藏木水电站高寒及大温差混凝土施工技术.pdf

第 5 0卷第 1 0期 2 01 4年 l 0月 甘 肃 水 利 水 电 技 术 GA NS U WA TE R RE S OU RC E S A ND H YD ROP OWER T E CHN OL OGY Vo 1 ． 50． No． 1 0 Oc t ． ． 2 01 4 施工技术 藏木水电站高寒及大温差混凝土施工技术 陈学永 ( 葛洲坝集团 第六工程有限公司， 云南 昆明 6 5 0 2 0 6 ) 摘要： 藏木水电站地处西藏高海拔、 高寒地区， 混凝土施工昼夜温差大、 冬季需进行连续施工作业。针对西藏地区特 殊的气候环境 ， 避 开传统 高成本 的暖棚 法、 电热法 ， 从 广 义综合蓄 热法上进 行试验总结 ， 形成一套适合 于西藏 高寒及 大温差地 区的特有混凝土施工技 术 ， 可为今后 西藏高寒地 区类似 工程 的施 工积 累了经验 。 关键词： 高寒； 大温差； 混凝土； 施工技术 中图分类号 ： T V 5 5 4 文献标志码 ： B 文章编号 ： 2 0 9 5 — 0 1 4 4 ( 2 0 1 4 ) 1 0 — 0 0 5 8 — 0 3 1 工 程概 述 藏木水 电站是西藏地区第一座大型水电站 ， 位 于 西藏 自治 区 山南地 区 加查 县 境 内 ， 坝址 距 加 查 县 城 约 1 7 k m，是雅 鲁藏 布江 干流 中游 桑 日一 加 查峡 谷 段 5级电站的第 4级 ， 工程为二等大( 2 ) 型工程 。挡 水建筑物为混凝土重力坝 ， 由左 、 右岸挡水坝段 、 溢 流 坝段 、 厂房 坝段 和冲砂 底孔 坝段 组成 ， 坝后 式厂 房 内安装 6台 8 5 MW 发电机组 ， 总装机容量 5 1 0 MW。 藏 木水 电站所 在地 区年 平均气 温在 8 ℃ 左右 ， 极 端 最高气 温和极端最低气温分别 为 3 2 ． 0 ℃ 、 一 1 6 ． 6 ： 每 年 1 1月初 至 翌年 3月 上旬 需 采用 预 热 混凝 土 进 行浇筑。在中国西藏的高海拔地 区， 白天 阳光直射 时段气温较高 ，能达到 l 0 ～ 2 0℃．夜间温度又骤降 至一 l 0 左 右 ． 气 温 变 化 幅 度 较 大 ， 昼 夜 温 差 超 过 2 5℃ ， 冬季 时 间较 长 。特殊 的气候 环 境 制约 了大 坝 工程 混凝 土的 正常施 工 。 随着 我 国水 电 市 场 南西 南 地 区往 西 部 地 区开 发 ，越来越 多 的水 电站工 程建设 地处 高海 拨 、大温 差 、 严寒 地 区 。为 满 足西 部地 区水 电 站工 程 的施 工 进度需要 ． 混凝土浇筑不仅要求在正常的外界温度 下进 行 施 工 ， 也 要 求 在严 寒 季节 早 晚 温差 大 的 条件 下进行施工。而在严寒季节 ， 对混凝土的浇筑质量 及工艺就提出了更高要求 。已有技术研究表明， 要 在 严寒 季 节进 行 混凝 土 的浇 筑 ， 必 须 保证 混 凝 土 的 浇 筑温 度不低 于 6℃， 浇 筑 的混凝 土表 面 不能 受冻 ， 避免产生内外温差 。而在西藏高海拨 、 严寒地 区， 外 界温度常常在 4℃以下 ，每天负温时段更是 占据了 全天一半 以上 的时间。因此 ． 