龙滩工程碾压混凝土大坝冷却水管埋设工艺及效果分析.pdf
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1、8 水利建设与管理 2 0 1 1 年第 3期 麓濉l 礁 瀑凝 本黛 冷勰 謦壤赣翼 纛 薰拳舞醪 叠 尊 : : : : : : : : : 0 : 簟 : :0 。 、 。 : 、 : : : : : : : = = : 0 : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : _ Z- : 7 :曩 :蔓 未 l : 一 誊 : 薯 : 0 一 参 誊 : 方媛 !浪誊 叠 :| - I 叠 蠹 譬 叠 薯 - : 壬 : : 一 0 :萎 :0 0 :。一 誊 : 舞 善 蔓 - _ : 薪泣 华 莱i程 咨 询有限 公司 杭
2、州 3 1 0 0 1 4 ) _ 、 l 誊 鬻 一 苗卉 ( 河南省河川监理有限公 司 郑州4 5 0 0 0 3 ) 【 摘要】 龙滩水电站大坝是 目前世界 已建成的最高碾压混凝土重力坝, 大坝施工工期紧, 浇筑强度高, 全年连续施 工。 夏季高温季节, 环境温度 高、 热辐射大, 碾压 混凝土在运输、 摊铺、 碾压过程 中温升快 , 对 混凝土温控极为不利。 为 此, 需通过优化混凝土配合 比, 降低 胶凝 材料用量 , 以降低混凝 土水化热温升; 拌制预冷混凝 土; 控制运输 、 浇筑过程 中混凝土温升; 通过埋设冷却水管通水冷却 , 控制坝体混凝土最高温度。 【 关键词】 碾压混凝
3、土温控冷却水管通水冷却 l 概述 龙滩水电站工程位于红水河上游的广西壮族 自治 区 天峨县境内, 是红水河梯级开发中的骨干工程, 以发电为 主 , 兼有防洪、 航运等综合效益。 工程按正常蓄水位 4 0 0 m 设计 , 一期按正常蓄水位 3 7 5 m建设 , 电站规划装机容量 6 3 0 0 MW( 一 期 4 9 0 0 MW) 。 龙 滩 水 电站 大 坝 坝 顶 长 度 8 4 9 4 4 m,最 大 坝 高 2 1 6 5 0 m,为 目前世界 已建成的最高碾压混凝土重力坝 , 大坝混凝土总量 6 6 0万 m3 ,其中碾压混凝土 4 5 7万 r n 3 , 约 占坝体混凝土总量
4、的 7 0 。 工程区属亚热带季风气候 , 多年平均气温 2 0 1 C , 最高气温 3 8 9 C , 多年平 均相对湿 度 8 0 , 每年 4 1 0月为高温季节和高辐射季节。碾压混 凝土为干硬性混凝土 , 通仓薄层连续施工 , 在高温季节 , 易受到高气温、 强烈 日晒、 蒸发 、 刮风等影响, 造成混凝土 失水、 温度升高 , 对混凝土抗裂性能产生影响, 因此一般 避开高温季节施工 , 国内已建的江垭 、 大朝 山、 沙牌 、 棉花 滩、 百色等百米级的碾压混凝土大坝在夏季均停浇 , 最多 在 4 5月次高温期 间因进 度原因浇筑少量碾压混凝土。 龙滩水电站工程施工工期紧 , 浇筑
5、强度高, 全年连续施工 才能实现进度 目标 , 对于这样一座 2 0 0 m级 的碾压混凝土 大坝, 夏季不停浇是个创举 。 为实现夏季连续浇筑, 关键在于解决温控问题。 龙滩 水电站大坝碾压混凝土施工过程中对此作了深入研究。 通过优化混凝土配合比、 降低胶凝材料用量, 降低混凝土 水化热温升 ; 拌制预冷混凝土( 混凝土出机 口温度控制在 1 2 以下 ) ; 运输过程 中采取保 温覆盖措施 , 降低运输过 程中温度回升 ; 仓面喷雾 , 以营造小气候 , 降温增湿 , 减少 浇筑过程 中温度倒灌 ; 埋设冷却水管 , 通过后期冷却 , 控 制坝体混凝土最高温度。 通过采取以上综合温控措施
