三里坪碾压混凝土拱坝混凝土温度控制设计.pdf

第 4 3卷 第 6期 2 0 1 2 年 3 月 人 民 长 江 Ya n g t z e Ri ve r Vo 1 43 No 6 M a r ， 201 2 文章 编号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 2 ) 0 6 0 0 4 50 3 三里坪碾压混凝土拱坝混凝土温度控制设计 杨 谢 芸 陈 浩 ( 长江勘测规 划设 计研 究有限责任公 司 施工设 计处 ， 湖北 武汉 4 3 0 0 1 0 ) 摘要 ： 三里坪拱坝 最大坝高 1 4 1 m， 厚 高比仅 0 1 7 ， 属薄拱 坝。根 据拱坝 结构特 点及施 工工艺 水平 ， 提 出了合 理的混凝 土温度 控制标准及防裂措施 ， 具体为 ： 混凝土 内外温差控制在 l 6 一l 8 之 间 ， 常 态混凝 土取 上限 ， R C C混凝土取 下限 ； 合理控制混凝 土浇筑层厚和层间 间歇 时间， 合理 安排施 工程序 ， 通水冷却 ， 做好 混凝土表 面保护 。介 绍 了设计过程 ， 可供 同类工程参考。 关键词 ： 温度控制 ；混凝土浇筑 ；双曲拱坝 ； 三 里坪 电站 中 图法 分 类 号 ：T V 4 3 1 文 献标 志 码 ：A 三 里 坪 水 利 水 电枢 纽 大 坝 为 碾 压 混 凝 土 双 曲 拱 坝， 坝顶高程 4 2 0 m， 最大坝高 1 4 1 m， 坝身布置 3个泄 洪表 孔 和 2个 泄 洪 中孑 L ， 混 凝 土工 程 量 为 4 4 8万 m 。 大坝采用 4条横缝和 1条诱导缝的组 合方 案， 将 坝体 分 成 6个 坝 段 ， 坝 段 宽 度 从 左 至 右沿 坝 轴 线 分 别 为 5 1 4 9， 5 0 O 0， 5 7 6 0， 4 2 7 6， 4 1 O 0 m 和 4 1 7 6 m。 1 混凝土原材料及 主要设计指标 1 1主要原材料 水泥 。采 用 强度 等级 为 4 2 5的 中热 硅 酸盐水 泥 。 为控制混凝土自生体积变形 ， 水泥 中氧化镁含量控 制 在 3 5 一 5 之 间 。 粉煤灰。优先采用 I级粉煤灰 ， 当灰源不足时 ， 使 用 级灰 ， 同时要 求在 结 构 混 凝 土 中粉 煤 灰 掺量 不 超 过 2 0 ， 抗 冲磨 混 凝 土 不超 过 1 5 ， 碾压 混 凝 土 不 超 过 6 0 。 骨料 。采 用灰 岩加 工 的人 工骨 料 。 外加剂。选用具有掺气、 缓凝 减水等复合型外加 剂 。 1 2主要设计指标 大坝混凝土主要设计指标见表 1 。 表 1 混凝土主要设计指标 注 ： 碾 压 混凝 土设 计 龄 期 为 9 0 d 。 2 温度控制标 准 2 1 基础 允许温差 三 里坪 水 电站大 坝混 凝 土基 础允许 温 差标 准见 表 2和表 3 。 表 2常态混凝土基础允许温 差 2 2上 下 层 温 差 控 制 当下层混凝土龄期超过 2 8 d成为老混凝土时， 应 收稿 日期 ： 2 0 1 2一O 1 1 l 作者简介 ： 杨谢芸 ， 女 ， 高级 工程 师， 主要从事水利水 电工程施 工设 计工作。E ma i l ： y a n g x i e y u n c j w s j y c o m c n 46 人 民 长 江 控 制上 、 下层 新老 混 凝 土 之 间 的温 差 。 当连 续 上 升且 浇 筑高 度大 于 0 5 ( 为 浇筑 块长 边尺 寸 ) 时 ， 允 许老 混凝土面上下各 4范围内上层混凝土最高平均温 度 与新 混凝 土 开 始 浇 筑 时 下 层 实 际 平 均 温 度 之 差 为 1 6 c =1 8 ， 常 态 混 凝 土取 上 限 ， R C C取 下 限 。浇 筑 块侧面长期暴露时 ， 或上层混凝土高度小于 0 5 L或 非连 续上 升 时应提高 上下 层温 差控 制标 准 。 表 3 碾 压 混 凝 土 基 础 允 许 温 差 注 ： 高度 00 2L为 基 础 强 约 束 区 ， 0 2 0 4 L为基 础 弱 约束 区 ， L为 块 体 长 边尺 寸 。 2 3混凝 土内外温差标准 为降低混凝土温度梯度 ， 防止产生表面裂缝 ， 混凝 土 内外 温差 也控制 在 1 6 1 8 之 间 ， 常态 混 凝 土取 上 限 ， R CC取下 限 。 