浅谈巴基斯坦高摩赞大坝工程碾压混凝土温控措施.pdf

第 5期 2 0 1 3年 5月 广东水利水 电 G UANG D0NG WAT E R RE S O URC E S AN D HYDROP OW E R No 5 Ma v 20 1 3 浅谈巴基斯坦高摩赞大坝工程碾压混凝土温控措施 王 海 ( 中水珠江规划勘测设计有限公 司海南分公 司，海南 海 口 5 7 1 1 2 6 ) 摘要：巴基斯坦高摩赞大坝工程碾压混凝的温控主要采用控制坝体最高温度和后期通水冷却等措施。通过计算分析并 参考类似工程经验 ，通过控制出机口温度，制造砼仓 内小范围低温气候，严格控制浇筑温度；混凝土后期分一、二期通 水冷却 ，以满足大坝碾 压混凝 土稳定温度场和灌浆缝 张开度 的要 求。 关键词：高摩赞大坝；碾压混凝土；温控 ；通水冷却 中图分类号：T V 5 4 4 、9 2 1 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 8一 O 1 1 2 ( 2 0 1 3 ) 0 5 0 0 7 4 0 3 l 工程概 况 高摩赞大坝枢纽工程位 于巴基斯坦西北边境省境 内的印度河支流 G o m a l Z a m河上 ，工程 以灌溉为主 ， 兼顾防洪发电。坝址 以上流域 面积为 2 9 0 0 0 k m ，总 库容为 1 4亿 m 。枢纽 主要建筑物包括：碾 压混凝土 曲线重力坝、电站进水 口、引水钢管、主厂房 、副厂 房和开关站。 高摩赞大坝坝址两岸狭窄 ，岸坡陡峭 ，呈 V形河 谷 ，坝 体 为碾 压? 昆凝 土 曲线 重 力 坝 ，坝顶 高程 为 7 6 3 0 m，最大坝高为 1 3 3 m，坝顶全长为 2 3 l m，坝 基最大长度为4 2 1T I ，坝体最大厚度为7 8 m。向左向右 依次布置有左岸非溢流坝段、溢洪道 、电站取水 口和 右岸非溢流坝段 。碾压混凝土设计标号为 c 2 0 ( 二级 配) R1 、C 8 0 1 6 ( 三级配 ) R 2 、C 8 o 2 0 ( 三级配) R 3 、C 8 0 2 5 ( 三级配) R 4 ，其中 R 1为上下游面防渗混凝土 ，R 2 为坝体内部 昆凝土 ，R 3坝体基础混 凝土，R 4为下游 坝肩混凝土，碾压混凝土总量约为 4 0万 m 。 坝址区属大陆性季风气候 ，根据 T a n k水文站资料 统计分析 ，多年平均降雨量为 2 5 2 0 0 m lT l ，其 中雨季 为 1 1 1 2 0 mm，占多年平 均降雨 量 的 4 4 ，春 季为 4 8 5 0 mm，占多年平均降雨量的 1 9 。旱季从 9月到 次年 1月，降雨量只有 4 9 8 0 m m。多年平均水面蒸发 量为 1 7 8 5 4 0 mm。多年平均气温为 2 5 5 ，极端最 高气温发生在 7月为 4 9 4 q C，极端最低气温发生在 1 月为 一 3 3 o 【 = 。综上坝址 区气候具有气温年内和 日内 温差较大、气候干燥少雨、太阳辐射热强又伴随有大 风、夏季高温施工期长等显著特征 。 由于高摩赞大坝工程结构特点、坝区气候条件 和 混凝土材料特点及薄层通仓浇筑 、连续上升的施工方 式 ，对大坝的温控防裂极为不利 ，因此温度控制问题 已成为影响大坝安全的关键问题之一。 2温控重点和难点 该工程 的温控重点主要在两方面 ：控制坝体最高 温度和后期通水冷却 。