溪洛渡水电站泄洪洞龙落尾段C_9060硅粉混凝土温控效果分析.pdf

水利水电技术第 4 4卷2 0 1 3年第4期 溪洛渡水 电站泄洪洞龙落尾段 C 9 0 6 O硅粉 混 凝 土 温 控 效 果分 析 唐鹏飞 ，王 丰 ，吴世斌 ( 长江三峡技术经济发展有限公 司，北京 1 0 0 0 3 8 ) 摘要 ：溪洛渡水 电站左岸泄洪洞龙 落尾段具有“ 大断面、大流量、高流速” 的工程特点，其混凝 土 强度等级 高，抗冲耐磨标准高；洞 内泄洪消能采用“ 龙落尾” 方式结构布置 ，斜坡段坡度 2 2 5 。 ，工作 场面狭窄，施工难度大。本文结合工程实际，对温控防裂的影响 因素进行 了分析 ，阐述了监理在过程 管理中采取的控制措施及取得的良好效果 ，可供 类似工程借鉴。 关键词 ：溪洛渡水电站 ；泄洪洞；龙 落尾段 ；C 帅 6 0硅粉混凝土；温控分析 中图分类 号 ：T V 6 5 1 3 ( 2 7 4 ) 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 3 ) 0 4 0 0 1 0 04 Effe c t a na l ys i s o n t e m pe r a t ur e c o n t r o l o f C9 0 6 0 s i l i c a - f ume c o nc r e t e o f t ai l s e c t i o n o f s pi l l wa y t un ne l f o r Xi l uo d u Hy d r o po we r S tat i o n TANG Pe ng f e i ，W ANG F e n g， W U S h i b i n ( T h r e e G o r g e s T e c h n o l o g y& E c o n o m y D e v e l o p m e n t C o ， L t d ， B e i j i n g 1 0 0 0 3 8 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e t a i l s e c t i o n o f t h e s p i l l wa y t u n n e l o n t h e l e ft b a n k o f Xi l u o d u Hy d r o p o we r S t a t i o n h a s t h e e n g i n e e r i n g c h a r a c t e r i s - t i c s o f l a r g e s e c t i o n， h i g h fl o w r a t e a n d h i g h fl o w v e l o c i t y；o f wh i c h b o t h t h e s t r e n g t h g r a d e a n d t h e a b r a s i o n r e s i s t a n t s t a n d a r d o f t h e c o n c r e t e a r e h i g h a n d a s t r u c t u r e p a t t e r n o f“ d r a g o n t a i l d o wn ”i s a r r a n g e d i n s i d e o f t h e t u n n e l f o r t h e fl o o d d i s c h a r g e a n d e n e r g y d i s s i p a t i o n w i t h a s l o p e gra d i e n t o f 2 2 5 。 ，a n d t h e n t h e wo r k i n g s i t e i s n a o w a n d t h e c o n s t r u c t i o n i s q u i t e d i f fi c u l t a s we l 1 B a s e d o n t h e a c t u a l c o n s t r u c t i o n，t h e f a c t o r s o f t h e i mp a c t s o n t e mp e r a t u r e c o n t r o l an d a n t i - c r a c k i n g o f t h e c o n c r e t e a r e a n a l y z e d h e r e i n，mo r e o v e r ，t h e c o n t r o l me a s u r e s a d o p t e d d u r i n g t h e c o n s t r u c t i o n s u p e r v i s i o n a n d t h e i r b e t t e r e ff e c t s o b t a i n e d t h e r e i n a l e e x p a t i a t e d ， S O a s t o p r o v i d e s o m e r e f e r e n c e s fo r t h e s i m i l a r p r o j e c t c o n c e me d Ke y wo r d s ：X i l u o d u Hy d rop o w e r S t a t i o n；s p i l l w a y t u n n e l ；s e c t i o n o f“ d r a g o n t a i l d o wn ”；C 9 0 6 0 s i l i c a f u me c o n c r e t e ；a n aly s i s o n t e mp e r a t u r e c o n t r o l 1 工程概述 溪洛渡水电站四条泄洪洞分别 布置在左右两岸 ， 其 中左岸为 1 、2 泄洪洞 ，右岸为 3 、4 泄洪洞 ，四 条泄洪隧洞均为有压接无压，中部设置闸门室，出口 采用龙落尾方式设计。其中1 、2 泄洪洞洞轴线平行 布置 ，中心间距为 5 0 0 i n ，由进 水塔 、有 压段 、中 闸室 、无压段 、龙落尾段和出口挑坎段组成 。 泄洪洞龙落尾段由奥奇 曲线段 、斜坡段及反弧 曲 线段组成，斜坡段最大坡度 2 2 4 6 。 ，断面形式为圆拱 直墙型，混凝土衬砌厚 0 81 5 in，衬砌后断面尺寸 1 0 为 1 4 I n 1 9 I n ( 宽 高) ，在斜坡 连接段 两端设 置有 1 、2 掺气坎，坎高分别为 1 8 5 In、1 3 n l ，反弧 曲线 段末端设置有 3 掺气坎，坎高 1 5 m；其 1 龙落尾段 长3 9 4 In， 高差 1 1 0 4 5 in， 2 龙落尾段长4 4 3 m，高差 1 0 8 7 7 In 。 2 温控管理重点及难点 溪洛渡水电站泄洪洞运行时间长、使用频率高， 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 1 一 O 9 作者简介 ：唐鹏飞 ( 1 9 8 7 一 ) ，男 。 Wa t e r Re s o u rc e s a n d d r o p o we r En g i n e e ri n g V o 1 4 4 No 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 单洞设计洪水过流量为 3 8 5 8 I n s ，最大水流速度近 5 0 m s ，斜洞段边墙混凝土强度等级 c 帅 6 o ，采用大 断面液压台车浇筑 ，其工程结构特性决定温控管理重 点及难点。 