2 4 设计 允许最 高温 度 大坝混 凝土设 计 允许最 高 温 度见 表 4 。对 于 老 混 凝 土 约束 区和 陡坡 、 填 塘部 位 ， 混凝 土温 控标准 应适 当 提 高 。 表 4 混凝土设计允许最高温度 。 C 3 温度控制措施 在 制定三 里坪 拱 坝 温 度控 制 措 施 前 ， 对 施 工 期最 高温度和温度应力进行了仿真分析 ， 以拱冠梁剖面为 例 ， 得到施工期最高温度为 ： 坝顶部的常态混凝土浇筑 层为一个高温区 ， 最高温度达 3 0 1 ； 坝体 另一 个高 温区发生在高程 3 2 7 3 3 8 m处 ， 最高温度达3 0 2 1 o C； 坝体上 游侧 和下 游侧 的温度 较 内部 高 。 施 工期 温 度应 力 为 ： 对 于 在 2 0 0 8年 6 9月 份 浇 筑的上游坝面中间溢流坝段约 3 2 73 3 8 m高程处坝 体部位 ， 温度应力在 当年冬季达到 1 6 11 8 7 MP a ； 上游坝面高程 3 3 8 3 5 1 m坝肩处 ， 在后期通水结束时 段达到的最大值约为 2 1 42 4 7 MP a ； 上游坝面高程 4 0 2 3 4 2 0 IT I 坝肩处 ， 在后期通水结束 时段达到的最 大值 约 为 1 0 8 1 3 4 4 MP a ； 上游 坝 面 的其 他部 位 ， 蓄 水前 达到 的最 大值 ， 约为 0 0 21 0 8 MP a 。 在 2 0 0 8年 6 9月 份浇 筑 的下游 坝面 中 间溢 流坝 段约 3 2 73 3 8 m高程处 ， 坝体部位也产生了大的拉应 力 ， 其 值 为 1 5 01 7 4 MP a 。 3 1 合理分缝分块 根据三里坪拱坝坝体结构布置情况和拱坝应力分 布 ， 为减小温度应力对坝体的不利影响， 防止温度裂缝 的发 生 ， 经研究 ， 拱 坝结 构分 缝采用 4条横缝 和 1条 诱 导缝 的组 合方 案 ， 将 坝体 分成 6个 坝段 ， 坝段 宽度 从 左 至右沿坝轴线分别为 5 1 4 9 ， 5 0 ， 5 7 6 ， 4 2 7 6 ， 4 1 0 m 和 4 1 7 6 r n 。 其 中 ， 中 间坝 段 2 ， 3号 横 缝 考 虑 到 施 工 期 坝体 挡水 度汛 ， 采取 了在 高 程 3 4 5 m 以下 布置 诱 导 缝 ， 以上布 置横缝 的组 合形 式 。 溢流坝段轴线长 5 7 6 m， 采用 常态 混凝土浇筑 ， 在 2号表孔 中间增设 6号缝 ， 缝起点高程 3 8 6 0 m， 分 成两个灌区， 下设并缝钢筋 ， 闸门的支撑梁采用预 留宽 槽 ， 然 后浇 筑混凝 土 。 3 2控制混凝土浇筑温度 ( 1 )严格 控制 混凝 土运输 时 间和仓 面浇 筑 坯覆 盖 前的暴露时间， 混凝土运输设备上应安装遮阳保温设 施 ， 并减 少转 运次 数 ， 使 高温 季节混 凝 土 白出机 口至仓 面浇筑坯被覆盖前温度满足浇筑温度要求。低温季节 1 1 月 至次年 3月 混凝 土浇 筑可 采 用 自然 入 仓 ； 在 采 取 仓面喷雾 、 初期通水冷却等温控措施条件下 ， 高温季节 或较高温季节 昆 凝土浇筑温度不宜超过表 5建议值 。 表 5 混 凝 土 浇 筑 温 度 建 议 值 堡 壁 圭堕 堡 ! ： ! 堕 堡 ： ! ： ! 壹 堡 ! ： ! ! 堕 矍 ! ： 4 ， 1 0 月4 2 0 4 1 7 4 1 9 4 2 3 4 2 4 5 9 月4 2 2 41 6 1 8 4 2 2 4 2 4 6 8 月4 2 4 1 5 41 7 2 l 2 4 注 ： 1 1月 到 次年 3月 混 凝 土 自然入 仓 。 ( 2 ) 在 高 温季 节 进 行 混 凝 土 施 工 时 ， 为 防 止 昆凝 土初 凝及 气温倒 灌 ， 应在仓 面设 置 喷雾设 备 ， 以 降低仓 面小 环境 的温 度 ， 同时 在 白天高 温 时 段 对 已 浇混 凝 土 表 面进行 隔热 保湿 。 3 3 合理控制层厚及 间歇期 ( 1 )混 凝土 浇筑层 厚 。常态 混凝 土基 础约 束 区一 般采用 1 52 0 m， 脱离基础 约束区一般为 1 53 m。墩墙等薄壁结构最大可采用 3 m。填塘等混凝土 深度小于 3 m的部位 ， 一般不再分层 ， 深度大于 3 m的 部 位分 层 浇筑 ， 分 层 厚 度 11 5 m。