通过计算分析并参考类似工程 经验 ，通过控制 出机 口温度 ，制造砼仓 内小范 围低温 气候 ，严格控制浇筑温度 ；后期通水冷却包括一期水 管冷却和二期通水冷却 ，一期通水冷却主要是削减混 凝土浇筑块初期水化热温升 ，以利于控制混凝土 内部 初期的最高温度 ，减小基础温差和 内外温差 ，二期通 水冷却主要 目的是使混凝土温度降至封拱温度 ，改善 坝体施工期温度分布状态 ，同时满足灌浆缝张开度的 要求。 1 )坝址区气候具有气温年 内和 日内温差较大 、气 候干燥少雨 、太阳辐射热强又伴随有大风、夏季高温 施工期长等显著特征，这样受强 日照 、干燥多风和昼 夜温差大等气候的不利影响，混凝土浇筑施工温度控 制的难度很大。 2 )混凝土骨料具有一定的碱活性，且骨料针片状 含量大 ，拌制的混凝土线膨胀系数大，使混凝土极限 拉伸值有所降低 ，对坝体混凝土温控抗裂非常不利。 3 )大坝位于高山峡谷地带 ，库水较深 ，库内水温 较低，大坝稳定温度场较低 ，对二期通水冷却施工难 度较大 。 收稿 日期 ：2 0 1 3一 o 4 0 9 作者简介：王海( 1 9 8 3一) ，男 ，本科，助理工程师，主要从事水利水电工程施工技术管理和工程设计工作。 7 4 2 0 1 3年5月 第 5期 王海 ：浅谈巴基斯坦高摩赞大坝工程碾压混凝土温控措施 N 0 5 Ma y 2 0 1 3 3 主要的温控技术要求 根据设计要求 ，该工程 的主要温控技术要求 有 3 点 ：基础允许温差 ； 昆凝土 内部允许最高 温度 ； 坝体接缝灌浆温度。 3 1 基础允许温差 高摩赞大坝基础允许温差标准见表 1 。 表 1 高摩 赞大 坝坝基础允许温差标准 距离基础面高度 h m 碾压混凝土容许温差 0 0 2 L ( 强约束 区) 0 2 0 4 L ( 弱约束 区) 1 6 1 9 3 2 混凝土内部允许最高温度 高摩赞大坝坝体设计允许最高温度见表 2 。 表 2 坝体设计允许最高温度( 单位 ： ) 3 3 坝体接缝灌浆温度 高摩赞大坝坝体设计接缝灌浆温度见表 3 。 表 3 稳定 温度场 高程 m 6 3 4 6 4 0 6 4 6 6 5 1 6 5 7 6 6 3 6 6 8 6 7 4 封拱温度 1 7 1 8 l 9 1 9 5 2 0 2 0 5 2 【 】 5 2 1 高程 m 6 8 0 6 8 6 6 9 2 6 9 9 7 0 4 7 1 0 7 1 6 7 2 2 封拱 温度 2 O 2 0 2 0 加 2 1 2 2 2 2 5 2 3 5 高程 m 7 2 8 7 3 4 7 3 9 7 4 5 7 5 0 7 5 6 7 6 3 封拱 温度 2 4 5 2 5 5 2 6 2 6 2 6 5 2 6 5 2 6 4 主要温控技术措施 4 1 碾压砼施工方法 碾压砼浇筑人仓方式为 ： 自卸汽车水平运输直 接人仓 ； 自卸汽车水平运输 +真空溜槽 - I- 自卸车转 运人仓 ；塔机 吊罐人仓 。根据仓 面大小 和入仓能力 采用斜层 或平层铺 料碾压 ，单层铺 筑厚度 为 3 0 c m， 层 间间歇时间为 6 h 。 4 2 控制出机 口温度 控制出机 口温度主要采取以下措施 ： 1 )水泥进场的温度不超过 6 0。 2 )骨料堆存 ：成品骨料保持 6 0 1 T I 以上堆高 ，地 弄取料 ，料场要有防晒凉棚 和喷水降温措施 ，保证地 弄温度不超过当月月平均气温。堆存时间大于 5 d 。 3 )采用加冷水拌和 ：每年 41 0月加 2 4 冷水拌和，以控制浇筑 温度在设计允 许值 以下 。