2 1 结构体型与平整度等级高 设计技术要求提出龙落尾过流面混凝土结构体型 偏差不超过 1 0 mm， 表面不平整度标准见表 1 。 表 1 龙落尾段不平整标准 流速 最大不平 垂直水 平行水 部位 m 8 1 整度 m m 流坡度 流坡度 奥奇 曲线段 、斜坡段 3 O 4 0 3 1 3 0 1 1 0 反弧段 、下平段及 出口 4 0 5 0 3 1 5 0 1 3 0 注 ：3 n l 直 尺 检 查 。 2 2水泥用量大 。温控防裂难度大 泄洪洞龙落尾过流面 C 帅 6 0混凝土硅粉掺量 5 ， 粉煤灰掺量 3 0 ，水泥用量 2 5 62 7 2 k g m ，胶凝 材料用量 3 7 4 4 0 0 k m ，详细配合 比见表 2 ，单位 高水泥用量带来高发热量 ，导致混凝 土绝热温升高 ， 若 因混凝土内部拉应力大于混凝土抗拉强度 ，易产生 温度裂缝。 2 3 温度标准高 。控制难度大 夏季阶段 ( 5 9月) 温控标准见表 3 。 冬季阶段( 1 O月 次年 4月) 混凝土最高温度不 大于 3 8。 【 = ，在混凝土浇筑温度低于 1 8 的情况下 ， 采用 自 然人仓方式，最高温度不大于 3 9 。 3 施工方案简述 左岸 1 、2 泄洪洞龙落尾结构混凝土按照“ 先边 顶拱 、后底板” 的浇筑顺序分二层施工 ，其 中“ 顶拱 + 边墙上部 2 m” 范围混凝土强度等级为 c 2 5 ，其余 边墙和底板混凝土强度等级为 C 蚰 6 0硅粉混凝土。边 墙及顶拱均采用 “ 斜 洞 自行式 液压钢模 台车” 整体一 次浇筑成 型，标准段施工分缝长度为 9 I n ，缝间设置 施工缝 ，钢筋不过缝 ，奥奇 曲线 、反弧曲线段等异性 段分缝长度根据具体情况适当调整。 “ 斜洞 自行式液压 台车” 是通过采用电动葫芦垂直 唐鹏飞， 等溪洛渡水电站泄洪洞龙落尾段 c 。 。 6 0硅粉混凝土温控效果分析 表 3夏季阶段 ( 5 9月 ) 温控标 准 最高温度 衬砌 温控措施 型式 底板 边墙 顶拱 O 8 5 n l 浇筑温度 1 8 3 9 0 3 9 O 4 2 O 1 0 m 浇筑温度 l 8 3 9 O 3 9 0 4 2 0 I 5 m 浇筑温度 1 8 4 0 0 4 0 0 4 3 0 注 ：混 凝 土 出机 口温 控 1 21 4 预 冷 混 凝 土 。 提升 吊罐 内 3 n l 混凝土料 ，再 由卷扬机拽动电动葫 芦沿 吊车梁运动将混凝 土料 卸人 三条可逆式胶带机 上，最后 由胶带机输送到溜桶卸入仓内。混凝土运输 主要采用 6 m 。 混凝土罐车直接卸入吊罐和 2台 HB 6 0 混凝土泵机泵送 入仓方式。边墙混凝土塌 落度 1 2 1 4 c m、1 61 8 c m，顶拱混凝土塌落度 1 61 8 c m。 4 监理过程管控 4 1 强化复振工艺 。提高混凝土介质匀质性 龙落尾边墙硅粉混凝土采用 C 。 。 6 0二级配，手持 插人式 , , 1 o o型和 6 7 o型振捣棒进行平仓 、初振 、复 振。单侧配 3 4名振捣工 ( 按衬砌类 型配置) ，先平 仓 ，平仓距离不能大于 3 m，严禁 以平仓代替振捣 ， 后由岩面向钢模侧依次按 5 0 c n l 间距振捣 ，单点插 入 初振时间控制在 1 5 2 5 s ，初振 1 01 5 m i n后进行复 振。振捣时间以混凝土不再显著下沉 ，大气泡不再逸 出并开始泛浆为准 ，不漏振，不欠振，也不得过振。 大面积振捣时，几个振捣工应排成一排，保持规定的 作业路线 ，按顺序依次振捣 ，以防漏振。振捣棒插人 间距应控制在振捣棒有效作业半径 的 1 5倍 以内，插 入孔位按三角形或正方形分布。本工程通过合理选择 复振工艺 ，既达到避免漏振 ，又可 以消除气泡的 目的， 保证 了混凝土 内部密实性 ，提高混凝土介质均质性。 