石门水库灌区沥水沟渡槽边墩混凝土施工技术.pdf

石门水库灌区沥水沟渡槽边墩混凝土施工技术 郑晓红 ( 汉 中市石 门水库 管理局 陕西 汉 中7 2 3 0 0 0 ) 摘要本文介绍了石门 水库灌区沥水沟渡槽边墩混凝土施工方法， 通过温控计算， 在边墩内部结合钢 筋网片埋设焊接钢管， 在浇筑混凝土时， 根据实时测温， 往管内通水， 通过水循环， 带走承 台混凝 土内部的部分热量， 使混凝土内部的温度降低到要求的限度， 从而达到控制浇筑温度的目的， 避 免了混凝土由于内外温差而产生裂缝的现象。实践证明此方法切实可行， 可作为其它大体积混 凝土浇筑的参考。 关键词 大体 积混凝土浇筑 ； 温度控制 中图分类号 ： 1 、 ， 3 1 5 文献标识码 ： B 1工程概 况 汉中市石 门水库灌 区沥水沟渡槽 地处 汉中市汉台区褒河左岸的沥水沟口，是石 门水库东干渠灌 区的咽喉工程 ，设计 输水 流量 3 0 m s ， 控制灌溉农田 2 7 万亩。渡槽 建成于 1 9 7 2年 ， 采 用预制钢筋混 凝土装配 式排架， U型预应力薄壳钢筋混凝土槽箱， 井柱基础。2 0 0 8 年四川汶川 8 0级强震及 后续余震波及汉中市，加剧了沥水沟渡槽 的破坏，经西北农林科技大学鉴定渡槽存 在结构安全问题，被水利部列为震后改建 工程。 为此， 石门水库管理局委托陕西省水 利水电勘测设计研究院承担沥水沟渡槽震 后改建工程设计任 务。被省发改 委批 准的 沥水沟渡槽改建工程主要由跨沟渡槽 、 进 出 口隧洞 以及 与渡槽 、隧洞相连 接的盖板 涵组 成。跨沟渡槽采用 3跨板拱结构方案 ， 单 跨跨 度 4 0 m，矢 跨 比 1 3 4 4 ( 矢 高 1 2 5 m ) ， 槽箱为箱体结构， 总长 1 6 9 1 3 m， 设 中墩两个， 墩高 2 3 8 4 m ， 沟道两岸拱座边墩 为 C 2 0大体积混凝土重力 墩。边墩横截面 最小边长为 2 1 m，最大边长为 5 1 2 m ， 高 7 m ， 长 9 m ， 边墩浇筑采用 P 0 4 2 5 普通硅 酸盐水泥 ， 粉煤灰掺量 2 7 k g m 。沥水沟渡 槽改建工程是汉中市灾后重建重点工程之 一 ，主体工程( 跨沟渡槽 ) 于 2 0 1 1 年 1 月 1 日开工。渡槽两个 中墩位于主沟道 ，有 1 6 个 桩 基 ，直 径 为 2 3 m2 5 m，长 1 0 m 1 4 2 m 。 在 2 0 1 1 年汛期， 沥水沟流域遭遇多 次暴雨袭击， 沥水沟河水暴涨， 中墩基坑 3 次被淹没， 造成桩基坍塌 、 於埋等灾情 ， 致 使计划的节点工期不能如期完成。因此， 沥 水沟渡槽工程建设进展情况倍受各级关 注， 建设单位和监理也投入了大量的精力， 协助施工单位保证完成计划的节点工期。 根据节点工期计划 ， 边墩混凝土浇筑 期间 日 平均气温不低于 3 0 。 2边墩混凝土浇筑方案 渡槽拱座边墩具有结构厚、 体型大、 施 工技术要求 高等特点 ， 施工过程 中 ， 因水泥 水化产 生大 量的水化热 ，导致混凝 土表面 热量散发较快 ， 内部热量不易散发， 从而内 部与表 面产 生较大的温差 ，当温差 超过临 界值时 ， 致使混凝土产生温度应力裂缝， 从 而影响工程的耐久性。G B 5 0 4 9 6 2 0 0 9 大 体积混凝土施工规范 3 0 4 规定： 混凝土 浇筑体在人模温度基础上的温升值不宜大 于 5 0 C；混凝土浇筑块体的里表温差不 宜大于2 5 ；混凝土浇筑体的降温速率 不宜大于2 C d ； 混凝土浇筑体表面与大 气温差不宜大于 2 0 。 边墩混凝土施工 ， 除 了应满足设计强度要求外 ，如何控制施工 过程 中的温度应力 ， 防止产生裂缝 ， 是施工 中的关键。 