在使 用冷却水无法满足出机 口温度要求时 ，启用一 、二次 风冷预冷骨料。出机 口温度标准见表 4 表 4出机 口温度控制标准 注 ：表 中自然入仓 系指 不采取温控措施浇筑温度不大于 混凝土 允许浇筑温 度的情况 ，否则应按超 出温度值的情况采取 温控措施，A一风冷或冷水拌和。 4 3 减少砼在运输及浇筑过程 中的温度 回升 夏季砼施工时采取以下措施减少砼温度回升 ： 1 )碾压砼 的水平运输主要是 自卸汽车 ，顶部设活 动遮阳棚 ，遮阳棚采用浅色材料 ，减少对太阳辐射热 量的吸收。自卸汽车车厢内砼料的厚度应大于 5 0 g m。 2 )加快砼人仓速度 ，合理安排砼运输 自卸汽车数 量 ，运输能力与浇筑人仓能力相匹配 ，以减少砼运输 过程中温度回升。若发生砼车辆排 队等候的情况 ，则 采用临时喷雾方法 ，降低外 围小环境温度。 3 )砼浇筑尽量安排在早 晚和夜 间低温时段施工 ， 以尽可能降低砼温度回升。 4 )在拌和楼附近设置专用喷雾设施 ，以降低小环 境气温。 4 4 控制浇筑过程 中的温度 回升 根据仓面大小及砼入仓强度及碾 压设 备 的能力 ， 高温季节采用斜层平推铺筑法 ，缩小仓面面积 ，减小 太阳辐射热量 ，同时在砼仓 内喷雾 ，制造小范 围低温 气候 ，严格控制浇筑温度 ，浇筑层碾压完后及时用 隔 热被进行覆盖遮阳 ，防止温度回升。 4 5 控制合理的层厚和间歇 采用薄层 短间歇 的施工方式 ，有利于砼 的散热。 浇筑高度为 3 3 5 m，浇筑间歇时间为 5 7 d 。对浇 筑块尺寸较大、温控较严 的部位 ，尽量安排在低温季 节施工或夜间施工。 4 6 混凝土表面保护 1 )仓面流水养护 ：砼表面在浇筑完毕后 61 8 h 内即开始养护 ，以保持砼经常湿润 ，并用保温被覆盖。 砼早期应避免太 阳光暴晒。 2 )砼养 护时间不得少 于 2 8 d ，对于溢流 面、导 墙 、底孔等抗 冲耐磨 要求的部位 ，应进 行长期养护 ， 直至整个施工期。 3 )低温季节表面保护 对于基础约束区、 上下游面及其它重要结构部位 ， 除按上述进行高温季节温度控制外 ，还应加 强表 面 保 护 7 5 2 0 1 3年 5月第 5期 广 东水利水 电 N o 5 Ma y 2 0 1 3 每年 1 1 月 次年 2月 ，大坝所有洞室廊道 的进 出口，都需 用塑料被 封堵或 作挂帘 ，严禁 孔洞对 流 通风 。 当 日均气温在 2 3 d内连续下降超过 6 时， 2 8 d龄期内砼表面及时覆盖保温被 。 如拆模后砼表面温降可能超过6 9或气温骤 降期 ，推迟拆模时间，或在拆模后采用表面保温材料 ， 其等效放热系数不大于 1 6 7 5 k J ( i n h ) 。 当气温降到冰点以下 ，龄期短于 7 d的砼应覆盖 保温被 ，其等效放热系数不大于 1 0 k J ( m h ) 。 对于永久暴露面，每年 1 1 月 次年2月浇筑的 砼 ，拆模后设永久保 留保温层。 4 7 通水冷却 冷却水管支管采用高密度聚乙烯管 ，主管内径为 4 0 m m，外径为 4 6 m m，支管外径 为 3 2 m i l l ，内径为 2 8 m i l l ，导热系数A1 6 2 0 J ( i n h ) ，单根支管 长度控制在 2 4 0 m以内，超过 即增加支管 ，组主管 最多接 3组支管 ，支管长度尽量相当。