銀盤水電站基礎約束區混凝土高溫澆筑溫控措施與效果

周 浪

（重慶大唐國際武隆水電開發有限公司，重慶 408506）

銀盤水電站基礎約束區混凝土高溫澆筑溫控措施與效果

周 浪

（重慶大唐國際武隆水電開發有限公司，重慶 408506）

1 概述

銀盤水電站位于烏江下游河段重慶市武隆縣境內，壩址控制流域面積74910km2,是烏江干流水電開發規劃的第十一級梯級電站，上游接彭水水電站，下游為規劃的白馬梯級；電站以發電為主，兼顧彭水水電站的反調節任務和渠化航道的大型水電水利樞紐工程，工程等級為II等，工程規模為大（2）型。電站主要建筑物為廠房壩段、泄洪壩段、船閘壩段等，詳見圖1和圖2。水庫正常蓄水位215m,總庫容3.2×108m3,調節庫容0.37×108m3。大壩為混凝土重力壩，壩頂高程227.5m，最大壩高78.5m，壩頂長度600.10m。電站為河床式廠房，安裝4臺單機容量為150MW的軸流式水輪發電機組，總裝機600MW，多年平均發電量2.708×109kW·h；通航建筑物為500t級單級船閘。按照工程總體進度計劃安排，電站已于2007年12月實現大江截流，2010年6月首臺機組投產發電，2011年6月整個工程竣工[1]。

圖1 烏江銀盤電站樞紐布置圖

圖2 烏江銀盤水電站下游立視圖

為了確保銀盤水電站按期蓄水發電，需在2008年夏季進行基礎約束區混凝土澆筑。鑒于基礎約束區倉面大，溫控要求高，高溫季節施工溫控防裂難度大等方面的考慮，對大壩及廠房高溫季節澆筑基礎約束區混凝土的可行性及相應溫控防裂措施進行了專題研究[2]，并聘請國內混凝土施工知名專家進行咨詢。通過采取優化結構設計、調整配合比、嚴格控制混凝土出機口溫度和澆筑溫度、加密冷卻水管、采取初期冷卻通水、配置倉面噴霧設備、鋪設保溫被等綜合手段，將銀盤水電站基礎約束區混凝土澆筑的最高溫升嚴格控制在設計允許范圍內，并成功通過了一個冬季考驗，未發現較大的危害性裂縫。

2 高溫澆筑強約束區混凝土特性分析

2.1 倉面大且強度高

銀盤水電站泄洪壩段共分9個壩段，泄2～4號、泄6～8號壩段寬20.00m，泄1號壩段寬22.75m，泄5號壩段寬25.50m，泄9號寬12.25m，1～5號壩段順流向最大長度為67.70m，設2條縱縫，最大塊體長度為28.6m，6～9號壩段順流向最大長度為67.70m，設一條縱縫，最大塊體長度為42.2m。整個廠房順水流向分為進口段、主機段、尾水段，各段長為29.9m、30.0m和33.5m；順壩軸線方向1～3號機組段寬34.7m，4號機組段寬38.0m。分縫型式以錯縫為主，輔以灌漿縫和寬槽。安裝場的安Ⅰ段、安Ⅱ段從上游至下游分3塊，采用錯縫澆筑，最大順流長度為35m。圖3為銀盤電站泄洪壩段左區典型剖面示意圖。

圖3 泄洪壩段左區典型剖面圖

根據基礎允許溫差標準控制高度要求，按澆筑塊長邊尺寸的0.4倍作為基礎約束區混凝土計算，高溫季節（5—9月）約需澆筑1.78×105m3，最高月強度達4.76×104m3（8月份）。

2.2 壩區氣溫高且混凝土溫度控制標準嚴

2.2.1 壩區氣溫情況

根據距銀盤水電站壩址55km的上游彭水縣城氣象站1951—2000年長系列氣象觀測資料的分析結果可知，壩區夏季（5—9月）多年平均氣溫24.9℃，最高月平均氣溫30.7℃（8月），極端最高氣溫44.1℃。

2.2.2 混凝土溫度控制標準

根據壩體運用條件、結構要求和基巖特性，參照國內外有關規范規定和工程經驗，經計算分析，提出本工程混凝土溫度控制標準如下：

1）基礎允許溫差標準。主體建筑物采用的基礎允許溫差見表1。

表1 基礎允許溫差標準 ℃

填塘、陡坡部位基礎允許溫差應根據所在部位結構要求和陡坡、填塘特征尺寸等參照約束區溫差標準區別對待?；炷翝财较噜徎鶐r面，應停歇冷卻至相鄰基巖溫度后，再繼續上升。

2）防止表面裂縫溫控標準。擋水建筑物上、下游面澆完7d后應進行施工期永久保護。日平均氣溫在2～3d內連續下降6℃以上時，中、后期混凝土遇年變化氣溫和氣溫驟降，視不同部位和混凝土澆筑季節，結合中、后期通水情況，采取必要的表面保護。