4 2控制混凝土出机 口温度。降低浇筑温度 溪洛渡工 区年高 温期 78月平 均最 高气 温达 2 7 1 c lC，降低混凝土浇筑温度主要从 降低混凝土 出 机 口温度和减少运输途中及仓面的温度 回升两个方面 考虑 ： ( 1 ) 混凝土骨料采取加片冰 、加制冷水拌和及粗 骨料一次风冷以降低混凝土出机 口温度。夏季 31 1 表 2混凝 土施工配合比 混凝土 混凝土 坍落度 水 泥 水胶 比 粉煤灰 硅粉 用水量 砂率 减水剂 引气剂 水泥用量 粉煤灰用量 强度等级 级配 m m 品种 k g m一 1 0- 4 k g Ill 一 k g m一 1 2 01 4 0 低热 0 3 3 3 O 5 1 3 3 3 5 0 8 l _ 8 2 6 2 1 2 l l 2 O1 4 0 中热 O 3 3 3 0 5 1 3 O 3 5 0 8 1 8 2 5 6 1 1 8 C g o 6 0W8F 1 0 1 6 01 8 O 低热 0 3 3 3 O 5 1 4 1 3 7 O 8 1 8 2 7 2 1 2 8 1 6 O1 8 O 中热 O 3 3 3 0 5 1 3 5 3 7 O 8 1 8 2 6 6 1 2 3 水利水电技术第4 4卷2 0 1 3年第4期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 唐鹏飞， 等溪洛渡水电站泄洪洞龙落尾段C 。 6 0 硅粉混凝土温控效果分析 月施工时 ，预冷混凝土出机 口温度控制在 1 21 4； 冬季 1 2月 次年 2月施工时，在浇筑温度低于 1 8的 情况下，浇筑常温混凝土，高于 1 8浇筑预冷混凝土。 ( 2 ) 夏季运输预冷混凝土尽量减小在运输途 中温 度 回升 ，运输过程采取包裹防晒布 ，对罐车喷淋降温 等措施 ，防止太阳光直接照射。此外 ，合理配置罐车 数量 ，强化施工现场与拌和楼联系 ，保证混凝土运输 车辆配置与浇筑能力相适应 ，缩短罐车待料时间。 ( 3 ) 加大混凝土人仓强度 ，加快浇筑速度 ，缩短 浇筑层 问覆盖时间 ，硅粉混凝 土从 出楼到卸人仓 内， 时间控制在 2 h以内，保证层间间隙结合 良好 。 4 3 粉煤灰掺量 3 0 。低热水泥拌和 ，降低水化热 温 升 粉煤灰 比表面积小 ，需水量低 ，掺用适当的粉煤 灰不仅能有效地降低混凝土的干燥收缩值， 还可以改 善混凝土的流动性 、粘聚性和保水性 ，降低混凝土中 水泥的水化热 ，推迟水化热峰值的出现 ，减少绝热条 件下的温升 ，有利于控制温度裂缝的产生。经过大量 试验 ，左岸泄洪洞工程选 用粉煤 灰掺量 3 0 。低热 水泥具有低能源消耗 、低水化热 、后期强度增进率大 等优点 ，符合 当今世界节能 、环保 、和可持续发展的 要求 。但 目前在我 国的水利行业却很少有应用 ，其主 要原 因是低热水泥 的早期强度相对中热水泥偏低 ，难 以满足建设施工速度的要求 ，经采用第三代聚羧酸高 性能 减 水 剂 ( 江 苏 博 特 J M P C A)与 四川 嘉 华 P L H 4 2 5级低热水泥 ，调整缓凝组份 ，选定初凝时 间 9 h 1 6 mi n ，终凝时间 1 1 h 2 4 mi n ，可以满足现场 进度需要 ，现场分别选取两个仓位进行低热水泥生产 性试验 ，通过检测结果分析低热水泥比中热水泥在同 等条件下拌制的混凝土有 3 5的降温效果。 4 4 实行分区分段通水 ，控制最高温度 冷却水管采用分上下两段通水 ，要求分段水管在 边墙 1 2高度位置，边墙浇筑完成时腰线 以下开始通 水 ，整仓混凝土 ( 包括顶拱 ) 浇筑完成后接通腰线 以 上水管启动整体通水 ，升温期通水 流量控制在 3 3 3 5 L mi n ，冷却水管进出水温度观测与混凝土 内部温 度观测 同步进行 ，气温骤降 、寒潮期间，增加温度观 测次数。当温降超过 1 d时，及时调低通水流量。 