糯扎渡大坝心墙垫层混凝土温控施工技术.pdf

水利水电技术第4 2卷2 0 1 i年第 5期 糯 扎渡大坝心墙垫层 混凝 土温控 施工技术 张礼 宁 ，柴喜洲 ( 中国人民武装警察部队 水 电第一总队，广西 南宁 5 3 0 0 2 8 ) 摘要 ：糯扎渡大坝心墙 区垫层混凝土面积大，厚度小，为簿壁混凝土，其现场施工通道 少 ，心墙 两 侧岸坡比较陡，模板安装 、混凝土入仓困难，同时糯扎渡地 区天气炎热，昼夜温差大 ，防裂难度 高。 本文将通过工程实际对垫层混凝土裂缝产生成因及施工防裂技术进行分析研 究。 关键词 ：混凝土；防裂；温控 ；垫层 ；心墙 ；糯扎渡大坝 中图分类号：T V 5 4 3 8 ( 2 7 4 ) 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 1 ) 0 5 0 0 1 8 0 4 C o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y f o r t e mp e r a t u r e c o n t r o l o f b e d d i n g c o n c r e t e for c o r e wa l l i n Nu o z h a d u Da m ZHANG Li n i n g，CHAI Xi z h o u ( T h e N o 1 G e n e r a l T e a m o f A r me d P o l i c e H y d r o p o w e r T r o o p s ， N a n n i n g 5 3 0 0 2 8 ， G u a n g x i ， C h i n a ) Abs t r ac t：Th e a r e a o f be d d i n g c o n c r e t e f o r t h e c o r e wa l l i n Nu o z h a du Da m i s l a r g e wi t h a t hi n t h i c k n e s s a nd t h e n i s a k i n d o f t h i n wall c o n e r e t e ；for wh i c h t h e for rewo r k e r e c t i o n a n d c o n c r e t e p l a c e me n t a r e d i ffic u l t d u e t o f e w p a s s a g e s i n t h e c o n s t r u c t i 0 n s i t e a n d mo r e s t e e p s l o p e s o n b o t h t h e b a n k s o f t h e c o r e - wa l l ，f u r t h e r mo r e，t h e 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 i s q u i t e d i f fic u l t a s t h e w e a t h e r t h e r e i n i s q u i t e t o r rid w i t h a l a r g e t e mp e r a t u r e d i f f e r e n c e b e t w e e n d a y a n d n i g h t The c a u s a t i o ns o f t h e c r a c k i n g o f t h e b e d d i n g c o n e r e t e a n d t h e a n t i c r a c k i n g t e c h n o l o g y f o r t h e c o n s t r u c t i o n are a n aly z e d a n d s t u d i e d h e r e i n t h r o u g