中小型水电站大体积混凝土温控风险分析.pdf
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1、第 3 9卷第 1 0期 2 0 1 3 年1 0 月 水 力 发 电 中 小 型 水 电 玷 大 俸 积 混 凝 土 温 控 风 险 分 析 王 晓 鹏 ( 四川 1 大 学水利水 电学院 ,四川成都6 1 0 0 6 5 ) 摘要 :对 于中小型水 电工程 ,由于基础部位 大体积混凝土方量 占总体混凝土方量 比例较小 ,施工持 续时段不长 , 若建立一套完整 的温控 系统及设备 ,利用率不高 ,混凝土 的摊销成本较 大。为此 ,以安谷 水电站工程为例 ,通过对 混凝土温控风险 因素进行分析 ,找 出导致混凝土温升最主要 因素 ,并提 出有针对性 的温控措施 ,以解决 中小型水 电 工程温控
2、措施与投资之间的矛盾 。 关键词 :温度控制 ;风险分析 ;大体 积混凝土 ;中小型水 电站 Ri s k An a l y s i s o n M a s s Co n c r e t e Te m p e r a t u r e Co n t r o l i n S m a l l a n d M e u m Hy d r o p o we r S t at i o n s W ANG Xi a o p e n g ( C o l l e g e o f Hy d r a u l i c a n d Hy d r o - e l e c t r i c En g i n e e r i n
3、 g , S i c h u a n Un i v e r s i t y , C h e n g d u 6 1 0 0 6 5 , S i c h u a n , C h i n a ) Ab s t r a c t B e c a u s e t h e ma s s c o n c r e t e i n f o u n d a t i o n o f s m a l l a n d me d i u m h y d r o p o w e r p r o j e c t s o n l y a c c o u n t s a s m a l l e r p r o p o r t i
4、 o n t o t o t a l c o n c r e t e a n d t h e p o u r i n g d u r a t i o n o f f o u n d a t i o n c o n c r e t e i s n o t l o n g, a c o mp l e t e t e mp e r a t u r e c o n t r o l s y s t e m a n d e q u i p me n t w i l l n o t b e f u l l y u s e d a n d t h e c o s t w i l l b e h i g h e
5、 r T a k i n g A n g u H y d r o p o w e r S t a t i o n p r o j e c t a s a c a s e s t u d y , t h e r i s k f a c t o r s o f c o n c r e t e t e mp e r a t u r e c o n t r o l a r e a n a l y z e d t o i d e n t i f y t h e mo s t i mp o r t a n t f a c t o r w h i c h l e a d i n g c o n c r e
6、t e t e mp e r a t u r e r i s e , a n d t h e n c o r r e s p o n d i n g t e mp e r a t u r e c o n t r o l me a s u r e s a r e p r o p o s e d t o e l i mi n a t e t h e c o n t r a d i c t i o n b e t we e n t e mp e r a t u r e c o n t r o l r e q u i r e me n t a n d i n v e s t me n t o f s
7、ma l l a n d me d i u m h y d r o p o we r p mi e c t s Ke y W o r d s : t e mp e r a t u r e c o n t r o l ; r i s k a n aly s i s ; ma s s c o n c r e t e ; s ma l l a n d me d i u m h y d r o p o we r s t a t i o n 中图分类号 : T V 5 2 3 ;T V 7 4 2 文献标识码: A 文章编号 : 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 3 ) 1 0 0 0 4
8、 1 0 3 0 引言 在水 电工 程 的建 设 中 混凝 土 温 度 控 制是 一 项 必 不 可少 的工 作 ,在 特 大 型 、大型 水 电项 目的建 设 中 ,有 较 为 完 善 的管 控 体 系 和设 施 ,仿 真计 算 及 技 术 研究 也 较 多 。但 在 中小 型项 目中 , 由于基 础 部 位 大 体积 混 凝 土 方量 占总 体 混凝 土方 量 比例较 小 ,总 量 不大 ,且 基 础部 位 混 凝 土施 工 持 续 时 段不 长 ,一 般 经历 1 2个 高 温季 节 就 可完 成 ,因 此 。若 建 立 一 套完 整 的温 控 系统 及 设 备 ,则 利 用 率 不 高