冷却水管 布置 时，距左右坝肩边坡基岩 0 7 5 Il l ，距坝体上游面 2 0 m，距下游面 1 5 m，距坝体 内部孔洞 0 7 5 m，且冷 却水管铺设在变态砼之外 ，以利于保护。 1 )一期通水冷却 当冷却水管上部砼覆盖时间达 4 8 h后通水冷却 。 每年 1 1 月 一 次年3月通河水进行冷却，其余通温度为 1 4 的 制冷 水 ，通 水 时 间为 1 4 d ，冷 却水 流 量 为 0 2 0 L s 。砼温度与水温之差应不超过 2 0 c C，冷却时 砼 日降温幅度不应超过 1 c 【 = ，水流方 向每天改变 1次 ， 使砼块体均匀冷却。 2 )二期通水冷却 二期冷却一般在砼龄期超过 6 个月以后才能进 行 ，当不能满足此要求 时，则应 以干缩龄期每差 1个 月超冷 1来进行补偿 ，一般情况下 ，其值应不大 于 2 c c。通水水温与砼温度 内部温度之差不超过 2 0 ， 日降温不超过 1 o C。 二期冷却应采用分层通水 ，由低到高 ，逐层进 行。为改善基础部位砼的温度约束应力和保证接缝张 开度，自 基础向上 第一次分区冷却层高度应至少附加 2个灌浆层高，以上逐区冷却层高度亦附加 1 个灌 浆层。 二期通水 ，通制冷水时流量应不小于1 2 L mi “ ， 通河水时流量可加大到 1 8 2 4 L m n 。 7 6 为满足坝体冷却均匀，通水期间每隔 1 d变换 一 次进 出水方 向，并且对通水情况进行记 录。通水过 程中，每隔 3 0 d左右进行一次抽样 闷温。闷温时间为 3 5 d。 5温控效果 1 )夏季砼施工 ，在各方面按照温控技术指标控制 后 ，未出现类( 表面深层裂缝 ) 和类贯穿裂缝 ，但 在大坝碾压砼高程为 6 4 8 6 5 1 5 i n的层 中由于施工过 程中机械故障 ，层间浇筑时间超时，而且碾压砼结束 后 ，通水冷却时间有些滞后，结果导致大坝上游面出 现了 4条开裂度为 0 2 mm、水平面长度为 41 6 1T I 的 裂缝。 2 )碾压砼浇筑过程中采用仓内喷雾及一边揭除保 温被和一边 浇筑的方法 ，仓面温度可降 5 8， 有效防止砼温度倒灌。 3 )2 0 1 0年 1 0月大坝砼温度达到设计要求 ，成功 实现大坝封拱灌浆及坝肩接触灌浆 ，于 2 0 1 1年 3月 1 5日开始下闸蓄水 。 6结语 1 )高摩赞大坝工程碾压砼工程量大 、工期紧张， 必须进行全年施工才能实现进度 目标 ，为保证高温条 件下施工 ，采取优化配合 比、隔热 、仓 面喷雾 降温 、 及时平仓 、碾压以及覆盖保温被、通水冷却 、表面保 护等一系列措施 ，以达到保温 、保湿 、减少覆盖时间 、 降低浇筑温度、控制最高温度的 目的。 2 )根据控制节点工期 ，往往出现混凝土龄期不能 满足接缝灌浆时间要求，即要求加大二期冷却力度 ， 这给二期冷却带来很大的困难 ，尤其是要保证高温季 节制冷水的温度和供应强度 。主要措施 是采用 内循环 的供水方式使用制冷水，加强供回水管路的保温，合 理安排冷却进度 ，在满足设计要求的前提下 ，尽可能 减少高温季节的冷却范 围，尽量在低温季节将坝体温 度降至接缝灌浆温度。坝肩边坡较陡 ，出现局部坝体 横缝压缝和岸坡接触缝压缝 ，即缝张开度不足设计要 求 的情况，这种情况下需要适当超冷混凝 土温度 ，这 将大大增加二期冷却施工难度。 3 )施 工过程中，应加强施工管理力度 ，保证冷却 水管 的埋设成功率 ，同时保证碾压混凝土连续 、快速 施工 ，是保证施工质量 ，实现混凝土温 度控制的有效 措施。 ( 本文责任编辑王瑞兰)