h the c o n s t r u c t i o n p r a c t i c e c o n c e r n e d Ke y wo r ds：b e dd i n g c o n c r e t e；a nt i c r a c k i n g；t e mp e r a t ur e c o nt r o l ；c o r e wall ；Nu o z ha d u da m 1 引言 糯扎渡水 电站心墙垫层混凝土量约为 1 4万 m ， 顺水流方 向最 大宽度 1 3 2 2 m，左右岸展 开长度约 8 0 0 m，共设置 6条纵缝 ，划分为 7个浇筑块 ，最大 块长 2 0 m，厚度 1 2 3 0 m( 见 图 1 ) 。 心墙垫层混凝土要求浇筑 温度 不得大于 1 9 ， 混凝土允许最高温度不大于 3 8 c I = 。 啬 垫层混凝土在心墙堆石坝里起着非常关键的作 用，既作为灌浆的盖重，也是防止心墙防渗土料流失的屏 障，如何防l 匕 垫层混凝土在浇筑后不产生或少产生裂缝 ， 不仅关系自身浇筑质量，也是大坝运行安全的重要保证。 2 施工难点与主要施工手段 施工难点 ：( 1 ) 糯扎渡地 区地处 回归线 以南 ，夏 季气温高 ，紫外线强 ，冬季 日温差大 ；( 2 ) 垫层混凝 土上下高差达 2 6 0 m，特别是左岸 ，中间无通道 ，混 1 8 凝土入仓困难 ；( 3 ) 由于人仓 困难 ，部分三级配混凝 土采用泵送 ，泵送混凝土的水泥用量高 ，不利于控制 温度 ；( 4) 在保证 良好 的施工性 能、抗 裂性能 的同 时，要保证混凝土后期强度的稳定增长 ，保证抗渗等 各项指标的要求 ；( 5 ) 由于心墙 固结灌浆压力最大达 到 3 0 M P a ，施工 中要注意灌浆压力抬动造成已浇好 混凝土形成新的裂缝。 主要施 工手段 ：( 1 ) 混凝 土水平运 输主要采用 6 9 r f l 的混凝 土搅拌 车，垂直 入仓主 要采用溜槽 ( 筒 ) ，局部泵送 ；( 2 ) 坡度缓于 1 ： 1的采用滑模 ，陡 于 1 ： 1的采用翻模。 3混凝土裂缝的成因分析 心墙垫层混凝土浇筑过程 中，产生裂缝的原因很 收稿 日期 ：2 0 1 1 0 3 1 1 作者简介 ：张礼宁 ( 1 9 7 4 一 ) ，男 ，助理工程 师。 W a t e r Re s o u r ce s a n dHy d ro p o w e rEn g i n e e r i n g Vo 1 4 2 No 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张礼宁， 等糯扎渡大坝心墙垫层混凝土温控施工技术 图 1 垫层混凝土展开示意( 单位：m) 多 ，有材料 自身的因素 ，也有外部环境的因素 ，产生 的原因很杂。虽然混凝土裂缝产生的机理非 常复杂 但垫层薄壁混凝土裂缝产生的成 因主要可归结 以下几 个方面。 3 1 基础不平整产生的应力集中 由于垫层混凝土最 薄的只有 1 2 m厚 ，基 础 开 挖面的平整 程度对 混凝 土 裂缝 的产 生 有很 大 的影 响 ，根据物理学原 理 ，基础 面的尖 锐端 ，超挖 的小 坑等会使混凝土产生应力集 中 ，易在这些部位 产牛 3 2内外温 差 混凝 土 同其他 材 料 一样 ，具 有 热账 冷 缩 的 特 性 ，在不受约束的情 况下 ，混凝土 可随温度 变化而 自由的伸缩 ，不会在 内部产生温度应力 ，也 就 不 会 产生裂缝 。但是混凝 土结构物是受 到各种 约束 作用 ，在温度升高时 ，由于不能 自由膨胀而产生温度 内压应力 ；在温度 降低 时，由于不 能 自由收缩 而产 竽 温 度 内 拉 应 力 。 又 由 于 混 凝 土 的 抗 拉 强 度 很 低 ， 容 易 被 较大温差 所引起 的温度 应力所 破坏 ，从 而 生 缝 。水泥水化过程 中会放 出大量的水化热 ，从 而使混凝 土 内部温度升高。特别是优质 的硅酸盐水 普通 水泥 ，其 中 c A 、c ， s含量较 高，比表 面 积较大 ，水化快 ，早期水化热高 。