 ) ，高温季节施工需加密至 1 ． 5 m ( 层距 ) 1 ． 0 m ( 水平间距 ) ；其它浇 筑块一 般采 用 2 ． 0 m ( 层 距 ) 1 ． 5 m ( 水平 间距 )或 1 ． 5 m ( 层距 ) X 2 ． 0 m ( 水平间距) ，高温季节施工需加密至 1 ． 5 m ( 层 距 ) 1 ． 5 m ( 水平间距 ) ；位于灌浆廊道下部打帷 幕灌浆孔的范围内，冷却水管水平间距可根据孔位 布置适 当调整 ，但最大间距应不 大于 2 ． 5 m。一般 情况下 ，一条回路冷却水管长度不大于 2 5 0 m。 3 ． 2 坝体混凝土通水冷却 为满足坝体混凝土温控要求 ，首先控制浇筑温 度 ，然后分阶段进行坝体通水冷却。混凝土 出机 口 温度控制在 1 5℃，混凝土运输车设遮阳棚 ，保证混 凝土人仓温度在 1 7 c 【 = 以内。坝体通水冷却按混凝土 浇筑龄期分为初期通水冷却 、中期通水冷却 、后期 通水冷却等三个阶段。 ( 1 )初期通水冷却。一般情况下 ，混凝土浇筑 收仓 1 2 h内进行初期通水冷却 ，高温季节可考虑在 混凝土覆盖冷却水管后即进行初期通水冷却 。通水 时间控制在 1 5—2 0 d ，通水流量在 1 6—2 2 l Jm i n 。 通水后 ，每天进 出水通水方 向互换一次 ，浇筑块 E l 降温速度不超过 1 o C。通水 1 5 d后如浇筑块温度仍 未降至 2 8 c 【 = 以下 ，需延长初期通水冷却时间 ，使坝 体平均浇筑块温度降至 2 8℃以内。 ( 2 )中期通水冷却 。初期通水冷却后立即进行 中期通水冷却，坝体中有廊道或孔洞的坝段及即将 进入冬季的坝段宜提前进行中期通水冷却。冷却时 间一般为 1 个月左右，一般采用河水冷却，河水最 低温度不应低于 7℃。通水时每天进 出水通水方向 应互换一次 ，通水流量控制在 1 8— 2 5 lJm i n 。 ( 3 )后期通水冷却。这是坝体封拱灌浆前的最 后一次冷却 ，目的是将坝体温度降至封拱灌浆温度 。 主要使用制冷水 ，水温 6～1 0 c c，河水水温能达到 要求也可以使用 。通水 时要求每天改变一次水流方 向，使混凝土温度均匀降低，通水流量控制在 1 8— 2 5 L ／ m i n ，通水期应加强温度观测。 3 ． 3 仓面喷雾管铺设 根据仓位大小 ，仓面喷雾管在仓面上架空 1～ 2 m，铺设排距 以水雾能覆盖仓面为准。喷管直径 2 5 m m，管上每隔 1 0 c m钻一直径 3～ 5 m m的喷雾孔 ， 喷管供水采用压力供水 。喷雾时 间以保证混凝土表 面温度在允许的设计 范围内为准。表面喷雾养护可 使混凝土早期最高温度降低 1 ． 5 q C 左右。 3 ． 4混凝 土表 面保护 保温材料选用聚乙烯泡沫塑料。铺设时，被保 护 的混凝土全部覆盖保温材料 ，包括仓面侧壁 、上 下游坝面。气温聚降时，孔洞及廊道口有空气对流 的通道均应封堵 ，保持混凝土浇块小环境气温不变。 在低温季节 ，为防止混凝土早期受冻，新浇混凝土 仓面及外 暴露 面应覆 盖保温 材料 被 ，并 延长 拆模 时间。 4 温控成果 由于资料不全 ，仅取 2 0 0 4年 6月、7月 5 坝段 2 6 0 ． 5 m部分初期温度值和 2 0 0 5年 1 月 5 坝段部 分高程后期温度值 ( 由大坝监测标提供 ) ，详见表 3 、表 4 。 表 3 2 0 0 4年6月、7月 5 坝段 v2 6 0 ． 5 m部分初期温度 单位 ： ℃ 表 4 2 0 0 5年 1 月 5 坝段部分高程后期温度 ( 下转第 7 7页) 67 ( 2 )根据 《 水力发电厂接地设计技术导则》 ( D L—T 5 0 9 1 —1 9 9 9 ) ，水平接地体接地电阻计算公 式如下： R = ( In 矗 + A ) 式中：P 为土壤电阻率，P = 7 0 Q ． m； L为水平接地体长度 ，L=1 2 0 m； h 为水平接地体埋设深度，h = 0 ． 