2 1 温控计算 2 1 1 混凝土 内部温度计算 ( 1 ) 混凝土最终绝热温升值 T h = WQ C 式中， 卜混凝土最终绝热温升值， ； w 每 IT I 混 凝 土 的水 泥用 量 ， 根 据配合比本工程 W= 2 4 7 k g m ； 每 k g水 泥的水 化热 ， P 0 4 2 5 ， 取 Q = 3 7 7 J k g ； C 混 凝 土 的 比 热 ， 取 C = 0 9 6 J k g ： 混 凝 土 的 质 量 密 度 ，取 =2 45 0 k g m3 。 代人上式得： T h = 3 9 6 。 ( 2 ) 拌和温度和入模温度 砼拌合温度 = T - W c zw C = 2 6 5 砼运输过程中受 日晒等因素 ， 人模温 度 比 拌 合 温 度 约 高 4 ，砼 入 模 温 度 T j = 3 0 5 o C。 ( 3 ) 砼中心的最高温度： T 咖 T I+ r h 式中， 人模温度 ， 取 3 0 5 C ； 散热系数 ， 取 0 7 ； T = 5 8 2 2 。 2 1 2砼的表面温度计算 ( 1 ) 保温层的传热系数 B 13 = 1 ( 2 8 。+ 1 p q ) 式中， B 砼表面模板及保温层 的供热 系数， w m 2 K ； 8 厂 _ 一各种保温材料的厚度( IT I ) ， 先 假定采用一层草袋 ， 8_ 0 0 3 m； 各种保温材料 的导热系数 ， 草 袋取 0 1 4 m K； 13 空气层传热系数，取 B q ： 2 3 m - K 代人上式得： B = 3 8 8 ( W m 2 K ) ( 2 ) 砼 的虚厚度 h h ，= K。 ， 13 式 中， h L- 砼的虚厚度 ， m； K 计算折减系数， 取 K = 0 6 6 6 ； 砼 的 导 热 系 数 ， 取 = 2 3 3 N m K ； B 保温层的传热系数，由上节计 算 B= 3 8 8 w， m K； 代人上式得： h O 4 0 m ( 3 ) 砼计算厚度 H H=h + 2h 式中， H 砼的计算厚度， m； h 砼的实际厚度 ， 取 h = 7 m； h L 一 _ 砼 的虚厚度 ，由上述计算知 h ，_O 4 i n： Q o o c o C 表 1 各参数取值表 比热 热 当量 温度 T 材料 名称 重量 W( k g ) 热量 T ， W c ( j ) C( J k g ) W C ( J ) ( ) 水 泥 2 4 7 0 9 7 3 2 4 0 3 0 7 2 0 0 水 1 4 5 4 2 6 0 9 1 5 9 I 3 5 砂 子 6 9 3 0 8 4 5 8 2 3 0 l 7 4 6 0 石 子 l 2 8 8 0 8 4 1 0 8 1 9 2 3 0 3 2 4 5 7 6 粉煤 灰 2 7 0 8 4 2 2 6 8 3 0 6 8 0 4 外 加剂 4 9 4 0 9 4 4 5 5 0 2 2 2 5 O I 沙石含水量 5 9 4 2 2 4 7 8 2 7 6 6 9 0 6 I 合 计 2 7 8 7 8 5 7 3 8 4 6 1 图 1 边墩混凝土浇筑冷却水管侧面示意图 图 2 冷却水管安装平面图 代入式中得 ： H = 7 8 m 2 5 ( 4 ) 表面温度计算 2 1 4 砼表【 温度 与大气温度之差 T = T + H 。 h ( H h ， A T = 3 5 5 式 I ： 大气的平均温度 ， 取 3 0 C； T r 一 砼中心温度与外界气温之筹的 最大值 ， 即 5 8 2 2 3 0 = 2 8 2 2 。 2 1 - 3 砼内部最高温度与 表可温度之劳 AT = l m a xT _ 【 1= 5 8 2 23 5 5 = 2 2 7 2 ( ) T = ， 一 = 3 5 53 0 = 5 5 5 ( ) 2 0 山 f： 述计算数据可知 ， 只需在混凝 土表面 J J 【I 盖一 层 3 0 ra m 厚 的草 袋 或 草 毡 即可 满 足 G B 5 0 4 9 6 2 0 0 9 ( 大体积混凝土施工规范 3 0 4 规定 要求 ， 实际施1 一 时 ， 情况要复杂得多 。 