为保证在此气候条件 下 的 混凝 土 的正 常 浇筑 ， 必 须 要加 强 对 混凝 土 施 T 的温 度控 制 。 2施 工技 术 2 ． 1 混凝 土运 输保 温措施 藏 木 水 电站 大 坝工 程 混 凝 土水 平 运距 1 ． 5 k m， 垂 直运 距平 均 为 6 0 m。大 坝混凝 土 为 常态 混 凝 土 ， 水 平 运 输 采 用 2 5 t自卸 汽 车 ．垂 直运 输 采 用 4台 2 0 ／ 2 5 t 平 移式 缆机 挂 6 m 混凝 土立 罐 。每年 1 1 月 初至次年 3月上旬 ． 日平均气温低于 5 C C， 混凝土即 进入低温季节施工。要求大坝混凝土出机 口温度不 低 于 1 O℃ ， 混 凝 土 的浇 筑 温 度 不低 于 6℃ ， 混 凝 土 从 出机 口至 上坯层 混凝 土覆 盖前 的温 度损 失不 超过 4℃。为此 ，混凝土从拌合系统的出机 口到浇筑仓 面， 运输全过程均需进行保温。 为确保 工程 质量 ．混凝 土 运输保 温方 案遵 循工 艺先进 、 技术可靠 、 保温效果好 、 经济实用 ， 以及满足 混 凝 土浇筑 需求 的原 则 。 自卸 车车厢 采用 导热 系 数 A≤0 ． 1 0 8 k J ／ ( m h ℃) 、 5 c m厚 的聚 苯乙烯 泡沫 板 粘 贴 ： 缆机 吊罐 采 用 2层 2 ． 5 c m厚 的橡 塑 发泡 保 温 材 料包 裹 ， 导热 系数 ≤0 ． 1 3 3 k J ／ ( m h ℃) ， 保 温材 料 阻 热 R的计算如下 ： R= A／ 6 式 中 ： A —— 材 料导 热系 数 ： 6 —— 材料厚 度 。 R≤0 ． 1 3 3 ／ 0 ． 0 5 = 2 ． 6 6 k J ／ ( m h q C ) 。小 于设计 要 求的混凝土放热系数 ≤6 ． 3 3 k J ／ ( m h ) 。 保温材 料选取满足要求。 ( 1 )自卸汽 车运 输 混凝土水平运输采用 自卸汽车进行运输。自卸 车 车厢 采用 导热 系数 ≤0 ． 0 3 W／ ( m ) 、 5 c m厚 的 聚 收稿 日期 ： 2 0 1 4 — 1 0 — 2 0 作者简介： 陈学永( 1 9 8 4 一 ) ， 男， 广西贵港人， 学士， 工程师， 主要从事水利水电丁程施工管理。 58 第 1 0期 陈学永 ： 藏木水 电站高寒及大温差混凝土施T技术 第 5 O卷 苯乙烯泡沫板粘贴 ， 车厢盖板采用粘贴有 5 c m厚聚 苯乙烯泡沫板的全 自动液压系统盖板封盖 ， 保温材 料外再用 0 ． 4 mm厚的彩钢板保护。 车辆改装系统采 用密闭式厢盖侧开启系统 ， 连接简单 、 可靠性高 、 稳 定性好。液压系统既可使 系统运动平稳无 冲击 ， 又 可防止意外掉落 。 保障人身及设备安全 。车盖打开 后额外 占用空间小 ， 方便车辆 出入拌合楼装料通道 ， 与加盖之前原来没有差别 。车辆全 自动液压控制 。 开闭全 由司机操作 ， 避免 了常规工程设置专人负责 车辆保温顶盖的开闭工作。在运输过程中尽量缩短 运输时间 ， 做到不随意停车 ． 施工现场不压车 ， 减少 混凝 土 在运 输过 程 中的热 量损 失 。 ( 2 ) 垂直 运输 混凝土垂直运输为缆机运输。吊罐的保温采用 2层 2 ． 5 c m厚的橡塑海绵保温材料包裹 ，胶水粘贴 固定 ． 减 少 热量 损 失 。