8 5 m； d为接地体直径 ，d= 4 5 m m； A为水平接地体形状系数，A=1 。 计算得 R =1 ． 2 8 6 Q。 ( 3 )接地网总接地电阻。计算公式如下： l l l 百 + 计算得 R= 0 ． 6 3 Q<1 Q 通过估算可知 ，在 自然接地体接地 电阻不计 的 情况下 ，人工接地网实现 了降阻要求 。如果该站没 有可敷设水平接地 网的位置或接地 电阻计算达不到 规范要求，要考虑采用其它降阻措施。 5 结语 合理的接地系统设计是水 电站安全 、稳定运行 的保证。要根据水 电站实际情况 ，因地制宜 ，选择 合理的接地 网型式。设计 中还要结合水电站所处 的 具体区域位置 ，分析接地材料 、降阻措施在成本和 功能等方面的优缺点，通过技术 经济分析 ，优化设 计水电站的接地系统 ，以确保接地 系统 的质量 ，保 证水电站能够长久稳定地运行 。 参考文献 [ 1 ] 雷将锋 ．变 电站接地系统优化设计方法及其应 用研究[ D ] ． 长沙：湖南大学， 2 0 1 1 ： 9 9— 1 0 0 ． [ 2 ] 薛洁． 接地系统的电气特性研究[ D ] ． 北京：北 京交通大学 ，2 0 1 2 ：1 6—1 7 ． [ 3 ] 郑晖 ．发 电厂、变电站接地系统优化研究 [ D] ． 长沙 ：长沙理工大学 ，2 0 1 3 ：5 6— 5 7 ． 作者 简介 ：黄 华珍 ( 1 9 6 5一) ，女，福建 建 瓯 人 ，工程师，从事水 电站电气设备安装、技改与检 修工作。 ( 上接第 6 7页) 从上述部 分温控 成果 看 ：混 凝土 坝体 5 坝段 V 2 6 0 ． 5 m 6月部分初期最 高温度超过 3 9℃，其余 均低于 3 9 0 I = ，5 坝段后期最高温度为 1 5 ． 7℃ ，均 低于 1 6 q C，温控指标基本满足设计要求 。 寿宁牛头 山水 电站拦 河大坝运行至今 已八年 ， 未出现混凝土大面积裂缝现象 ，仅坝体表面出现局 部细裂缝 ，大坝运行稳定安全。 参考文献 工组织设计指南[ M] ．北京 ：中国水利水电出版 社 ，1 9 9 9 ． [ 2 ] 龚召熊 ，张锡 祥， 肖汉 江，等 ．水工 混凝土 的 温控与 防 裂 [ M] ．北 京 ：中 国水 利水 电 出版 社 ，1 9 9 9 ． [ 3 ] 陈福厚 ，周厚 贵 ，史振 宽，等 ．水工 混凝土施 工规范 ( D L ／ T 5 1 4 4—2 0 0 1 ) [ s ] ．北京 ：中国 电力出版社 ，2 0 0 2 ． 作者 简介 ：张 乃盛 ( 1 9 6 4一) ，男，福建 寿 宁 [ 1 ] 魏璇，蒋乃明，程卫民，等 ． 水利水电工程施 人，工程师，从事水利水电工程施工与管理工作。 ( 上接第 7 2页)五是 1 1 0 k V进线 的电气 主接线形 式。接线形式一与接线形式二适用 于机组 台数不多 的水泵站 ，前者机组为高压机组 ，后者机组为低压 机组。接线形式三与接线形式五适用 于水泵站规模 大、进线线路负载有限时，站用变互为备用 ，其 中 一 台站用变可以独立接自附近有可靠电源的变电所。 接线形式 四亦 适用 于采用低 压机组 且受 到 电网限 制时。 6 结论及建议 综上所述 ，排涝水泵站 电气主接线设计时 ，应 把握 “ 力求简单 、运行 可靠 、设备少并便 于维修 、 节约投资” 的基本原则 ，根据 当地供 电条件和用电 容量，选择供 电电源 、确定供电回路数 ，合理配电。 结合 目前电力公司运行管理 的程序要求 ，建议新建 排涝水泵站，做项目前期工作时，尽早与所在地的 电力公司联系，明确供电方案，合理确定电气主接 线形式 ，以确保整个工程图纸设计进度的要求 。 作者简介 ：林 国勇 ( 1 9 6 8一) ，男 ，福建 福 州 人 ，高级工程师，从事 电气设计工作。 7 7