如果在 夏季 施工 时 不采取降温措施 ，混凝土内部温度可达到 6 0 - 7 0 ： 水泥水化热在 1 3 d可放出热量 的 5 0 。同 于 执 喜 递 、积存 ，混凝土内部最高温度大约发生在浇筑 后的 3 5 d 。由于混凝土内部和表 面散热条件不 同 凝土中心温度高 ，形成温度梯度 ，产 生 温 釜 和 温 度 应 力 。 当 温 度 应 力 超 过 混 凝 土 的 抗 拉 矗 、， 会产生温度裂缝。这种裂缝的特征是裂缝出现 混凝土浇筑后 的 35 d ，最初 裂缝很 细，呈 、 随着时间 的延长而不断扩展 ，甚 至达 到贯穿 裂 水利水电技术第 4 2卷2 0 1 1 年第5期 3 - 3混凝土塑性收缩 引起的裂缝 塑性收缩是指混凝土在凝结之前 ，表面因失水较 快而产生的收缩。塑性收缩裂缝一般在干热或大风天 气 出现 ，裂缝多呈中间宽两端细且长短不 一 ，互 不连 贯状态。其产生的主要原因为 ：混凝土在终凝前几乎 没有强度或强度很小 ，或者混凝土刚刚终凝而强度很 J、 时 ， 受 高 温 或 较 大 风 力 的 影 响 ， 混 凝 土 表 面 失 水 过 快 ，造成毛细管中产生较大的负压而使混凝土体积急 剧收缩 ，而此时混凝土的强度又无法抵抗其本身的收 缩，因此产生龟裂。影响混凝土塑性收缩开裂的主要 素有水 灰 比、混凝 土的凝结时 间 、 环境温度、风 速 、相对温度等 。 3 4混凝土干缩引起的裂缝 由于水泥混凝土养护不 当 ，在 风 吹 日晒 下 ，水 泥混凝土表面水分蒸 发过快 ，体 积迅速 收缩 ，而内 竺 度 变 化 小 ， 收 缩 小 ， 从 而 使 表 面 的 收 缩 变 形 受 到 内 部 水 泥 混 凝土 的约束 ，产生拉应力 ，引起水 凝土表面裂缝 ，这类裂 缝 的宽可大可小 ， 小 的 细 l女 口 发 丝 ，大 的可 到 毫米 ，其 长 度 可 由几 厘 米 到几 ，深度一般不超过 5 c m ，分布的形状一般是规则 3 - 5其他因素引起的裂缝 ， 了 上述原因外 ，还有其他很多种引起混凝土开 里 ， 如 砂 、 石 含 泥 量 过 大 ， 混 进 杂 质 ； 水 泥 受 和 过 期 ；外加剂 、掺合料选用不当 ，掺量不适 混凝 冻胀 ；化学收缩 ；钢筋锈蚀以 工 方 法不 当等 一 一 土裂缝的预防主要是通过设计 、材料 、施工 综合措施 ，将裂缝控制在无 害和最小范围内 ， 文 主 要 论 述 在 施 工 中 采 取 的 预 防 裂 缝 措 施 进 行 磊 1 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张礼宁， 等糯扎渡大坝心墙垫层混凝土温控施工技术 4 1 基础面不平整产生的应力集中 当基础面不平整时，把突 出尖锐的岩石先撬除 ， 对大面积的不平整或超挖 比较严重的部位 ，先用同标 号混凝土或砂浆填平。同时在分仓浇筑时，避免产生 尖角，这样可以有效地避免应力集 中的产生。 4 2 减小内外温差及控制绝对温度 4 2 1 减 小初 期 水化 热 减小初期水化热是控制混凝土最高温度的有效方 法。减小混凝土初期水化热最有效的办法就是采用 中 热或低热水泥 ，再在配合 比设计时 ，严格控制水泥用 量、单位体积用水量等 ，可以明显降低水泥水化热。 从本工程的实际施工来看 ，也是如此。前期采用了普 通硅酸盐水泥 ，防裂效果不理想 ，后来采用中热水泥 后 ，效果很 明显 。 4 2 2通 冷却 水冷 却 通冷却水是降低混凝土温升的有效手段 ，在混凝 土浇筑前安装蛇形管进行通冷却水冷却 ，冷却用水在 现场通过冷却机制备。 混凝土通水冷却参数为 ：水平间距 1 0 m，垫层 厚度 1 2 m埋设 l层水管 ；垫层厚度 3 0 m埋设 2层 水管；进水水温4l 0月为 l 51 8，1 1 月 次年 3 月为 1 2 1 5；参考通水流量前 7 d为 1 2 1 8 m 3 h ， 7 d以后为 0 51 2 1 T I h ；最大降温速率前 7 d为不 大于 1 0 d ，7 d以后为不大于 0 5 d 。 4 2 3合 理 的施 工 组织 合理安排仓位。