糯扎渡水电站泄洪洞混凝土温控施工工艺.pdf

第 4 3卷 第 4期 2 0 1 2 年 2月 人 民 长 江 Ya ng t z e Ri v e r Vo 1 43， No 4 F e b 2 01 2 文章编号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 2 ) 0 4 0 0 5 9 0 3 糯扎渡水电站泄洪洞混凝土温控施工工艺 阮 征， 张 国 锋 ， 薛 晓 华 ( 长江勘测规划设计有 限责任公 司 工程建设与监理公 司， 湖北 武汉 4 3 0 0 1 0 ) 摘要 ： 糯扎渡水 电站泄 洪洞前期 混凝土浇筑发生贯 穿性 温度 裂缝后 ， 通过采用 中热水泥取代硅酸盐水泥 、 优化 混凝土 配合 比和 “ 差异化” 通 水冷却等措 施 ， 即在 混凝 土升温过 程 中产生压应 力 的时段 ， 通 大流 量低 温水 ， 以 加快混凝 土降温速度 ， 尽可 能降低 混凝土温度峰值 ； 在 混凝土温度峰 值过后的降温阶段 ， 为防止通水降温与表 面 自然 降温叠加 导致降温过快 ， 而使 混凝土产生开裂 ， 严格控制 降温速 率， 适度提 高水温和 降低 流量 ， 使后 期 浇筑的右岸 泄洪洞抗 冲耐磨混凝土 未产 生裂缝 。其具体做 法可供 同类工程参考。 关 键 词 ： 抗冲耐磨混凝 土；温控 防裂 ；通水冷却 ；泄洪洞 ； 糯扎渡水 电站 中图法分类号 ：T V 4 3 1 文献标志码 ：A 糯扎渡水电站位于云南省澜 沧江干流 ， 电站装机 容量 5 8 5 0 MW。河道左右岸各布置 1 条泄洪洞 ， 洞长 分 别 为 9 5 6 m 和 1 0 7 6 m， 最 高 运 行 水 头 为 1 2 5 6 m， 最大泄洪流速 为 4 7 m s ， 具有 “ 高水头 、 高流速 、 大泄 量 ” 等 特点 。 泄 洪洞 无 压段 及 出 口明渠 底板 和 边墙 采 用 C 啪5 5 ( 工程初期采用 c 。 。 5 5 ) 抗 冲耐磨混凝土。 澜沧江下游属亚热带气侯 ， 全年分雨 、 旱两季。太 阳紫 外 线 强 ， 雨 水 蒸 发 量 大 。工 区 多 年 平 均 气 温 2 1 7 c 【 = ， 全 年 日昼 温 差 较 大 ， 日温 差 不 小 于 2 0 ( 2 的 平 均天数 占 5 8 8 。气温连续 1 3 d骤 降大于 5 的 次 数 最 多 月 份 发 生 在 5 ， 1 1月 ， 分 别 约 占 总 次 数 的 4 5 5 和1 8 2 。 l 温控设计标准 ( 1 )温控的设计值见表 1 。 表 1 抗 冲 耐 磨 混 凝 土 温控 设 计 值 强度 弹性模量 ( 1 0 M P a )极限拉伸值 ( 1 0 一 ) 绝热温升 ( ) 等级 7 d 2 8 d 9 0 d 7 d 2 8 d 9 0 d 三级配二级配 自 生体积收缩 (1 0一 ) ( 2 )容许最高温度。泄洪洞抗冲耐磨混凝土按不 同季 节 ( 雨 季 和旱季 ) 和 不 同小 区域 气候 环 境 ( 洞 内和 洞外) ， 设计规定容许混凝土 内部最高温度旱季 ( 4 1 O月) 为 4 5 o C， 雨季( 1 1 3月) 洞内4 0 、 洞外 3 6 。 【 二 。 ( 3 )混凝土内外温差不大于 2 0 c = ， 浇筑温度不大 于 1 9 o C。 2 前期浇筑及裂缝成因分析 2 1 前期浇筑与温度裂缝情况 工 程初 期 ， 选 用 普洱 天壁 P I 4 2 5硅 酸盐 水 泥 、 混 凝土设计强度等级 C 。 。 5 5 、 机 口温度 1 6 的混凝土， 在 左岸泄洪洞无压段进行浇筑。浇筑分仓长度 1 5 m， 泵 送入仓 ， 坍落度为 l 21 4 c m， 按设计规定对混凝土表 面采用 了保 温措 施 。 施工完毕后 ， 监测到混凝土 内部( 中间部位 ) 最高 温 度为 6 5 ， 内外 温 差高 达 4 O q C。收仓 后 一 周 内 ， 发 现每个浇筑块产生 了 1 2条贯穿性温度裂缝 。 2 2 混凝 土内部温度状 况 施工期间， 将电阻式温度传感器埋设在混凝土浇 筑仓的中部区域 ， 浇筑仓混凝土厚度为 1 5 m， 传感器 埋深分别 0 2 5 ， 0 7 5 m和 1 2 5 m。 