降温期通水流量 2 02 5 L mi n ，升降温转换时间由试 验检测人员根据单仓混凝土内部温度检测数据调整。 在混凝土内部温度达到通水温度后开始升温期通水 ， 通水总时间 1 4 d 。 4 5 冬季洞口挂帘。夏季仓内装空调 ，降低环境温度 冬季在洞口挂保温帘，防止穿堂风，降低混凝土 1 2 表面蒸发速率 ，且有益于控制 内外温差 。经检测 ，采 取挂帘后 ，洞 内外温差 2。在夏季 ( 高温季节 ) 启 动斜坡段台车平台上的空调 ，改善仓内作业环境 ，降 低环境温度 ，且改善了仓内作业人员劳动条件 ，提高 施工效率和质量控制的主动意识 。 4 6 混凝土挂花管流水养护 ，防止产生干缩裂缝 在龙落尾台车下游侧设置操作平台，混凝土脱模 后随着台车向上移动 ，作业人员沿两侧混凝土面挂设 铁质花管 ，花管管径 + 2 0 m m，每隔 5 e m钻-, b L ， 采用膨胀螺栓 与混凝 土面 固定牢 固，流水养护 时间 9 0 d 。挂设养护标识牌 ，明确养护责任人员 ，经监理 检查确认达到养护时间后方可终止养护。 4 7 践行过程精细化 ，提高现场执行力 。为各项制 度的贯彻实施提供保障 牵头成立龙落尾混凝土温控工作小组 ，督促明确 各参建单位管理职责 ，细化岗位责任分工 ，理顺各部 位工作关系，保证各项标准流程执行到位 ，每月召开 温控专题会议 ，分析总结温控管理经验教训 ，不断改 进施工工艺 ，提出针对性的技术管理措施。 联合编制龙落尾混凝土温控管理手册 、温控明白 卡 ，加强全员宣贯 ，以指导现场温控管理工作 ；制定 相应温控检查制度 ，细化奖罚措施。每周检查一次系 统供水管压力 ，异常情况加密检查频次 ；系统供水管 路采用稳压阀稳压 ，并将稳压阀门开关 由专人保管 ， 防止误操作 ；冷却水管接头采用专用接头 ，尽量减少 仓 内接头数量 ；开仓前 闭水试验检查水管有无砂眼和 外渗现象 ；监理加大冷却水管材质检查 ，每批次进场 前提交材质出厂合格证 明及抽检试验报告报送监理 ， 现场进行外观质量检查 ，检查壁厚情况。 5 温控效果分析 5 1 温度控制检测手段 为了便于检验和了解 昆 凝土内部温度情况 ，及时 采取必要的措施控制混凝土内部温度 ，在每仓两侧边 墙中心部位埋设 D W 一1型 电阻温度计 ，采取相应的 保护措施 ，温度感应线 由仓面下部 拼装木模位 置引 出，采用 S Q一 5型数字电桥进行读数。 5 2 混凝土温度控制情况 1 、2 泄洪洞龙落尾边墙混凝土共计埋设温度计 6 5仓 ，混凝土内部最高温度最大值 4 5 2 o C，最小值 2 7 8，超过 设计标准 有 7仓 ，占总数 的 1 0 8 ， 主要位于高温季度中热水泥浇筑期间 ，具体见表 4 。 5 3 裂缝产生情况 截至目前，左岸 1 、 2 泄洪洞龙落尾边顶拱混凝 水利水电技术第4 4卷2 0 1 3年第4期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 唐鹏飞， 等溪洛渡水电站泄洪洞龙落尾段 C 。 6 0硅粉混凝土温控效果分析 表 4混凝 土温度检测统计 设计温度 混凝土出机 口温度 q c 混凝 土浇筑 温度 混凝土内部温度 仓数 超标数 超标数 超标数 标准 最高 最低 平均 最高 最低 平均 最高 最低 平均 _ _ 6 5 3 9 4 0 1 5 3 1 0 8 l 2 3 5仓 l 9 2 1 5 7 1 7 8 5仓 4 5 2 2 7 8 3 7 6 7仓 土浇筑共计 6 5仓 ( 包括 出口明渠 9仓 ) ，共计发现裂 缝 9仓 ，占总数 的 1 3 8 ，裂缝产 生的时间大多在 拆模后 72 8 d ，裂缝方 向基本平行于洞轴线方 向， 从分布范围看 ，基本左右侧边墙腰线附件位置，裂缝 宽度小于 0 2 m m 占7 8 8 。 