原则是薄层、短间歇、连续均匀 上升 ，重点为分层和仓位安排。跳仓浇筑 ，形成错落 有致 、井井有条的施工场面 ，各结构块均匀上升 ，形 成良性循环 。 合理配置资源。加快混凝土入仓速度。根据仓面 大小 、初凝时间要求及浇筑温度要求合理配置资源 ， 保证运输设备和混凝 土振捣设备充 足 ，同时加强协 调 ，做好现场各环节衔接 ，提高人仓设备的效率 ，尽 量做到不压 车不等 车，保证混凝 土浇筑层面及时覆 盖 ，人仓的混凝土及时振捣 ，振捣完成后及时覆盖保 温被 ，防止温度倒灌。 缩短交接班 时间。严格现场交接班制度 ，每次交 接班时间控制在 2 0 m i n之 内，送饭到仓外或轮流吃 饭 ，吃饭不停浇。 尽量避开高温时段。夏季混凝土施工温控是施工 的重点和难点 ，尤其 68月份 ，原则是 ：尽量避 开 中午最热时段 ，在早晚或阴天施工 ，安排仓位时 ，随 时了解和跟踪天气预报 ，掌握天气变化 的趋势走 向， 一 有阴天或低温时间，就抓住时机 ，抢浇快浇。平时 尽量避开上午 1 2：0 0下午 1 6 ：0 0高温时段 ，在中 班开仓，跨过零点班 ，早班 1 0 ：0 0前争取收仓 。与 此相配套 ，在设备 、人员等各个环节认真组织 ，加快 浇筑速度 ，以减少温度影响。 4 2 4保 温 保 湿 由于混凝土拌和楼与浇筑面最远距离达到 l 1 k m。 为防止夏季高温季节混凝 土在运输过程 中升温过快 ， 混凝土从出拌和楼开始就进行保温 ，混凝土搅拌运输 车 、混凝土罐包裹保温被等隔热材料 ，并在上部搭设 遮 阳棚 ，防止太阳直晒。若等待时间过长 ，在施工现 场进行洒水降温，并合理调配车辆 ，减少运输车辆等 待卸料时间。 对溜槽( 筒) 覆盖保温材料 ，降低混凝 土入仓温 升 ；在滑模顶部加盖彩条布遮 阳棚 ，避免 阳光直射新 浇混凝土，降低混凝土人仓温度 ；浇筑前 ，仓面洒水 并始终保持湿润 ，降低基础面温度 ；高温时段仓面布 置喷雾机喷雾降温。 冬季 由于昼夜温差大 ，在已浇好的混凝土面覆盖 保温被 、苯板等保温隔热材料 ，采用先贴塑料薄膜 ， 加保温被 ，再加油布的保温处理方式 ，材料等效热交 换系数 5 k J ( m h ) ，保证了混凝 土表面温 度不会骤升骤降。 高温季节 ，新浇的混凝土表面采取 2 4 h不间断 流水进行保温保湿。保温保湿能减小 因混凝土塑性收 缩 及干缩 引起 的裂缝 。 4 2 5其他措 施 降低 出机 口温度。拌和系统对骨料采取风冷 ，采 用冷水搅拌 ，确保出机 口混凝土温度不大于 l 4。 由于混凝土浇筑完成后 ，要进行固结灌浆 ，固结 灌浆压力较大 ，稍不注意 ，灌浆抬动就会使混凝土产 生新的裂缝 ，因此 ，在 固结灌浆时，安装仪器进行混 凝土抬动观测 ，在灌浆时注意控制灌浆压力 ，保证混 凝土的抬动控制在不产生裂缝 的范围内。 5 裂缝处理 对已产生的裂缝 ，根据裂缝宽度 、长度规模采取 化学灌浆 、表面刻槽覆盖等方式处理。本工程裂缝处 理要求为 ：( 1 ) 缝宽小于 0 2 mm、缝深小于 0 3 m且 缝长小于 1 0 m的混凝土裂缝不处理；( 2 ) 缝宽小于 0 1 mm的混凝土裂缝不处理 ；( 3 ) 除上述 2种之外 的裂缝按以下要求处理 。 凡与上游或下游结构缝贯通 ( 无论在何深度 与结 构缝距离小于 1 0 m者均认 为是贯通 ) 的裂缝均按化 ( 下转第 2 6页) 水利水电技术第4 2卷2 0 1 1年第 5期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 王健， 等糯扎渡水电站大坝基础帷幕灌浆施工 图 1 各次序孔单位 注灰量频率 曲线 灰量 为 3 3 0 6 2 k g m， 序 孔 平 均 单 位 注灰 量 为 2 1 9 3 7 k g m，l U 序孔平均单位注灰量为 1 1 1 5 k g m； 孔序间递减率分别为 3 3 6 、4 9 2 ；上游排 I 序 孔平均单 位注灰量为 1 6 0 3 9 k g m， I I 序孑 L 平均单 位注灰量 为 1 1 3 4 2 k g m，序孔平 均单位 注灰量 为 7 5 k g m，孔序间递减率分别 为 2 9 3 、3 3 9 ； 上游排平均单位注灰量为 1 0 7 4 k g m，下游排平均 单位耗灰量为 1 9 7 2 k s Il l ，排序问递减率为 4 5 5 。 