6、, 龙 滩水 电站大坝成功实现了夏季连续浇筑 。 在坝体混凝土中埋设冷却水管 , 通冷水对混凝 土进 行冷却 , 是削减水化热温升的有效措施 。 在常态混凝土中 埋设冷却水管的技术 已经 比较成熟 ,在诸多工程中有成 功的经验,但在碾压混凝土中埋设冷却水管的实践经验 少 , 为 了实现高温季节碾压混凝土浇筑 , 同时使混凝土的 最高温度满足设计要求 , 龙滩水电站大坝在 3 - 1 1 月浇筑 的碾压混凝土中埋设了冷却水管 ,在碾压混凝土冷却水 管埋设、 通水方面积累了一定的经验。 2 混凝 土温控标准 大坝混凝土基础允许温差 1 6 , 允许浇筑温度 1 7 , 方波浪等 龙滩工程碾压混凝土
7、大坝冷却水管埋设工艺及效果分析 9 允许最高温度 3 2 C 。上下层温差控制标准为 l 6 2 0 , 当 浇筑块侧面长期暴露时取小值。 强约束区最高浇筑温度 l 7 ;弱约束区埋设冷却水 管最高浇筑温度 2 0 ,不埋设冷却水 管最高浇筑温度 1 7 ; 非约束区埋设冷却水管最高浇筑温度 2 2 C , 不埋设 冷却水管最高浇筑温度 2 0 C 。 3 坝体 冷却水 系统布 置 3 1 冷水机组及供水主管布置 左右岸大坝分别设置制冷站 ,制冷站 由大坝高位水 池供水 , 经冷水机组冷却后 , 通过管道泵和管 网向坝体各 部位供应冷却水 ,与大坝混凝土发生热交换后的水集中 排到坝后 的集水池
8、。 左岸 制冷站 由 2台 L S B L H8 5 0 - - 1型冷 水机组 和 2 座 L B C M -2 5 0 冷却塔组成 ,右岸冷却水由 1 台 2 5 0 m 3 h 和 2台 1 0 0 m3 h生产能力 的制冷机组组成。 冷却水主供水管为 , , 2 0 0钢管 , 支管为 b 1 5 0和 t h l 0 0 钢管 , 沿大坝下游面的通道布置 , 供水支管端头设置相应 数量的带有阀门的进水管 口与坝体预埋冷却水管进水 口 连 接 。 3 2 冷却水管的布置 对碾压混凝土基础约束 区在 4 1 0月高温期施工部 位埋设冷却水管进行通水冷却。 冷却水管宜呈“ 梅 花形” 布置
9、 , 按 1 S m( 浇筑层厚 ) ( 1 5 - 2 0 ) r n 布置 。埋设 时 , 仓 面蛇形水 管距上游 坝面 2 0 2 5 m,距下游坝 面原则上 2 5 3 0 m, 水管距横缝 、 坝体孔及洞周边 1 0 1 5 m, 若遇 特殊情况可适 当调整 ,单根水管长度一般控制在 2 5 0 m 以内。 3 - 3 冷却水管材质 冷却水管干管采用直径 4 0 ra m的高密度聚乙烯管 , 壁厚 3 5 m m, 壁厚 3 m m, 支管采用直径 3 2 m m的高密度聚 乙烯管 , 壁厚 2 1 5 ra m, 该管具导热性强 , 机械强度高 , 耐 开裂 、 抗 冲击 , 耐腐
10、蚀 , 流体阻力小 , 重量轻 、 韧性好 , 易弯 曲,方便施工等特点 。冷却水管经试验其抗拉强度达到 2 7 9 5 M P a , 导热系数大于 1 6 k J ( m h ) , 经现场试验 , 在 3 5 M P a 内水压力作用下不漏水 ,在承受卸料冲击和 1 0 t 振动碾有振动碾压条件下不损坏 。 4 冷却水管施工工艺 4 1 布置 冷却水管布置要避免在混凝土下料 、 摊铺 、 碾压过程 中 , 各种设备 、 骨料 的挤压不会造成冷却水管破裂 , 造成 无法进行通水冷却 , 影响到混凝土质量。 冷却水管沿层 面分层布置 ,为避免混凝土产生沿冷 却水管管壁的裂缝 , 对大坝防渗不
11、利 , 冷却水管宜平行坝 轴线方 向布置。 冷却水管布置前 , 碾压层面应收平 , 冷却水管不与大 骨料直接接触 , 否则必须挖槽并剔除大骨料 , 填充细料 , 冷却水管埋设后 , 在模板或边墙上标明冷却水管 的位置 。 碾压混凝土顺管路摊铺 , 防止在浇筑过程中发生偏移。 引 出仓面的冷却水管严格按图纸标识 ,并将冷却水管用钢 筋 固定引出混凝土面 , 防止冷却水管被破坏。 仓 内管路均用 6钢筋插入 已浇筑混凝土 内将冷却 水管固定 , 锚 固间距按 1 5 m控制。 所有水管的进 、回水端均采用在水管上喷漆的方式 做好清晰的标记 ,以指导通水冷却过程中冷却水能按正 常的方向流动。 4 2