c 。 5 5抗冲耐磨混凝土内部温升历时曲线如图 1 ， 收稿 日期 ： 2 0 1 11 1 2 0 作者简介 ： 阮 征 ， 男 ， 工程 师， 从事水利 水 电工程建设监理 工作 。Em a i l ： 9 4 5 9 5 6 0 8 0 q q c o rn 6 0 人 民 长 江 测温数据特征值见表 2 。 一 U 。 一 赠 图 1 c 。 5 5混凝 土( P I 型水泥 ) 温升历时 曲线 表 2 混凝土内部 测温数据特征值 经对温升历时曲线和数据特征进行分析 ，泄洪洞 抗冲耐磨混凝土内部温升有如下特点 ： ( 1 )内部温度峰值高 ， 中部 区域达 6 5 2 5 ， 混凝 土水 化热 温升达 4 2 7 5 。 ( 2 )升温快 ， 平均每天达 1 8 ， 出现温度峰值历 时仅为 1 5 2 6 d ， 峰值过后 开始降温， 平均每天为 1 9 2 。 ( 3 )混凝土中心温度峰值与建基 面岩体温度 ( 地 温按 2 4 计算 ) 之差达 4 1 2 5 q c， 与洞 内月平均气温 ( 按实测 5月份 洞 口月 平均 气温 2 5 计算 ) 之差达 4 0 2 5 。 ( 4 )不同埋深的温度传感器所测温度峰值有 明显 差别 ， 表明混凝土表面具有较好 的散热效果 。基岩也 有一定的散热能力 ， 但散热能力有限。 2 3裂缝原 因分析 混凝土内部早期为压应力， 随着混凝土温度峰值 的出现 ， 混凝土表面开始降温 ， 温度应力由压应力逐步 转 化为拉 应力 。即开始在 混凝 土表 面及 与基岩 接触 面 形成较高的拉应力 ， 当拉应力超过极限抗拉强度时产 生裂 缝 。 导 致混凝 土产 生裂缝 的因素 主要有 ： ( 1 )水泥水化热值高， 导致混凝土内部温度过高。 混凝土出机 口温度偏高 ， 泵送混凝土坍落度大 ， 水泥用 量大， 浇筑温度超标 。 ( 2 )降温过快 。实测平均每天降温达 1 9 2 q C， 降 温过快的原 因为 内部温度过高及表 面保温措 施不到 位 。 ( 3 )混凝土表面保温措施不到位 ， 遭遇气温 聚降 时 ， 在 混凝 土 表 面 产 生 较 大 拉 应 力 ， 影 响 深 度 达 0 5 m， 与温度应力叠加导致裂缝产生。 3 施工 方案优化 3 1 用 中热水泥取代硅酸盐水泥 采用 优质 中热水 泥 、 高 效 减 水 剂并 优 化 混 凝 土 配 合比， 减少水泥用量。前期 ， 左岸泄洪洞采用普洱天壁 P I 4 2 5硅酸盐水泥 ， 混凝土水化热较高， 后改用祥云 中热 4 2 5硅 酸盐 水泥 。 3 2优化混凝土配合 比 通过选用中热水泥 、 高效减水剂 ， 降低混凝土坍落 度 ， 提高粉煤灰掺量 比例及充分利用混凝土后期强度， 对混 凝 土配合 比进行 了优 化 。优化前 后 的混凝 土配 合 比比较见表 3 。优化后 的混凝土配合 比， 水泥用量相 对 减少 了 8 3 k g m ， 用 水量 减少 了 2 7 k g m 。 表 3 优化前 C 5 5与优化后 C 5 5混凝土配合 比 项目 坍 落度 水胶 粉 煤 灰 砂 率 减 水剂 日 l 气剂 Ill m 比 水 水 泥 l 3 8 3 1 7 1 I 】 2 3 4 粉 煤 灰 砂 5 6 6 9 7 6 5 6 7 2 小 石 中 石 5 7 3 5 7 3 5 2 0 7 8 0 优 化 前 1 4 1 6 0 3 7 1 5 3 8 1 2 0 0 0 5 优 化 后5 7 0 3 8 2 0 3 4 0 8 0 ， 0 0 9 3 3采用预冷 混凝 土 为了控制浇筑温度 ， 对混凝土拌和楼的制冷 系统 进行了升级改造 ， 提高了制冷能力 ， 改造后混凝土拌和 楼出机口温度可按 1 2 1 4 控制 ， 有效 降低 了浇筑 温度超 标 率 。 为防 止混凝 土浇 筑 温 度 超标 ， 施 工 过 程 中还采 取 了加快人仓速度 、 合理安排运输车辆并加强运输过程 管理 ， 运输车辆设置遮 阳棚 ， 浇筑仓 搭设遮 阳棚 ( 洞 外 ) 。 3 4采用“ 差异化” 通水方案 ( 1 )冷却水管布置。