经 过 冬 季现 场 温 度 检测 记 录 分析 ． 混凝土从 出机 口到仓面的运输上 ， 平均温度损 失为 1 ． 5℃， 混凝土运输过程的保温效果非常明显。 2 _ 2混 凝 土表面 及 基岩面 处 理措 施 在冬季期 间 ． 正温时段混凝 土表面冲毛及基岩 面的清理采用高压水枪冲洗 ， 温度较低时 ， 辅以凿毛 机进行凿毛施工 加强冲毛机 的维护和保养 ， 增加 冲毛机数量和冲毛人员 。 充分利用 白天正温时段进 行冲毛。白天正温时段 ， 掀开收仓面的混凝土保温 材料 ， 开始进行冲毛工作 。混凝土表面处理完成后， 及时将仓面覆盖保温材料 ， 待下一仓混凝土浇筑前 再掀开。控制好冲毛时间， 一般在 中午开始冲毛施 工 ， 下午 6 ： 0 0以前完成 冲毛工作 ， 并将仓内积水排 除干净。混凝土表面冲毛及建基面冲洗完成后 ， 及 时用风枪将仓面残 留水 吹干， 局部采用喷灯进行烘 烤 ， 以防结冰。未能在正温时段完成的缝 面处理 ， 采 用凿毛机凿毛 ． 再用风管吹净。混凝土浇筑前 ， 检查 老混凝土表面及基岩面上有无结冰现场 ， 如有结冰。 则人 工凿 除 干净 ， 基 岩面提 前一 天 用 3 c m 厚保 温 被 覆盖 ， 必要时采用碘钨灯进行加温 ， 避免混凝土浇筑 时 ． 基 岩 面 出现 负 温 。 影 响浇 筑 正 常开 展 。同 时 ， 对 收仓 面进行严格 的控制 ， 所有 的仓面均为下游 比上 游高 5 0 c m， 利于仓 内积水排 出。 2 ． 3模板 保 温措 施 结合高原地 区特殊 的气候环境 ， 所有模板背面 框 格 内粘 贴 5 e m 厚 的 聚 苯 乙烯 泡 沫 板 ， 泡 沫 板 全 年均粘贴在模板背面框格内。 局部掉落后及时补上 。 藏木 水 电站 使用 的保 温 材料 导热 系 数 A≤0 ． 1 0 8 k J ／ ( m h o C) ( A≤0 ． 0 3 W／ ( m o C) ) ， 保温材料阻热 的计 算如 下 ： R=A／ 6 式 中 ： A — — 材 料导热 系数 ： 材料 厚度 。 ≤0 ． 1 0 8 ／ 0 ． 0 3 = 3 ． 6 k J ／ ( I T I h ℃) 。 小于设计要求 的混 凝土 放热 系数 ／ 3 ~<6 ． 3 3 k J ／ ( m h o C) 。 冬季期间 ， 大坝上、 下游面保温方式为除了钢模 板 背 面框 格 内粘贴 5 c m 厚 的聚苯 乙烯 泡 沫板外 ， 浇 筑 时模板还增加 内贴 3 c m厚 的聚苯 乙烯泡沫板 和 0 ． 1 m m 厚 的 塑料 薄 膜 ； 拆模 后 ， 内贴 苯 板及 塑料 薄 膜 留在混凝土面上 。塑料薄膜主要起保水作用 ， 内 贴苯 板 留 在 混凝 土 表 面上 使 新 浇 筑 混 凝 土 免 受 冻 坏 。大坝横缝面保温方式为除了钢模板背面框格 内 粘 贴 5 c m 厚 的聚苯 乙烯 泡沫 板外 ， 浇筑 时 还增加 内 贴 2 c m厚的聚乙烯闭孔 泡沫板 ． 拆模后 。 内贴闭孔 泡 沫板 留在 混凝 土面 上 ， 闭孔泡 沫板 既作 为分缝 板 。 又可起到一定的保温作用。同时，另在模板外部悬 挂 3 c m厚的保温卷材加强保温 ，待模板提升后 ， 将 保温卷材用木条压紧混凝土面 ，待相邻坝段混凝土 浇筑时，再将保温卷材拆除。