12、 维护 在混凝土浇筑过程 中,如遇冷却水管管壁损坏或需 要加长管路 ,则采用 热熔法将专用接头管与管路重新连 接成整体。 热熔法连接速度快 、 接头完整 、 不脱落 、 操作简 单。其接头管与母管熔合的致密性、 耐压强度 、 防渗等需 根据现场试验确认能否满足要求 。 在混凝 土浇筑过程 中安排专人维护 管路 ,在混凝 土浇筑前和浇筑 过程中冷却水 管 中通以不低于 O 2 M P a 压 力的循 环水检查或通 0 2 MP a压力风检查 , 同时用压 力 表或流量计检测冷却水 管畅通情况 ,若有堵 塞应及 时处理 。 4 3 施工中易产生 的问题 冷却水管安装过程中易 出现以下两方面的问题
13、: 一 是定位不准 , 在后期 钻孔时被打断 ; 二是接头脱落 。 在 2 0 0 5年碾压混凝土施工初期 ,由于前瞻性不够 , 上下层冷却水管错位布置 , 也未仔细测量记录埋设位置 , 在后期固结灌浆、 排水孔钻孔时打断了不少冷却水管 , 尤 其是固结灌浆钻孔打断冷却水管 , 若处理不好 , 冷却水管 将被灌浆堵塞失效 。 为此在后期的冷却水管设计布置时 ,上下层不允许 错位 , 并严格按冷却水管布置图安装 ; 在后期钻孔时 , 严 格按布置好并避开冷却水管 的孔位图施工 ,同时保持该 部位冷却水管通水 , 冷却水管如果被钻断可以及时发现 , 并采用 “ 孔 内架桥法 ” 在冷却水管上下灌
14、浆 , 保 留该部位 冷却水管畅通 , 再换位钻孔的方法处理。 方波浪等, 龙滩工程碾压混凝土大坝冷却水管埋设工艺及效果分析 冷却水管接头采用定 型接头 。接头是薄弱环节 , 若 安装时不注意 , 不按规定用管钳拧 紧 , 接头未达到设计 的受力和防渗标准 , 碾压混凝 土平仓过程 中容易脱 落 , 未脱落也容易漏水 ,因此在 安装过程 中要 逐个检 查和 检测。 5 通水冷却 5 1 初期通水 为了避免冷却水管接头或管壁破坏漏水对碾压混凝 土质量造成影响 , 冷却水管铺设后不立 即进行通水检查 , 待冷却水管上一层碾压混凝土凝 固后 ) I: 始初期通水冷 却。初期宜通 1 0 1 2 C
15、的制冷水 , 水管通水流量约为 1 8 2 0 L m i n 。混凝 土温度与水温之差应不超过 2 2 , 冷却时 混凝土 E t 降温幅度不应超过 1 , 水流方向每半天改变 1 次, 使混凝土块体均匀冷却 。 考虑到碾压混凝土早期强度低 ,而循环水压力较高 ( 达 0 3 M P a ) , 为避免冷却水管漏水对碾压层面造成破坏 , 在前一周通水期间采用低压通水冷却 , 既不采用循环水 , 而是将回水弃掉不要 。 混凝土通水时 , 当出水温度达 2 4 2 6 C ( 基础约束 区) 或 2 9 ( 脱离约束 区) 时 , 通水 时间超过 l 0天即可闷温 , 闷温时间为 3 5天; 当
16、闷温的温度不超过 3 2 ( 基础强约 束区) 或不超过 3 5 c ( 基础弱约束区及脱离约束 区) 时, 可 结束初期通水。 初期通水时间一般为 3 0 5 0天。以 2 0 0 5 年夏季浇筑 的 1 1 - 2 0 号坝段为例, 初期通水后 , 闷温温度为 2 2 2 8 , 混凝土温度为 2 6 8 3 3 8 5 。 通过初期通水 , 有效地削减了浇筑块的水化热温升, 降低了坝体的温度应力。 5 2 中期通水 为减小坝体 内外温差 , 每年 1 0月初开始对 当年 6 8 月浇筑的大体积混凝土 、 1 1 月下旬开始对当年 5月及 9 月浇筑的大体积混凝土进行 中期通水冷却 ( 均
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