9、 ,混 凝 土 的摊 销 成本 较 大 。本 文 以安 谷 水 电站 为例 ,结 合 项 目 条 件 ,进 行 温 控 风 险 分 析 , 确 定 风 险 应 对 措 施 。 提 出针 对 中小 型 项 目的 温控 措 施 即在 质 量 需 要 的 同时 ,能 够有效 降 低经 济成 本 。 1 工程概 况 安 谷 水 电 站位 于 四川 省乐 山市 沙 湾 区 。是 大渡 河 梯 级 开 发 的 最 后 一 级 电 站 以 发 电 为 主 并 兼 顾 环 境 生 态用 水 要 求 。水 库 正 常 蓄水 位 3 9 8 O 0 i n,总 库 容 约 6 3 3 0万 1T I ,电站 总
10、装机 容 量 7 7万 k W。工 程 枢 纽 由混 凝 土 闸 坝 、非 溢 流 坝 、 电 站 厂 房 、船 闸 、 副 坝 及尾 水 渠 等建 筑 物 组成 。枢 纽混 凝 土 总 方量 约 2 0 0万 in ,其 中 ,基 础 大体 积 混 凝 土方 量 约 7 0万 in。 , 根 据进 度 计 划 安排 ,基 础 部位 大 体 积 混凝 土将 在 4月 9月 浇 筑 完 成 ,经 历 一 个 高 温 季 节 。 2 大体积混凝土 温控风 险管理计划及风 险 识别 混 凝 土 温 控 风 险 管 理 计 划 主 要 包 括 以 下 几 方 面 : 分 析 混凝 土 浇 筑 过程 中
11、导 致 温升 的主 要过 程 或 环 节 ; 对 过程 或 环 节 中各 影 响 因 素 进行 分 析 研 究 ; 收稿 日期 :2 0 1 3 0 4 1 1 作者简 介 :王晓鹏 ( 1 9 7 5 一 ) ,男 ,四川达 州人 ,高 级工 程师 , 建设部注册监 理工程师 ,注册 总监 ,博士研 究生 ,主要从事水 电工 程监理工作 W tr t e r P o w e r V o 1 3 9 N o 1 0 口 建立 相应 数 学模 型 ; 找 出主要 敏 感 因子 ; 根 据 主要 敏感 性 因素 ,提 出降低 温 度 裂缝 的有效 措 施 和方法 ; 建议及 经验 总结 。 混 凝
12、 土 温 升 的 来 源 主 要 有 混 凝 土 的 拌 制 和 生 产 、 混 凝 土运 输 过程 中温 度 回升 ,浇 筑 温 度 ,水 化 热 引 起 的 绝 热 温 升 等 。 主 要 体 现 为 出 机 口 温 度 、入 仓 温 度 、浇 筑温 度 、绝 热 温 升 ,因此将 这 些参 数 作 为 风 险 识 别 因 素 进 行 分 析 。 3 风险分析 3 1 温控 风 险分析 3 1 1 混凝 土 出机 口温度 结 合 文 献 1 , 2 】 及 现 场 试 验 给 出 出 机 口 温 度 计 算 公 式 如下 = ( G+ C Q ) +( + Q ) + ( 一 Q 一 )
13、( c s + C + ( 1 ) W ) + 4 2 P t V ( c s W + C 。 W。 + W ) 式 中 , 为 混 凝 土 自然 拌 和 出 机 口 温 度 , ; G、 c 、 、 分 别 为 砂 、石 、水 泥 和 水 的 比 热 ;Q 、 分 别 为 砂 、 石 的 含 水 量 , ; w 、 w 、 w 、 w 分别 为单 位体 积混 凝土 中砂 、石 、水泥 和水 的质量 ; 、 、 、 分 别 为 砂 、石 、水 泥 和水 的 初 始 温 度 ;P为搅 拌 机 电动 机 功 率 ,k W ;t为搅 拌 时 间 , mi n; V为 搅 拌 机 容 量 ,i n ,
14、按 有 效 出 料 容 积 计 。 根 据式 ( 1 ) 计算 出 的出机 口温度 为 2 3 7 6 o C,实 测 混 凝 土 出 机 口 温 度 为 2 4 5 计 算 值 与 实 测 值 较 为接 近 ,表 明用 式( 1 )计算 是可 行 的 。根 据安 谷项 目各项 实测 数据 ,进行 温 升计算 。 假 设 其 他条 件 不 变 的情 况 下 ,砂 子 、石 子 、水 泥 、 水 的 温 度 每 升 高1 o C出 机 口 温 度 分 别 升 高 0 3 4、0 5 3、0 0 7、0 0 1 6。从 上 述 分 析来 看 ,同 等 条 件 下 原 材 料 温 度 变 化 对 出
15、 机 口温 度 变 化 敏 感 的 因素 依次 为粗 骨料 、砂子 、水 泥 、水 。 3 1 2混凝 土入仓 温度 混 凝 土 入 仓 温 度 ,根 据 文 献 f 1 1 中 的 经 验 公 式 确 定 = T o +( + 一 T o ) ( 1 + 2 + 3 + ) ( 2 ) 式 中 , 。 为 混 凝 土 的人 仓 温 度 ; 为 当时 气 温 ;R 为太 阳辐 射 热 ; 3为 表 面放 热 系 数 ;T o 为 混凝 土 出 机 口温 度 ; 为经验 系数 。 根 据 安谷 项 目气 温条 件 出机 口温度 取 平 均气 温 ,即 T o = 3 0 ,外界 气 温 变 化
16、、太 阳辐 射 影 响及 装卸 、运 输 时 间变 化 对入 仓 温 度 的影 响如 下 :当外 界温 度 升高 1时 ,混凝 土 入仓 温 度升 高 约 0 1 ; 有 无 太 阳 辐 射 影 响 时 混 凝 土 入 仓 温 度 变 化 1 0 2 :装 卸 次 数 每 增 加 1次 混 凝 土 入 仓 温 度 升 高 囫W a t e r P o e r V o z 3 9 N o 1 0 0 3 2 :混 凝 土 运 输 时 间每 增 加 1 mi n,入 仓 温 度 升 高 0 0 2 2 。 3 1 3混凝土 浇 筑温度 混凝 土 浇 筑 温度 根 据文 献 1 】 中提 出公 式
17、进行 计 算 = 4 - ( R 一 ) ( + 咖z ) ( 3) 式 中 , 为 浇 筑 温 度 ;T 1 为 入 仓 温 度 ; T o 为 气 温 ; R 为 太 阳 辐 射 热 ; 3为 表 面 放 热 系 数 ;( b 为 平 仓 以 前 的温度 系数 ;西: 为平仓 以后 的温度 系数 。 根据 安 谷 工程 现 场实 测 资料 ,混 凝 土入 仓 温 度 取 3 2,根 据计算 ,外 界气 温 、太 阳辐射 热 、平 仓 以 前 的 温 度 系 数 、平 仓 以 后 的 温 度 系 数 对 混 凝 土 浇 筑 温度 的影 响如 下 :当外 界气 温 升 高 1 ,浇筑 温 度
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