【司此 决定施工 时采取混凝土 内部埋设冷却 管的措 施 ， 确保 昆 凝 土内部温度 表面温度之蒡小 于 2 5 ， 以避免混凝土 内部及表面出现裂缝 2 _ 2冷却管埋 设 考虑气温和浇筑速度 ， 为确保边墩泄凝 土 浇注质量 ，决定结合钢筋 网片的 内支撑系统 ， 内部埋设 焊接钢管 ， 并根据浇筑混凝土厚度来 确定预埋 管层数 。 2 2 1 工艺流程 预埋 安装 q b 4 8冷却 水 管 ( 分层 均匀 没 置 ) 一 混凝 土浇筑 前冷却 水管 水试 验 。混 凝土浇筑过 中管内通水循环 降温一混凝 土 浇筑后管内通水循环降温一采川岛 一 等级水 泥砂浆对冷却水管进行高 注浆堵实 2 2 2施上要点 通过综合 比较散热效率和经济效益 ， 冷却 水管采 q b 4 8 的焊接钢篱，管路采用M旋形 嚣， 具体布置见附图 1 和图 2 ， 水管接头采 用弯头焊接 ( 或套筒连接 ) 。冷却水管安装时 ， 结合钢筋骨架和支撑桁架固定牢 。 在混凝- 二 施 前 ， 水管 系统均经过通水 试 ， 仔细检 查 每一个接头 ， 确保管路不漏水 。 2 2 3通水控制温度 根据 混凝 士浇筑 过程 中 的测 温情 况 ， 适 时 向管 内通水 ， 通过水循环 ， 带走承 台混凝 土 内部 的部分 热量 ，使混凝土 内部的温度 降低 到要求的限度。 控制冷却水进、 出水的温差 大于 5 。根据测 温数 据相应 调整水 循环 的 速度， 以充分利用混凝土的f 身温度， 即中部 温度高 、 四周 温度低 的特点 ， 住循环过程 I f l 自 动调 节温差 。 3边墩混凝土浇筑 3 1 浇筑前的准备 对模板 、 支架 、 循环水温控系统、 钎 时 筋 、 预埋螺栓 、 预埋铁件 的质量 、 数量 、 化置逐一检 查 ， 并做好相 关验收 记求。 与混凝土直接接触的模板 、 垫层， 应清 除淤泥和杂物 ， 用水湿润 。 混凝 土 自由倾落高度不成超过 2 m。 根据 I -程需要和气候特点 ， 应准备好抽 水设备。 3 2砼浇往控制 采用采送 人仓 ， 斜面分层浇筑 ， 川“ 一 个坡 度( 斜坡) 、 薄层浇筑” 的力 法， 浇筑坯层的最大 厚度不超过振 动棒作用 长度的 1 2 5倍。 混 凝 土振 捣 时振 动 棒 的操 作 要做 到 快 插慢拔， 在振捣过程 I 】 ， 应将振动棒 I ： 下略 作抽动， 以便 L r 振捣均匀 ， 每点振动应为 2 0 s 3 0 s 。以砼 表面 水平 ， 不鼢 薯 下沉 ， 不 再 出现气泡 ， 表面 泛浆 为宜 。大体积 混凝 士 表 面水泥 浆较 厚 ，浇筑后 3 h4 h 初步 用 1引言 拱坝坝后电梯井结构动力计算研究 周伟喇路 ( 陕西省水利 电力勘测设计研 究院陕西西安7 1 0 0 0 1 ) 摘要 坝后高耸的电梯井作为大坝附属结构， 在坝体发生振动时， 由于动力放大的影响， 其结构将承受 更大的振动， 易于受损， 故对其振动响应的研究逐渐引起工程设计人员的关注。本文以陕西省内 某高拱坝为例 ， 分析拱坝坝体带电梯井结构的动力响应， 并对井壁结构按应力图形进行配筋计 算分析， 为工程施工图设计提供依据。 关键词 拱坝； 电梯井； 位移； 应力 中图分类号 ： T V 6 4 2 4 文献标识码 ： B 混凝土高坝， 特别是拱坝 ， 坝址一般 位 于高 山峡谷 之 中 。为 满足 枢 纽 工程 垂 直 向交通 的需 要 ，时常 在岸 坡 坝段 布 置 坝后电梯。这种高耸的水工混凝土结构 ， 在坝体发生振动时 ，由于动力放大 的影 响， 其结构将承受更大的振动， 易于受损 ( 如发 生裂 缝 、 变形等 ) 。一 旦损坏 ， 同样 会 严 重 影 响大 坝 的正 常运 行 。 