冷却水管采用外径为 2 5 m m 的金属管 ， 预先加工成弯段和直段两部分 ， 在仓内拼装 成蛇形管圈。冷却水管距周边 、 缝面 、 混凝土顶面的距 离按 0 81 5 m控制， 铺设在每个浇筑层 的中下部 ， 间排 距为 1 0 1T I X 1 5 m。 ( 2 )“ 差 异化 ” 通水 方 案 。 “ 差 异 化 ” 通 水 方 案 的 基本 思路 是 ： 在 混凝 土升温 阶段 ， 利用 升温 过程 混凝 土 产生压应力的时段 ， 通大流量低温水 ， 以加快混凝土降 温速度 ， 尽可能降低混凝土温度峰值 ； 在混凝土温度峰 值过后的降温阶段 ， 为防止通水降温与表 面 自然降温 叠加导致降温过快使混凝土产生开裂 ， 严格控制降温 速率 ， 适度提高水温和降低流量。 根据泄洪洞抗冲耐磨混凝土浇筑温度与温升历时 变化规律( 图 1 ) ， 前 5 d ， 通 1 0 1 3 低温水， 流量 大于 2 0 m h ； 5 d后 通 1 5 一1 8 q C水 ， 控 制 流 量 为 第 4期 阮 征 ， 等 ： 糯扎渡水 电站泄洪 洞混凝土 温控施工工 艺 6 1 0 5 1 2 m h。 采 用 “ 差 异 化”通水 方案 后 ， 前 5 d通 低温 大 流量 制冷水 ， 削峰效果明显 ， 混凝土温度峰值被削减 6 q C 8 。5 d后通过适 当提高水温和控制通水流量 ， 使 降 温 速率 控制 在设 计 允 许 值 0 5 o C d内。表 4为 左 右 岸泄洪洞抗冲耐磨混凝土采用“ 普通 ” 与“ 差 异化” 方 式 通水 冷却 的数 据特 征值 对 比。 “ 差异化” 通水方式较好地解决 了混凝 土既要快 速削减混凝土温度峰值， 又要防止降温过快的矛盾 ， 通 水 降温效率明显提高。通水结束后 ， 在混凝土表面缺 陷检查时， 除发现左岸泄洪洞出口明渠有少量裂缝外 ， 右岸 泄洪 洞无 压段 和 出 口明渠 均未发 现 裂缝 。 表 4不 同通水方式特征数据对 比 3 5 做 好表面养护 与保温 ( 1 )表面养护 。高温季节 ， 在底板混凝土抹面完 成后 ， 用喷雾器进行早期喷雾养护 ， 在混凝土表面覆盖 持水材料 ， 再辅盖竹跳板 ， 进行持水养护和表 面保护 ， 防止施 工过 程 对混凝 土 表面 的损坏 。边 墙养 护采 用挂 管 喷水 ， 设 计 龄期 内不 间断流 水养 护 。 ( 2 )表面保温。保温材料选用 2 3 c m厚聚乙烯 发泡塑料卷材 ， 为提高保温效果， 在保温卷材表面再辅 盖一层防水布 。边墙混凝土拆模后 ， 立即涂刷养护剂 ， 粘贴 3 c m 厚 聚苯 乙烯泡 沫塑料 板 。 采取 上述 保温措施 后 ， 底板保 温层 内外 温差约 1 2 ， 边 墙 约 1 0 C， 较 好 地 阻 隔 了气 温 变 化 对 混 凝 土 表面温度的影响， 防止了混凝土表面降温过快。 ( 3 )防气温骤降。根据当地的气侯条件， 气温聚 降主要集 中在 3 ， 5， 1 1 月 ， 以5月为预防重点。主要采 取 以下 方法 ： 加强 混凝 土早 期保 护 ， 在 3 5 d龄期 内 ， 当天气预报在 2 3 d内13平均气温下降 6 8 时 ， 就进行表面保温 ； 低温季节拆模后立即进行保温 ； 对洞 口进行封堵 ， 防洞内“ 穿堂风” ， 尽 可能减少洞 内气温 受 外界影 响 。 3 6施工优化 防裂效 果 采 取上 述 防护措 施 后 ， 对 右 岸 泄洪 洞 1 1 5个 浇 筑 仓的通水冷却测温数据进行 了统计 。结果表 明， 混凝 土 温度 峰值 及 闷温 温 度 均低 于 设 计 允许 值 ， 在工 程 投 入运 行前 对混 凝土 表 面 缺 陷进 行 了检查 ， 未发 现 温 度 裂缝 ， 表明温控防裂工作收到了预期效果。 ( 编辑 ： 徐诗银 ) Te m p e r a t u r e c o nt r o l t e c h no l o g y o f c o nc r e t e o f d i s c h a r g e t u n ne l o f Nuo z h a du Hy dr o po we r St a t i o n RUAN Z h e n g，ZHANG Gu o f e n g，XUE Xi a o h u a ( C o n s t r u c t i o n a n d S u p e r v i s i o n C o m p a n y ， C h a n g j i a n g I 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 ac t ：Th e pe ne t r a t e d t e mpe r a t u r e c r a c k s we r e f o u nd du r i n g t h e e a r l y c o nc r e t e c o n s t r uc t i on o f di s c ha r g e t u n ne l o f Nu o z h a d u Hy d r o po we r S t a t i o nTo a v o i d t e mpe r a t u r e c r a ck s i n t he l a t e r c o n c r e t e pl a c e me n t ，t h e me a s u r e s s u c h a s mo d e r a t e h e a t c e me n t s u b s t i t u t i n g f o r Po r t l a n d c e me nt ，o p t i mi z i n g mi xt u r e r a t i o o f c o n c r e t e a nd d i f f e r e nt i a t i o n wa t e r c o o l i n g we r e a d o p t e dTh e di f f e r e n t i a t i on wa t e r c o o l i n g i s t h a t whe n t e mp e r a t ur e r i s e s a nd c o n c r e t e c o mpr e s s i o n a p p e a r s，l a r g e a mo u n t wa t e r c o o l i n g i s u s e d t o l o we r t he t e mp e r a t ur e pe a k；whe n t e mpe r a t u r e d e c l i n e s i n l a t e r p e r i o d，t e mpe r a t u r e d e c r e a s e r a t e s ho u l d be c o n t r o l l e d，t h e wa - t e r t e mp e r a t u r e s ho u l d b e i n c r e a s e d a n d t h e di s c ha r g e s h o u l d b e r e du c e d，S O a s t o p r e v e n t r a pi d c o o l i n g c a u s e d b y s u p e r p o s i t i o n o f wa t e r c o o l i n g a nd na t u r a l c o o l i n gTh e r e f o r e，n o c r a c k wa s f o u nd a t t h e s c o u r a n d a br a s i o n r e s i s t a n t c o n c r e t e o f di s c ha r g e t un - n e l a t r i g h t b a n k Ke y wo r ds： s c o ur a n d a b r a s i o n r e s i s t a n t c o n c r e t e；t e mp e r a t ur e c o nt r o l ；wa t e r c oo l i n g；d i s c h a r g e t u nn e l ；Nu o z h a d u Hy dr o p o w e r S t a t i o n