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技术文章 |
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| 2016-5-25 点击次数：[804] |
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1· 概况
1.1 工程概况
亭子口水利枢纽由大坝、泄洪建筑物、电站、通航建筑物及灌溉渠首等组成。大坝为混凝土重力坝， 坝轴线总长995.4 m， 坝顶高程465.0 m， 最大坝高116 m。枢纽布置方式为河床中间布置8 个表孔、5 个底孔及消能建筑物， 底孔（兼作排砂孔）布置在表孔左侧， 河床左侧布置坝后式电站厂房，河床右侧布置垂直升船机， 两岸布置非溢流坝段。其中右岸前期工程是由36 号、38 号大坝坝段和37号升船机部分组成。
1.2 坝区气候条件
亭子口水电站坝址位于亚热带湿润性季风气候热量丰富， 雨水充沛， 无霜期长， 气候温和， 四季分明， 有“高山寒未尽， 谷底春意浓” 的气候特征。多年平均气温16.9 ℃， 一月平均气温6 ℃， 七月平均气温27 ℃， 极端最低气温-4.6 ℃， 最高气温39.3℃， 昼夜温差3～7 ℃， 全年无霜期288 d， 多年平均降雨量1 100 mm 以上。
1.3 碾压混凝土特性
亭子口碾压重力坝选用灰岩人工砂、玄武岩人工粗骨料， 胶凝材料为Ⅰ级粉煤灰。由于碾压混凝土坝是大体积混凝土结构， 混凝土在浇筑后固结硬化过程中， 由于水泥的水化作用在最初几天产生大量的水热化， 因混凝土的导热性能比较差， 从而导致混凝土温度升高， 体积升高体积膨胀。一般来说，水利工程中混凝土绝热温升可达10～40 ℃， 即使考虑表面散热， 混凝土的内部最高温度仍比浇筑时高出7～35 ℃。当混凝土内部温度达到最高温度后， 随着时间的推移， 温度逐渐下降， 如果此时在混凝土施工期内部温度控制不到位， 特别是结构突变部位，基础或孔口等强约束区域， 混凝土开裂风险大应力集中还会使混凝土进一步发展， 形成危害性裂缝，影响大坝整体结构安全。
2 ·碾压混凝土重力坝温度应力分布特点
随着混凝土弹性模量随着龄期而变化， 碾压混凝土重力坝中温度应力可以分为3 个阶段：
（1） 早期应力。自浇筑混凝土开始到混凝土放热结束大约有30～60 d， 这个阶段主要特点是水泥水化作用大量放出水化热， 引起温度场的急剧变化。
（2） 中期应力。在这个阶段的过程中混凝土的水化放热已经基本结束， 这个时候混凝土的温度变化时由外界自然环境的变化温度引起的， 这些应力与早期的应力相叠加， 但是变幅较小。
（3） 晚期应力。混凝土完全冷却后的运行期，温度应力主要是由于外界气温和水温的变化引起的，这些应力与早期和中期的残余应力相叠加产生形成了混凝土的晚期应力。
3 ·主要温度控制措施
3.1 前期工程温度监测措施
嘉陵江亭子口右岸前期工程在施工过程中主要埋设了应变计组和温度计用来监测混凝土的应力应变和温度应力， 其中温度应力监测在36 号大坝坝段埋设温度计33 支， 37 号升船机坝段埋设温度计10支， 38 号大坝坝段埋设温度计12 支。图1 为36 号坝段中线378 m 高程从埋设初期到运行期的温度变化曲线。
从图1 可以看出坝体温度变化基本符合混凝土温度变化的三个阶段， 因此在混凝土浇筑的过程中需要根据温度应力变化进行严格的施工控制。碾压混凝土重力坝的温度控制措施可以从多个方面入手： 从大坝材料方面考虑， 可以采用低热水泥， 优选混凝土的骨料， 在满足强度指标下尽量减少胶凝材料的的用量， 也可以通过掺加外加剂来调节控制混凝土的温度； 从设计方面考虑， 可以优化大坝的结构， 改善坝体的约束条件， 进行合理的分缝分块， 合理的设置诱导缝等； 从施工方面考虑， 可以优化施工顺序选择合理的浇筑时间， 辅以适当的温度控制措施， 优化施工工艺，加强混凝土的养护。
3.2 混凝土温控措施
从时间上可按照表1 所列的温度对混凝土浇筑过程进行温度控制。
采用冷却通水方式对已浇筑混凝土的内部温度进行过程控制。冷却水管的布置形式、通水水温、通水规划等均需根据现场的实际情况进行分析确定。亭子口水利枢纽右岸前期工程主要在36号坝段前部马道设置冷水站， 在浇筑层呈蛇形管圈向外延伸铺设冷却水管。碾压混凝土重力坝中冷却水管的铅直间距（即层距） 一般等于一个升程厚度， 一个升程由4～10 个浇筑薄层组成， 层面上水平间距通常为1.0～3.0 m。同时水管内的流量应该足够大， 以便达到更好的冷却效果。通水时间通常分为一期冷却和二期冷却。一期冷却是在混凝土刚刚浇筑完成时， 甚至是正在浇筑时就开始进行， 以削弱水热化升温。二期冷却是在接缝灌浆前进行的， 主要目的是把混凝土温度降低到坝体稳定温度。同时为了减小混凝土开裂风险，也可以进行三期冷却， 混凝土在进入冬季前， 在一冷结束后采取小流量通水慢速降温至18 ℃， 以减少冬季混凝土内外温差。
3.3 混凝土养护
施工过程中， 碾压混凝土的仓面应保持湿润。在施工间歇期间， 碾压混凝土终凝后即应开始洒水养护。对水平施工缝和冷缝， 洒水养护应持续至上一层碾压混凝土开始铺筑为止； 对永久暴露面， 养护时间不宜少于28 d； 台阶状表面的棱角应加强养护。有温控要求的碾压混凝土， 应根据温控设计采取相应的防护措施， 低温季节和寒潮易发期， 应有专门防护措施。
3.4 混凝土保温
碾压混凝土的内部降温速度非常慢， 需要经过非常漫长的时间才能达到一定的稳定温度。而坝体上下游面的温度受到外部自热环境的影响从而产生较大的变化， 特别是在冬季的时候容易产生应力集中情况， 特别容易出现表面的裂缝， 为了应对这种情况的发生最有效的措施是在上下游表面采用硬泡沫塑料板保温。具体实施方法是将硬泡沫塑料板附着在大坝混凝土表面， 这样能够有效的保温， 同时防止早期表面裂缝的出现。
4 ·前期工程坝体温控管理
坝体温度控制管理由工程管理部门安全监测中心牵头， 由各参建单位的相关专业组成的温控工作协调小组， 针对监测仪器反馈的温度数据问题来召开专门的温控专题会， 提出现场具体温控措施方案，检查方案的落实情况， 协调与其他专业的干扰问题。同时由大坝安全监测专业人员在埋设有监测仪器的部位每天在固定的时间段进行混凝土温度的数据采集工作同时以简报、周报的形式上报混凝土的温度情况来确定温控工作是否落实到位。
5· 结论
碾压混凝土重力坝的温度裂缝是由温度应力过大引起的， 同时在施工的过程中需要精心设计、合理施工、科学化的养护， 这样才能保证质量， 减少甚至避免裂缝的产生。本文介绍了亭子口水利枢纽前期工程施工的温控管理， 通过在各个高程部位埋设温度计， 获取监测数据来确定现场的温度应力情况， 进而针对混凝土温控监测数据中出现的问题进行专题研究， 提出合理的温控优化方案， 这样有效保障了工程的顺利施工。 |
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