职称论文
摘要：大藤峡水利枢纽纵向围堰坝段尺寸较大,夏季高温季节温度较高且持续时间长,施工期寒潮频发等不利因素。在大体积混凝土温控防裂设计中,主要采取合理安排施工进度计划、控制混凝土浇筑层厚和浇筑温度、通水冷却降温,加强混凝土表面保温保护、过水部位提前流水降温、堆渣保温等综合措施,防止产生混凝土裂缝,取得较好的效果。
关键词：大藤峡; 纵向围堰坝段; 温控措施; 防裂;
Analysis on temperature control and crack prevention of RCC longitudinal cofferdam section of Daitengxia Project
WANG Fu-qiang WANG Fu-yun
Abstract：The longitudinal cofferdam section of Daitengxia Water Control Project is of large size, high temperature and long duration in summer high temperature season and frequent cold waves during construction period.In the mass concrete temperature control design, mainly take comprehensive measures such as the reasonable arrangement of construction progress plan, control the concrete layer thickness and pouring temperature, water cooling, strengthening the protection of concrete surface heat preservation,water cooling water in advance, slag insulation,It prevented concrete cracks and achieved good results.
1 工程概况
大藤峡水利枢纽工程位于黔江干流的大藤峡出口处弩滩上，工程距离下游广西桂平市黔江彩虹桥6.6 km，是红水河梯级规划中的最后一个工程，主要功能为防洪、发电、航运、灌溉和补水压咸等。
2 温度控制设计条件和温控防裂特点分析
2.1 气候条件
工程所在地多年平均气温21.5℃，极端最低气温-3.3℃，极端最高气温39.2℃。根据气温统计资料，气温高于30℃天数一般为100～150 d，低于零度天数仅为2～8 d。受季风气候影响，雨量年内分配不均，主要集中在每年的4—8月，年降水天数一般为160～180 d。坝址处多年平均最大风速9.7 m/s，最大风速16 m/s。
2.2 混凝土标号和热力学参数
纵向围堰坝段根据坝体结构要求，除坝体基础、廊道、坝顶等位置采用常态混凝土外，其余均采用碾压混凝土。坝体的上下游防渗部位为C9020W6F100三级配富胶凝碾压混凝土（含变态混凝土），材料分区为RⅠ和RbⅠ；坝体内部为C9015W4F50三级配碾压混凝土，材料分区为RⅡ。纵向围堰坝段碾压混凝土总量约5.6万m3，变态混凝土总量约0.5万m3。
混凝土配合比试验水泥为柳州水泥集团公司（太阳村玉峰水泥厂）生产的中热硅酸盐P·MH42.5级水泥，粉煤灰为广西来宾发电厂生产的I级粉煤灰，粗骨料采用江口料场砂砾料，细骨料采用中桥灰岩人工砂，混凝土热力学性能见表1。混凝土自生体积变形为收缩。
表1 主要热力学性能
2.3 温控防裂特点
根据水文气象条件、结构布置、材料特性、施工方案等，大藤峡水利枢纽碾压混凝土纵向围堰坝段温控防裂主要特点为：
1）坝址区多年平均气温21.5℃，极端最低气温-3.3℃，极端最高气温39.2℃，夏季高温季节温度较高且持续时间长，施工期寒潮频繁，气温条件对温控防裂提出较高的要求。
2）碾压混凝土相对常态混凝土一般水泥用量略少从而其绝热温升相对较低，但由于碾压混凝土施工速度快，层面散热少，混凝土内部的最高温度也较大；由于碾压混凝土比常态混凝土水泥用量少，抗拉强度也偏低，特别是早龄期，混凝土防裂难度也较大。
3）纵向围堰坝段碾压混凝土采用通仓浇筑，坝体浇筑尺寸较大，特别是坝段顺水流方向长度67.0 m，导致各种温差在混凝土内部以及表面产生的温度应力较大，混凝土防裂难度也较大。
3 稳定温度场计算分析
大体积混凝土稳定温度场主要受坝址区水文气象条件和建筑物结构形式影响较大，为了计算稳定温度场，建立纵向围堰坝段三维有限元模型，纵向围堰坝段混凝土最大尺寸67.0 m×30.0 m×55.0 m（长×宽×高）。稳定温度场计算过程中主要考虑岩石地基温度、水库库水温度、气温等，计算边界条件：上下游面与水接触部位取正常蓄水位，左右侧面为绝热边界，底部为岩石基础，其他外露面考虑与外界空气接触并同时考虑太阳辐射的影响。