為降低混凝土溫度梯度，防止產生表面裂縫，內外溫差控制在18～20℃。壩體最高溫度5、9月份控制在35～36℃,6—8月份控制在39～40℃。

3）設計允許最高溫度。根據各部位穩定溫度、準穩定溫度及上述溫控標準和表面保護標準，確定壩體、電站廠房及船閘設計允許最高溫度見表2、表3。

2.3 高溫澆筑條件苛刻，實現目標務必多管齊下

根據長江勘測設計研究院高溫專題研究，高溫季節不考慮太陽輻射熱的影響，大壩基礎約束區采用出機口溫度為12℃預冷混凝土，澆筑溫度可控制在18℃，通過加強冷卻通水（水管間距控制在1.0m×1.5m），大壩、廠房基礎約束區分別澆筑1.5～2.0m，混凝土早期最高溫度基本滿足設計允許的最高溫度。但高溫季節考慮太陽輻射熱的影響，白天混凝土澆筑溫度平均上升1.5℃，正午時段上升4.1℃，需采用出機口溫度為10℃的預冷混凝土，混凝土澆筑溫度才能控制在18℃以內，建議在高溫季節澆筑基礎約束區白天采用出機口溫度為10℃的預冷混凝土，同時還應避免正午高溫時段澆筑混凝土。

表2 壩體設計允許最高溫度 ℃

表3 電站廠房設計允許最高溫度 ℃

3 主要溫控措施

3.1 混凝土原材料與配合比優化

銀盤水電站混凝土水泥使用華新特種水泥廠生產的中熱PO42.5水泥，其3d和7d水化熱分別為235kJ/kg和277kJ/kg，利用散裝運輸將水泥直接入罐，并將水泥的入罐溫度控制在65℃以下。電站采用的粉煤灰為華能珞璜電廠供應的Ⅰ級灰，需水量比92%。外加劑使用江蘇博特材料股份有限公司生產的JM系列萘系高效緩凝減水劑和引起劑，其減水率達到19.3%[3]。骨料選用左岸董家溝砂石系統加工的優質灰巖人工骨料。

為了盡可能減小銀盤水電站高溫澆筑約束區壓力，業主先后兩次聘請國內知名專家對混凝土配合比大綱及混凝土施工進行了專家咨詢。根據專家咨詢意見，設計單位對混凝土指標進行了優化，將大壩內部C9015W6F00的粉煤灰摻量由40%提高至45%；將大壩基礎混凝土C9020W8F150的粉煤灰摻量由30%提高至35%；將廠房C25W8F150的限制水膠比由0.48提高至0.50，并將廠房進水口160m以下最大煤灰摻量由20%提高至25%～30%。試驗中心將用水量分別減少了3～5kg。通過上述系列優化，與同類電站相比，大壩基礎混凝土C9020W8F150減少水泥用量9～10kg，廠房C25W8F150減少水泥用量16～22kg，極大地緩解了高溫澆筑約束區難度。銀盤水電站主要混凝土配合比見表4，試驗結果見表5。

3.2 出機口溫度控制

銀盤水電站左岸鹽店嘴混凝土生產系統配置4×3m3及3×1.5m3自落式拌和樓各1座[4]。左岸混凝土預冷系統預冷措施僅為兩次風冷，出機口溫度僅能達到12～14℃，2008年銀盤水電站拌合樓生產的混凝土實際平均出機溫度為13.4℃，合格率均大于95%，后因配合比的優化及采取了個性化通水，嚴格控制住了混凝土最高溫升。

3.3 入倉溫度控制

控制混凝土的入倉溫度的核心任務是強化遮陽保溫，并盡可能實現混凝土的快速入倉。銀盤水電站采用汽車運輸方式將拌合樓生產的合格混凝土輸送至待澆筑倉面上。裝有混凝土的汽車離開拌和樓之前均需加蓋遮陽篷以防日曬，另外汽車在到達卸料點后的等待時間最好不要大于半小時。同時盡量在夜間開盤，到第2天高溫時段基本完成倉面澆筑。通過檢測統計發現，混凝土入倉溫度最高17.4℃，最低14.2℃，平均16.9℃。