大坝纵缝面保温方式 为除 了钢模 板 背 面 框格 内粘 贴 5 C I I I 厚 的 聚苯 乙烯 泡沫板外 ， 浇筑时纵缝模板上设 1 ． 5 m高的支架 ， 在 支架上搭设彩条布 ， 内设暖风机对模板进行加温： 拆 模后 ， 用 3 e m保温卷材覆盖保温 并利用木条压紧。 所有模板拆模时间均选择在浇筑完成后 的第 3天白 班正温时段进行 ， 拆模前 ， 提前将拆模设备 、 施工人 员及各项保温材料准备就位。要保证当天拆模 ， 当 天 正温 时段 挂好保 温 卷材 无法 当天 完成 的 ， 不得 拆 模。需安排足够的人员进行拆模及保温工作 ．确保 当天 白班正温时段拆模完成 ，当天保温工作完成。 坚决不允许有混凝土外露过夜。 内贴苯板粘贴施工方法： 模板安装好后 ， 校核位 置 ， 固定模板 。在模板 面 上粘贴 3 c m厚 的聚苯 乙烯 泡沫板 ， 模板面与苯板采用黄油粘贴 。 苯板能贴在模 板 面上 即可 。 最后 在苯 板面上 盖 0 ． 1 mm厚 的塑料 薄 膜 ， 薄膜与苯板采用普通胶水粘贴 ． 要求薄膜均匀平 铺 在苯 板上 。 保温板的粘贴控制点如下 ： ( 1 )内贴 苯板 的模板 面不 必涂 刷 脱模 剂 ，但 要 求模板面平整 ． 无灰浆 。 ( 2 ) 保温板粘贴完成后 ，为确保浇筑过程中苯 板不脱落 ， 3 m升层 的苯板粘贴面需增加 2层支撑 钢筋 ， 钢筋采用 2 2螺纹钢 ， 水平间距 1 ． 5 m。 通过对藏木水 电站冬季现场混凝土施工温度检 测记录数据分析 ，将温度计埋设 于距混凝土缝 面 5 c m处 ， 实时测量温度变化情况 ， 粘贴保温材料的混 59 2 0 1 4年第 1 0期 甘肃水 利水 电技术 第 5 O卷 凝 土外露 面 ． 混凝 土表 面温度 稳定 在 1 5 ～ 2 1 q C 之 间 ， 符合冬季保温要求 。 2 ． 4混 凝土浇 筑过 程保 温措 施 ( 1 ) 平 铺法 最低气温在一 5℃以上时采用平铺法浇筑 ， 每坯 层厚 5 0 e m． 从上游往下游或从下游往上游推进 。 机 械平仓振捣。平仓振捣过后 ， 及时覆盖保温卷材 。 ( 2 ) 大 台阶法 最 低气 温 在一 8 c IC 以上 时采 用 大 台阶 法浇 筑 ， 台 阶宽度 4 5 m， 高 5 0 e m， 从上游往下游推进 ， 浇筑顺 序为从右侧往左侧浇筑 ， 至左侧后 ， 再从左侧往右侧 浇 筑 ． 如此 “ 蛇形 ” 前 进 ， 减 少保 温材料 覆 盖与揭 开 的 频 率 。 大 台 阶法 采用 人工 平仓 ， 振 捣机振 捣 。 平 仓振 捣过后 ， 及时覆盖保温卷材 。 ( 3 ) 一 次立模 两次 浇筑 当最低气温在一 8℃以下时 ， 采用一次立模两次 浇筑 ， 即浇筑层高 1 ． 5 m， 在正温时段浇筑完成 ， 浇筑 时采 用平铺 法 浇筑 。 ( 4 ) 混凝 土 浇筑仓 的保 温措施 混凝土运至浇灌部位后 ， 应采取快铺料 、 快振 捣， 及时覆盖的快速施工方法。浇筑混凝土的时候 ， 在 每个 仓 内设 置 4台暖 风机 ， 暖风 机 对 着 浇筑 部 位 输送 暖风 ． 以防止 新 浇混 凝 土结 冰 ， 振 捣 结束 后 ， 及 时覆盖 3 c m厚的保温被 ( 带被套 ) 进行保温 ． 