通过以上灌浆成果分析看 出：各序孔平均单位注灰量 逐序递减，符合随着灌浆次序增加、注灰量逐渐减小 的一般灌浆规律，说明先序孔灌浆 已将大部分裂隙充 填 ，后序灌浆孔将裂隙进一步补充填 ，灌浆效果明显。 5 2压水试验成果分析 灌后压水检查孔采用 自上而下分段卡塞进行“ 五点 法” 压水试验。前期帷幕灌浆灌后压水试验压力组为 0 6 MP a 、1 2 MP a 、2 0 MP a 、1 2 MP a 、0 6 M P a ，最 大压水试验压力为 2 0 MP a 。后期根据正常蓄水位与 灌浆段孔底高程的相互关系，帷幕灌浆检查孔压水试 验压力取值按规范 的高限取值 ，即检查孔各段单点法 压水试验的压力为灌浆施工时该孔段所使用的最大灌 浆压力 的8 0 ，并不小于 1 MP a ，五点法压水试验 的 压力按单点法试验压力 的 0 3 、0 6 、1 0 、0 6 、0 3 倍取值 ，最大压水试验压力不超过 3 3 MP a 。灌后压 水检查成果见表 3 。 表 3灌后压水试验成果汇总 检 各透水率 ( L u ) 区间段数 透水率 L u 查 段 ( 频率 ) 段 ( ) 防渗 孔 孔 数 最 大 最小 平均 标 准 数 i l 1 5 1 5 2 2 值 值 值 3 2 3 3 5 3 3 5 ( 1 O 0) 0 ( O) 0 ( 0) O ( 0 ) O 9 6 0 0 4 7 g 1 0 L u 根据灌后透水率区间分布情况可 以看出：灌后透 水率均小 于设计 规定 的 1 0 L u合 格标 准 ，合格 率 1 0 0 ，说明帷幕灌浆达到了预期 目的。 5 3岩芯采取成果分析 通过岩芯描述 ，结合地质情况分析 ：先导孔大部 分孔段岩芯较破碎 ，岩芯平均采取率为 6 2 ，灌后 压水检查孔钻孑 L 取芯 ，岩芯平均采取率为 9 1 ，由 以上采取率情况分析，灌前地质岩层较风化破碎 ，岩 石采取率低 ，灌后风化破碎地质岩层形成整体 ，岩芯 裂隙可见水泥结石充填 ，胶结情况较好 ，岩石采取率 显著提高 ，说明灌浆效果显著。 6 结论 帷幕灌浆效果显著 ，水泥浆液填塞了岩体 中的微 小裂隙和渗水通道 ，达到了改善岩体物理性能 、提高 岩体防渗能力的 目的。通过帷幕灌浆成果分析表明： ( 1 ) 双排帷幕的灌浆孔排距 1 5 m，孔距 2 m以及单 排帷幕灌浆孔距 2 0 m是合理的，灌浆压力和灌浆分 段可以达到设计规定的质量标 准；( 2 ) 采用“ 孔 口封 闭、自上而下分段 、孔 内循环式灌浆法” 的灌浆方法是 可行的；( 3 ) 处于岩体风化 、软弱夹层带通过的复杂部 位 ，采用干磨细水泥材料灌浆的设计要求是适宜的。 ( 责任编辑陈小敏 ) ( 上接第2 0页) 学灌浆法进行处理。其余裂缝可按刻槽法处理。 通过基础面找平 、选 择 中热水 泥、通冷却 水 降 温 、合理的施工组织 、浇筑过程 中的保水养护 、浇 筑后的保温覆盖等诸 多方式 ，可 以有效地控制垫层 混凝 土 的浇筑 温 度 ，把最 高温 升控 制 在一 定 范 围 内，使混凝土产生裂缝 的几率大大 降低 ，杜绝 了危 害性裂缝 的产生 ，为大坝 的安全保证打下 了坚实 的 基 础 。 参 考文献 ： 1 朱伯芳 大体积混凝土温度应力与温度控制 M 北京：中国 电力出版社，1 9 9 9：2 9 8 3 0 5 2 黄士元 混凝 土早期 裂缝 的成 因及 防治 J 混凝 土 ，2 0 0 0 ( 7 )：3 - 5 3 刘崇熙，文梓芸 混凝土碱一骨料反应 M 广州：华南理工 大学出版社 ，1 9 9 5 4 吕联亚 混凝土裂缝 的成 因和治理 J 混凝土，1 9 9 9 ( 5 ) ： 43 4 8 ( 责任编辑陈小敏) 水利水电技术第 4 2卷2 0 1 1 年第5期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m