3.4 澆筑溫度控制

因銀盤水電站混凝土出機口溫度偏高，能否實現溫控的關鍵就在于采取科學合理的混凝土倉面澆筑措施及初期冷卻通水措施，其中采取的混凝土倉面澆筑措施主要有：

1）倉面保溫?；炷猎谇缣鞚仓^程中及澆完后立即用2cm厚聚苯乙烯泡沫保溫材料覆蓋，以減少輻射熱溫升和環境溫度倒灌；保溫材料覆蓋24～36h后，當混凝土溫度高于氣溫時則揭開保溫材料散熱（一般為白天覆蓋，夜間揭開散熱）。

2）倉面噴霧[5]，降低倉面環境溫度。為防止混凝土初凝及氣溫倒灌，通過采用旋轉式噴霧機噴霧降低倉面環境溫度，噴量控制在2.0mm/h以內，噴霧時要保證成霧狀，避免形成水滴落在混凝土面上。噴霧機采用支架，架高2～3m并結合風向，使噴霧方向與風向一致，同時根據倉面大小選擇噴霧機數量，保證噴霧降溫效果。根據倉面實際測量的氣溫數據，如果噴霧的霧化效果較好的話，可以將環境溫度降低5～6℃，而噴霧是鋼筋密集的廠房倉號的主要溫度控制措施。同時，對噴霧機不能覆蓋的部位，采取了用噴霧管（沖毛槍）輔助進行噴霧。

3）混凝土澆筑時段應避開高溫時段。銀盤水電站壩址所在地夏季每天的10～17h為高溫時段，因此，混凝土澆筑最好在每天的18h以后開倉，并集中各種入倉手段，增大混凝土的入倉強度，并盡可能在次日的10h之前完成倉面的澆筑工作。

4）優化結構設計，縮短層間覆蓋時間。參照專家意見，對大壩左區1～5號壩段增設了一臺縱縫，大大減小了倉面面積，對縮短層間覆蓋時間起到了至關重要的作用。由于受入倉手段的制約，銀盤水電站混凝土倉面基本采用臺階法澆筑，以縮短混凝土坯間暴露時間，并輔以必要的倉面保冷措施，降低倉面內混凝土溫度回升，控制澆筑溫度。

表4 銀盤水電站大壩及廠房約束區主要混凝土配合比

表5 銀盤水電站大壩及廠房約束區主要混凝土試驗結果

通過采取上述混凝土倉面綜合澆筑措施，實測混凝土澆筑溫度最高18.6℃，最低16.3℃，平均17.5℃。

3.5 “個性化”初期冷卻通水

根據設計要求，銀盤水電站泄洪壩段基礎約束區按1.5m層厚，電站廠房按2.0m層厚澆筑。夏季施工全部布設了冷卻水管，大壩壩內鋪設的蛇形水管一般按1.0m（水平間距）×1.5m（豎直間距）布置，廠房壩內冷卻水管按1.5m（水平間距）×1.0m（豎直間距）布置，鋪設時水管距上下游壩面2.0～2.5m，水管距接縫面、壩內孔洞周邊1.0～1.5m。單根水管長度不宜大于250m。壩內蛇形水管按壩體通水計劃結合接縫灌漿分區范圍就近引入廊道或引至壩體下游面，引入廊道的立管水管間距一般不小于1m，距廊道底板50～100cm，管口朝下彎。所有立管均應引至模板附近，立管管間間距不小于1.0m。冷卻水管大多采用內徑28mm、外徑32mm的高密度聚乙烯管。

根據設計壩體最高溫度計算成果，5—9月高溫季節施工的混凝土均需進行初期通水削峰。初期通水冷卻不僅可削減2～4℃最高溫度峰值，還可使高溫季節澆筑的混凝土達到最高溫度后降低至25～27℃，減少后期通水時間。初期通水冷卻采用8～10℃的制冷水，通水時間為21d?；炷粮采w水管后立即開始通水，控制水溫與混凝土溫差≤20～25℃。根據專家咨詢意見，在混凝土達到最高溫度前，通水采取“個性化”通水方式[6]，制冷水流量為25～35L/min，并保證連續通水，每2d變換一次進出水口方向，待最高溫升過后再恢復到正常18～20L/min，并控制混凝土降溫速率不大于1℃/d。

通過采取“個性化”通水方式，廠房及大壩整個高溫期混凝土溫升基本控制在最高溫升以內。通過對廠房2008年夏季澆筑的60個倉面最高溫度統計分析，最高溫度35.2℃，最低30.5℃，平均32.8℃，混凝土最高溫升基本出現在澆筑后2～3d內。