考虑上述计算边界条件后，对纵向围堰坝段进行了稳定温度场计算，由计算结果可知，强约束区上游至下游稳定温度为19.0～22.5℃；弱约束区上游至下游稳定温度为19.5～23.00℃，非约束区上游至下游稳定温度为21.0～23.50℃；中心部位的稳定温度为20.0～23.5℃。
4 混凝土温控标准和温控措施
依据《混凝土重力坝设计规范》，综合稳定温度场和混凝土温度应力计算成果，参考类似工程设计经验，最终确定纵向围堰坝段混凝土温控标准和温控防裂措施。
4.1 温度控制标准
纵向围堰坝段混凝土基础温差强约束区控制标准为12.0℃，弱约束区控制标准为14.5℃；上下层温差的控制标准为16℃；内外温差的控制标准为18℃。
按照基础温差要求和温控仿真计算成果，混凝土容许最高温度强约束区控制标准为32.0℃，脱离强约束区控制标准为35.5℃。
4.2 温度措施
1）合理安排施工进度、控制混凝土浇筑层厚度。合理制定施工进度计划，基础约束区混凝土应安排在低温季浇筑；高温季节混凝土浇筑宜避开高温时段，尽量利用阴天、夜间和早晚浇筑混凝土。
在满足浇筑进度安排时，基础约束区混凝土宜短间歇、均匀上升，浇筑层厚基础约束区控制在1.5～2.0 m，脱离基础约束区控制在2.0～3.0 m。
2）结构控制措施。由于纵向围堰坝段尺寸较大，混凝土温度应力较高，温度控制难度较大，因此在纵向围堰坝段中部设置一道结构纵缝，将纵向围堰坝段沿顺水流方向分为两个部分，从上游到下游长度分别为45.0 m和22.0 m，从而有效减小大体积混凝土结构尺寸。
3）控制混凝土浇筑温度。夏季高温季节，采用自然入仓时，混凝土出机口温度不能满足温控防裂要求，因此需采用砂石料堆场冷却降温、风冷粗骨料、加冰拌和、加冷水拌和等综合方式降低混凝土出机口温度。夏季高温季节，减少混凝土运输倒运次数，加快运输速度，避免混凝土在仓面附近过长等待，混凝土运输设备采取保温、隔热、遮阳等，从而控制混凝土运输过程中温度回升。混凝土仓面施工时，加快入仓，减少混凝土覆盖前的暴露时间，浇筑完成后，及时在混凝土裸露面覆盖保温材料进行临时保温，减少浇筑过程中混凝土温度回升。当仓面内气温高、日照较强、气候较为干燥时，考虑仓面进行喷雾，以降低混凝土浇筑仓内温度。高温季节强约束区、弱约束区和脱离约束区混凝土浇筑温度分别按照不超过18℃、20℃、22℃控制。
4）通水冷却。高温季节4月至10月份浇筑的混凝土内部埋设冷却水管进行通水冷却，冷却水管材料为高强聚乙烯塑料冷却水管，水管外径32 mm，壁厚2 mm。坝体内部水管主要采用蛇型布置，每根水管长度不超过250 m。冷却水管间距基础强约束区为1.5 m×1.5 m，脱离基础强约束区为1.5 m×2.0 m。
坝体混凝土主要采用两期通水。一期冷却通水，要求混凝土浇筑开始时即进行通水，通水时间一般15～20 d，通水水温12～14℃，混凝土内部温度与冷却水温度之差不超过25℃。混凝土降温时，降温按每天不大于0.7℃控制。碾压混凝土一期通水冷却目标温度29～30℃。
二期通水，每年入冬前，为消减内外温差，对当年高温季节浇筑的混凝土进行二期通水冷却，通水时间30 d，通水温度19～21℃，混凝土内部温度与冷却水温之差不超过20℃，混凝土降温按每天不大于0.5℃控制。碾压混凝土二期通水冷却目标温度27～28℃。
5）表面保温。对新浇筑的混凝土表面进行临时保温，顶面保温材料采用4 cm厚聚氨酯保温被，上下游面和侧面采用4 cm厚XPS板，保温材料的等效放热系数要求不大于98.58 k J/（m2·d·℃）。保温时间，顶面保温至上部混凝土开始浇筑前；对于上下游及侧面等外露面，保温至施工期结束。
低温季节以及出现温度骤降时，坝体所有外露孔洞采取保温材料封闭，以防冷风贯入，导致内外温差过大，混凝土表面出现裂缝。
6）流水养护。对浇筑完成的纵向围堰右侧（一期导流过水侧）混凝土表面，采用河水进行不间断流水养护和降温，以减小汛期纵向围堰坝段右侧过水时的温差，降低混凝土开裂风险。
7）堆渣保温。为减小汛期过水对纵向围堰坝段的影响，对纵向围堰坝段右侧已完成浇筑的开挖面进行回填保温，回填高程为25.0 m，回填材料采用土石混合料，土的含量不宜低于20%，回填过程中应进行一定压实，但不得破坏坝体保温材料。
5 结论
防裂是大体积混凝土设计主要任务之一，混凝土出现裂缝将会对建筑物的运行产生不利影响，严重时将会危及结构安全。大藤峡水利枢纽碾压混凝土纵向围堰坝段温控防裂面临尺寸较大、夏季高温季节温度较高且持续时间长、施工期寒潮频发等不利因素，设计过程中采取了一系列的温控措施，防止混凝土裂缝的产生。实践证明，通过采取推荐的温控措施有效的避免了裂缝的发生，为以后的大体积混凝土温控防裂设计提供一定的借鉴作用。
参考文献
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