在新浇 混凝土接头处 ， 覆盖电热毯进行保温 。浇筑仓 内设 专人负责暖风机移动． 保温被 、 电热毯的覆盖 。 2 ． 5混凝 土收 仓面 保温措 施 藏木水电站收仓面采用 3 c m厚的保温被 ， 导热 系数 A≤0 ． 1 4 4 k J ／ ( m h o C ) ( A≤O ． 0 4 W／ ( m q C ) ) ， 保 温材料阻热 尺的计算如下： R= A／ 3 式 中 ： A — — 材料 导热 系数 ； 材料 厚度 R40 ． 1 4 4 ／ 0 ． 0 3 = 4 ． 8 k J ／ ( m h ) 。 小于设计要求 驴 ( 上接 第 3 3页 ) ( 5 ) 地震的情况下 ， 随着水库蓄水 ， 变形体内部 应力集中现象进一步加强 ， 在变形体底部边界附近 剪应力增加 明显 ， 该应力变化对变形体稳定性产生 较大 的不 利影 响 。 ( 6 ) 从 应 力分 析 结 果 来 看 ， 不 利 工 况 下 变 形 体 内部 的应力变化导致变形体稳定性有所降低 ， 说明 水库 蓄水与地震对变形体稳定性的不利影响较大 ， 6 0 的混凝土放热系数 口≤6 ． 3 3 k J ／ ( m h ℃) 。同时在混 凝土面上还覆盖一层 0 ． 1 m m厚 的塑料薄膜 ． 不但能 满 足保 湿要求 ， 还 有助 于保 温 。 混凝 土收仓后 ． 马上在 收仓 面上 覆 盖 0 ． 1 mm厚 的塑料薄膜和 3 e m厚 的保 温被 ，保 温被搭接 1 0 e m。选取正温时段 ， 掀开塑料薄膜 和保温被对收仓 面进行冲毛处理 ， 冲毛结束后 ， 再覆盖 0 ． 1 mm厚的 塑料薄膜和 3 c m厚的保温被。 保温被上部采用钢筋 条压盖 。 防止刮风吹起 。同时 。 要求在下一仓混凝土 浇筑前 ， 不得随意挪动保温被。经现场取样分析 ， 覆 盖塑料薄膜和保温被的混凝土表面平 均温度达 1 3 ℃。 且 混凝 土保湿 效 果 明显 。 3结语 寒冷地区冬季混凝土施工一般多采用暖棚法或 电热法 ， 不但大量的增加 了施工成本 ， 而且混凝土浇 筑速 度也 受到 一定 的 限制 。从 西藏 地 区特殊 的 高原 气候环境出发 。摸索总结 出一套适合于西藏地区特 有气 候条 件下 的混 凝 土施工 技术 。经 过藏 木水 电站 高寒及大温差混凝土施工实践，在保证施工质量的 前提下 ． 既可以有效控制施工成本 ， 又不影响混凝土 浇筑速度，有效的利用 了西藏地区冬季施工的宝贵 时 间 ，在 藏 木水 电站 大 坝混 凝 土施 工 工 期滞 后 6 ． 5 个月的前提下 ，使藏木水电站工程建设扭被动为主 动 ， 不但 实 现 了赶 工 目标 ， 还 提前 一个 月实 现 了首 台 机组的发电目标。为西藏高寒地区后续的加查与街 需 水 电站 。 以及林 芝 、 墨脱等 地 区的大 型水 电站 建设 积 累经 验 参考文献 ： [ 1 ]D L ／ T 5 1 4 4 — 2 0 0 1 ， 水下混凝土施T规范[ S ] ． [ 2 ]J G J 1 0 4 — 9 7 ， 建筑工程冬期施工规程[ s ] ． [ 3 ]余永祯． 建筑施] 二 手册( 冬期施_T部分) [ M] ． 北京： 中同建 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