R C C一 般 采 用 3 0 i n 或 连续 浇筑 。 ( 2 )层 间 间歇时 间 。常态混 凝土 层 间间歇 时 间应 不少于 3 d ， 也不宜大于 1 0 d ， 具体见表 6 。 ( 3 )R C C可采用薄层连续铺筑 ， 每一升层高度可 第 6期 杨 谢芸 ， 等 ： 三里坪碾压混凝土 拱坝混凝 土温度控制设计 4 7 根据 施工 情 况调 整 ， 每 一 升层 之 间 间歇 期 不少 于 3 d 。 除度汛影响外 ， 最长间歇期不宜 于表 6中的上限值。 表 6混 凝 土 浇 筑 层 间 间歇 时 间 3 4合理安排施工程序 ( 1 )基础 约束 区混 凝 土 、 R C C、 表 孔 等重 要 结 构部 位 ， 应在设计规定的间歇期内连续均匀上升 ， 不得出现 薄层长间歇， 其余部位基本做到短间歇均匀上升。 ( 2 )基 础 约 束 区 混 凝 土 宜 安 排 在 1 1月 至 次 年 4 月的低温季节施工 。R C C宜安排在 1 0月至次 年 5月 气温较低季节浇筑。 ( 3 )有盖 重 的固结 灌浆 施工 应力 争 在混 凝土 间歇 期 内完成 ， 施工时间最长不宜超过 1 5 d ， 施工可分批在 不同的层面， 或在廊道内、 坝体上下游等部位进行。 3 5 通水冷却 大坝 R C C及大体积常态混凝土必须埋设冷却水 管进行初 、 中期通水冷却 ， 以削减块体最高温度和 内外 温差。冷却水管采用 内径不小于 2 8 mi l l 的高密 聚乙 烯类管材或采用内径为 2 5 mm的钢管 。 ( 1 )冷却水管布置。坝内埋设的蛇形水管一般按 1 5 m( 浇筑层厚 )2 0 I l l ( 水管水平间距) 或 2 0 m ( 浇筑 层厚 )X 1 5 m( 水 管 水 平 间距 ) 布 置 ( 基 础 混凝 土 第 1层也 应 埋 设 冷 却 水 管 ) ， 埋 设 时要 求 水 管 距 坝 面 1 5 2 0 m， 水管距接缝面 、 坝 内孑 L 洞周边 1 0 1 5 m， 单根水管长度不宜大于 2 5 0 i n 。 ( 2 )通水要求 。初期通水采用通河水冷却 ， 建议 31 1月 进 行 ， 通 水 时 间 ： 3月 、 1 1月通 水 1 01 5 d ， 4 l 0月通 水 1 5 2 0 d ， 降温 幅度不 宜 超过 5 ， 通 水流 量 不小 于 2 0 L rai n ， 混 凝 土覆 盖 水管 0 5 d开 始 通 水 ( 1 1月至次年 3月初期通水宜在混凝土收仓 1 2 d后 开始 ) 。 中期 通 水 于 9月初 开 始 通 河 水 ， 通 水 至 坝 体 温 度 达 2 0 左右 ， 通水过程中预计坝体温度接 近 2 0 时， 每 1 0 d闷温 1次 ， 闷温 4 5 d 。 对 于填 塘及 陡坡 部 位 混 凝 土 ， 在 混 凝 土 浇 筑 收 仓 后进行通水冷却 ， 通水时间以混凝 土块体达到或接近 基 岩温 度 为准 。 坝体应保证连续通水 ， 坝体 混凝土与冷却水之间 的温差 不宜 超过 2 0 C 2 5 ， 1 2 d变换 1次进 出水 口， 控制坝体降温速度不大于 1 d 。 3 6混凝土表面保护 ( 1 )根据保护标准确定不同部位 、 不 同条件的表 面保温要求 。重视基础约束 区、 上游面及其他重要结 构部位的表面保护 ， 尤其应重视 防止寒潮的冲击 。 ( 2 )各部位主要保温要求为 ： 保温材料 。选择 保温 效果 好 且便 于施 工 的材 料 ， 选 定 的保 温 材 料 保温 后其等效放热系数 3 O W ( in o C) 。 对于永 久暴 露 面 ， 1 0月 至 次 年 4月 浇筑 的混 凝 土 ， 浇 完拆 模 后立 即设永久保温层 ； 5 9月浇筑 的混凝土 ， l 0月初 开 始保 温 。施工 期 的 永久 保 温 指 保 温 至 工 程 运 行前 。 施 工期 超过 2 8 d的老 混 凝 土 表 面 ( 顶 、 侧 面 ) 也应 设施 工期 保 温层 ， 直 到被后 期 混凝 土 覆 盖 。 每年 入 秋 ( 9月底 ) ， 应将 孔 洞进 出 口进行 挂 帘封堵 。 