因此对 于 坝 后 电梯井结构 的振动响应的研究逐渐引 起 工程 设计人 员 的关注 。 坝后附属结构遭受地震受损后 ， 一般 都易于在库水降落时修复 ，因此在实际 工程设计中 ，在考虑 了其与坝体结构的 相互影响后 ，确定非壅水建筑物的工程 抗震设防类别较主体壅水建筑物结构略 为降低。在进行坝后 电梯井等附属结构 设计时考虑其与坝体的耦联效应 ，将附 属结构连同坝体一起，组成一个体系进 行动力分析 ，用传统的拱梁分载法不易 处理 ，随着三维有限元仿真技术的发展 与推广 ，为这类结构 的地震反应分析提 供了合理的方法。 2工程实例分析 本文以陕西省内某高拱坝工程为例 ， 根据现行 抗震设 计规 范 、 混凝土 结构设 计 规范 、 拱坝设计规范所确定的原则 、 方法 表 1 不同超越概率水平下的设计地震加速度代表值 5 O年超越概率 P 1 0 P 5 0 5 P l 0 0 2 P l0 0 1 水平向设计地震加速度代表值 O L 0 0 6 2 0 0 8 3 0 1 4 6 O 1 8 3 相应地震烈度 竖直向设计地震加速度代表值 0 0 4 1 0 0 5 5 0 O 9 7 O 1 2 2 和评 价标准 ， 对拱 坝带 电梯 井结 构按振 型 分解反 应谱法 进行地震 反应 分析 ， 取拱 坝 带电梯井结构的前 1 5阶振型进行叠加 ， 研究 了结 构相应工况 下的动力响应 。 2 1基 本资料 该拱坝为剖物线型双曲拱坝 ， 坝顶高 程 6 4 6 m， 建基面最低高程 5 0 1 m， 最大坝高 1 4 5 m， 正常蓄水位 6 4 3 m， 死水位 5 5 8 m， 坝 顶宽 9 O m， 底 宽 4 0 O m。右岸 坝后 岸坡 坝 段设 一部 电梯 ， 电梯沿 高程 ( 5 2 0 O O m V 6 4 6 O O m) 共分五站， 电梯井结构上下游 井壁宽 7 9 m， 左 右侧井壁宽 7 O m。 根据陕西省大地地震工程勘察中心 2 0 0 8 年震后编制的 陕西省引汉济渭工 程地 震 安 全 性 震 后 动参 数 复 核 报告 可 知建筑物场地均为基岩场地 ，对应地震 基本烈度应为度 。近场区秦岭 山地 内 场地周邻的断层均为第四纪早、中期活 动断 裂 ， 晚更 新世 以来基 本不 再活 动 ， 属 于非全新活动断裂，设计 中可不考虑断 裂错动对工程的影响。大坝相应 的地震 基 本 烈度 为 1 0 0年 超越 概率 2 ， 水平 向 峰值加速度为 0 1 4 6 g ， 特征周期 0 5 7 s ， 相 水 平 刮 尺刮 平 ，初 凝 前 用铁 滚 筒 碾压 2 遍 ， 再 用 木抹 子搓 平压 实 ， 以控制 表 面龟 裂 ， 并按规定覆盖养护。浇注过程中要注 意保护冷却循环水管道 、 导线等设施 ， 振 捣 棒不要 直接 碰砸或 撬动 这些设 施 。 3 -3混凝土 的保温养护 混凝 土浇捣后 4 h5 h内( 根据实践表 明， 在混凝 土初凝前及时覆盖 ， 效果 更好 ) ， 表面抹面后及时覆盖一层草帘 ，在养护期 间，随时检查混凝土表面的干湿情况及温 差 ， 表 面要进 行常规养护 ， 及时 浇水 保持混 凝土湿润， 内部循环水温控制降温。 4边墩施工中应注意的问题 ( 1 ) 混凝土浇筑和钢筋绑扎过程中， 不 得损坏管路， 确保供水的连续性。 ( 2 ) 内部循环水温控制降温 ， 通水时间 不少 于 1 4天 。 5结语 沥水 沟 渡槽 边墩 混 凝 土浇 筑严 格 按 上述 方法施 工 ， 解决 了混 凝土浇 筑后水 泥 水化产生的水化热 ， 避免了混凝土由于内 外温差而产生裂缝的现象。 在施工中能按 照 规范施工 ， 因此拆模 后混凝 土表 面无裂 缝 ， 平整度达到了质量标准 ， 工程投运至 今 ， 未发生任何异常 ， 实践证明此方法切 实可行， 可作为其它大体积混凝土浇筑的 参考 。陕西水利 ( 责任编辑 ： 黄灵芝 ) 0 OC C 0