5 4 裂缝原因初步分析 左岸泄洪洞龙落尾混凝土裂缝是由多种因素综合 产生，主要与泄洪洞龙落尾段 、边墙与顶拱整体或分 开浇筑方式、衬砌厚度、围岩约束条件和混凝土最高 温度等因素有关 ，其主要如下 ： ( 1 ) 与施工分缝 的关 系。1 、2 泄洪洞洞室外 出 口明渠边墙( 无顶 拱 ) 高 1 3 m，一 次浇筑成 型，洞室 内龙落尾“ 边墙 +顶拱” 整体性一 次浇 筑 ，检查发现 出现裂缝部位均为洞室内混凝土。主要原 因为洞室内 混凝土结构受 围岩和 自身结构约束影响。 ( 2 ) 与衬砌厚度 的关系。裂缝发生仓位基本位 于 混凝土衬砌厚度 1 5 1T I 部位 ，经分析主要为厚度 1 5 n l 较厚度 1 m部位散热慢 ，拉应力大。 ( 3 ) 与最高温度关系。统计发现产生裂缝 的 9仓 混凝土中，最高温度 4 5 2，最低温度 3 2 7 q C，超 过设计最高温度标准 5仓 。混凝土最高温度与最大拉 应力有直接关系 ，当最大拉应力超过抗拉强度时易产 生裂缝。 混凝土裂缝产生影响因素较多，由于统计资料 的 局限性及个人认识的有 限性和硅粉混凝 土的具体性 ， 以上只是从几方面进行了阐述 ，还有待进一步观察 。 溪洛渡水电站左岸泄洪洞龙落尾过流面硅粉混凝 土 C 6 0 ，硅粉掺 量 5 ，因工程 特点和施 工难度 ， 导致混凝土温控防裂风险高，本工程采取“ 斜洞 自行 式液压台车” 浇 筑常态混凝 土，加强监理过程管控 ， 严格精细化管理，提高现场执行力度 ，认真分析裂缝 产生的规律性 ，采取 了相应的管理措施 ，取得 了阶段 性控制效果 ，相关经验可供类似高等级混凝土工程推 ( 责任编辑欧阳越 ) 、 p e 、 、 、 、 、 、 、 e 、 、 、 e 、 、 、 、 、 、 2 、 、 、 、 ( 上接第 9页) 控制有利于预制件与拦污栅墩面的良好结合 ，避免漏 浆 。 ( 2 ) 预制件吊环焊点的可靠性。预制件 吊环是 吊 装及混凝土施工过程 中的薄弱环节 ，吊点的安全关系 到作业人员的生命安全及使用运行安全。要求对 吊环 的焊接质量 、材质、直径进行重点控制 ，要求专业熟 练焊工负责制作吊环及安装加固，预制混凝土模板安 装就位后 ，应使用设计要求的拉杆与预埋件进行牢固 焊接 ，如未加 固牢，不得摘取起 吊钢丝绳 。起 吊钢丝 绳取掉后 ，不得任意割断或弯折用于固定混凝土预制 板的拉杆。 ( 3 ) 预制件吊装的安全监控。预制件单块重 1 3 2 t ， 采用门机吊运安装，人工配合加固属于大型构件安装 施工，安装时要求专职安全员及指挥人员到位严禁脱 岗，并设置安全警戒，对交通路段进行临时封闭禁 行 ，防止拦污栅下部施工车辆误闯入 吊装警戒部位造 成事故。 ( 4 ) 控制 浇筑速度 。混凝 土浇筑采 用平 铺法施 水利水电技术第4 4卷2 O l 3年第4期 工 ，布料机输送入仓 ，各坯层覆盖时间控制在 3 O 6 0 rai n ，浇筑速度按 3 0 c m h控制。混凝土浇筑过程 中 ，要求人员充足 ，保守工到位 ，并经常检查 、调整 混凝土预制板及相邻模板 ，一旦发现松动 ，应立即采 取应急加 固措施。混凝土振捣时 ，振捣器应避免与板 面和拉杆接触 ，以防混凝土预制板松动 ，削减其承载 力 ，混凝土预制板 、钢模板与下层接触面的混凝土一 定要振捣密实 ，不得有质量缺陷。 5 结语 溪洛渡水电站左岸进水 口拦污栅牛腿部位采用 的 不 同施工措施进行对 比分析 ，将预制牛腿模板施工方 案与内拉法施工方案做 比较 ，经现场实践对 比总结预 制牛腿模板施工方案的优越性。发现采用预制牛腿模 板施工方案不仅大幅降低施工成本而且提高了施工安 全性，更加快施工进度。本文通过对牛腿预制施工方 案的优越性以及监理施工过程主要控制点进行分析总 结 ，希望能为同类工程施工提供借鉴经验。 ( 责任编辑郭利娜) 1 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m