3.6 混凝土養護

高溫和較高溫季節的混凝土澆筑完成后，采用灑水對已澆混凝土進行不間斷養護并覆蓋保溫層[7]，保持倉面潮濕，使混凝土充分散熱，養護時間28d。

3.7 外露面冬季保溫

根據設計要求，夏季澆筑混凝土的外露面及澆筑層面一般不保溫，但應特別重視后期的保溫、養護等工作。銀盤水電站基礎約束區、迎水面等重要部位保溫后的等效放熱系數設計要求不大于1.5～2.0W/(m2·℃)，一般部位保溫后的等效放熱系數設計要求不大于2.0～3.0W/(m2·℃)。實際施工過程中，全部采用2～3cm的聚乙烯泡沫卷材進行初期保溫，后期對廠房迎水面部分部位改為外貼3.0cm的聚乙烯苯板進行保溫。由于保溫及時，2008年夏季澆筑的約束區混凝土經過一個冬季的考驗，經檢查未發現較大的危害性裂縫。

4 結語

銀盤水電站基礎約束區大體積混凝土高溫季節施工能夠成功的關鍵，主要在于原材料的優選、配合比優化、設計結構優化及個性化初期冷卻通水等綜合措施的采用，特別是配合比優化及個性化初期冷卻通水起到了關鍵作用。對于個性化初期冷卻通水，應嚴格掌握通水溫降，控制好通水流量，并設置必要的溫度監測設施，確保最高溫升的準確監控。銀盤水電站基礎約束區混凝土高溫澆筑溫控綜合措施所取得的良好的效果，為高溫季節水電站大體積混凝土澆筑積累了寶貴經驗。

[1]胡進華，楊本新，周浪.烏江銀盤水電站樞紐布置設計研究[J].人民長江，2008，39（4）：25-27.

[2]陳浩.銀盤水電站高溫季節澆筑基礎約束區混凝土溫控專題研究報告[R].武漢：長江勘測設計研究院,2007.

[3]王曉軍.銀盤水電站大壩及廠房施工混凝土推薦配合比[R].武漢:長江水利委員會長江科學院,2007.

[4]陳遷，龍慧文.銀盤水電站砂石混凝土系統設計與生產[J].人民長江，2008，39（4）：50-52.

[5]劉洪超.金安橋水電站大壩碾壓混凝土溫度控制初步分析[J].水力發電，2008，34（6）：45-47.

[6]鄒龍生.小灣雙曲拱壩2號導流底孔底板過流面施工[J].電網與清潔能源，2009，25（2）：55-59.

[7]趙俊，武增乾.水閘閘墩裂縫分析及預防控制措施探討[J].電網與清潔能源，2008，24（1）：70-73.

Temperature Control Measures and Effects of High Temperature Concrete Pouring in Foundation Restraint Area of Yinpan Hydropower Station

ZHOU Lang
（Chongqing Datang International Wulong Hydropower Development Co.,Ltd,Chongqing 408506,China）

The temperature and crack control are key research project in the structure design and construction of modern massive concrete construction , which is of importance to ensure the construction quality ofmassive concrete and accelerate construction process and so on . Because of delayed river closure and the comprehensive slope geological conditions on left bank of Wujiang River, all of the concretein foundation restraintareain the stageII for project of Yinpan Hydropower Station had to be constructed under high temperature. By the application ofsuch temperature and crack control measures as rawmaterial optimization, the adjustment of concrete mixture proportion, the control of concrete temperature at batching plant outlet and environmental temperature in the construction placement, water cooling at initial stage etc, the key problem of high temperature massive concrete construction in foundation restraint area of Yinpan Hydropower Station was solved successfully, without any big temperature crack, which provided valuable experience for high temperaturemass concrete construction of hydraulic and hydropowerengineering.

Yinpan Hydropower Station；massive concrete；high temperature construction；temperature control measure

大體積混凝土高溫澆筑溫控防裂是現代大體積混凝土結構設計、施工中十分重要的研究課題，對于保證大體積混凝土施工質量、加快施工進度等具有關鍵性作用。銀盤水電站受截流時間推后及左岸邊坡地質等因素制約，整個二期工程基礎約束區混凝土全在高溫季節施工。通過采取事前專題研究及技術咨詢，過程采取原材料的優選、調整配合比、嚴格控制混凝土出機口溫度和澆筑溫度、個性化初期冷卻通水等綜合控制措施，成功攻克高溫季節基礎約束區混凝土澆筑的難關，取得了良好的效果，為高溫季節水電站基礎約束區大體積混凝土澆筑積累了寶貴經驗。

銀盤水電站；大體積混凝土；高溫澆筑；溫控措施

1674-3814（2010）01-0088-05

TV544+.91

B

2009-09-28。

周 浪（1974—），男，高級工程師，研究方向為水利水電工程管理。

（編輯 李 沈）