4 结 语 三 里坪 水利 水 电枢纽 大 坝温度 控 制设计 通 过严谨 的计算分析 ， 确定 了 昆 凝土的允许最高温度 、 上下层温 差及 内外 温 差等 温度 控 制 标 准 ， 同时 采 取 合 理 的 分缝 分块 、 层间间歇及通水冷却等有效的温控措施 ， 对控制 和抑 制混 凝 土裂缝 的产生起 到 了至 关重 要 的作用 。在 施工 期未 发 现危 害性 裂 缝 ， 说 明设 计 所 选 用 的 温控 标 准及 所采 取 的温控 措施 是合 适 的 。 ( 编辑 ： 徐诗银 ) De s i g n f o r c o nc r e t e t e m pe r a t u r e c o nt r o l o f RC C a r c h da m o f S a nl i pi ng Hy dr o po we r S t a t i o n YANG Xi e y u n，CHEN Ha o ( D e p a r t m e n t o fP l a n n i n g a n d C o n s t r u c t i o n ，C h a n g j i a n g n s t i t u t e o fS u r v e y ， P l a n n i n g， D e s i g n a n d R e s e a r c h ， Wu h a n 4 3 0 0 1 0 ，C h i n a ) Abs t r a c t ：Th e d a m o f S a n l i p i n g Hy d r o p o we r S t a t i o n i s a t h i n a r c h d a m wi t h t h e ma x i mum h e i g ht o f 1 41 m a n d t h i c k n e s s h ei g h t r a t i o o f 0 1 7Ac c o r d i n g t o i l s s t r uc t ur e f e a t ur e s a nd c o n s t r uc t i o n t e c h no l o g y，t h e r e a s o na b l e t e mp e r a t u r e c o n t r o l s t a n d a r d a n d a n t i c r a c k me a s u r e s f o r c o n c r e t e a r e s u g g e s t e dn a me l y c o n t r o l l i n g t h e t e mp e r a t u r e d i f f e r e n c e wi t h i n t h e r a n g e o f 1 6 a n d 1 8a n d u pp e r l i mi t f o r n o r ma l c o n c r e t e a nd l o we r l i mi t f o r RCC：r e a s o n a b l y c o n t r o l l i n g t he c o n c r e t e po u r i ng t h i c k ne s s a n d i n t e r v a l s o f e v e r y c o n c r e t e po u r i n g；r e a s o n ab l y i mp l e me n t i ng c o ns t r uc t i o n p r o c e d u r e，wa t e r c o o l i n g a n d p r o p e r l y c ur i n g c o n c r e t e s u r f a c e T h e d e s i g n p r o c e s s i s i n t r o d u c e d ，w h i c h c a n p r o v i d e a r e f e r e n c e for s i mi l a r p r o j e c t s Ke y wo r ds：t e mp e r a t ur e c o n t r o l ；c o nc r e t e p o ur i n g；d o ub l e c u r v a t u r e a r c h d a m ；Sa n l i p i n g Hy dr o p o we r St a t i o n