银盘水电站基础约束区混凝土高温浇筑温控措施与效果

周 浪

（重庆大唐国际武隆水电开发有限公司，重庆 408506）

银盘水电站基础约束区混凝土高温浇筑温控措施与效果

周 浪

（重庆大唐国际武隆水电开发有限公司，重庆 408506）

1 概述

银盘水电站位于乌江下游河段重庆市武隆县境内，坝址控制流域面积74910km2,是乌江干流水电开发规划的第十一级梯级电站，上游接彭水水电站，下游为规划的白马梯级；电站以发电为主，兼顾彭水水电站的反调节任务和渠化航道的大型水电水利枢纽工程，工程等级为II等，工程规模为大（2）型。电站主要建筑物为厂房坝段、泄洪坝段、船闸坝段等，详见图1和图2。水库正常蓄水位215m,总库容3.2×108m3,调节库容0.37×108m3。大坝为混凝土重力坝，坝顶高程227.5m，最大坝高78.5m，坝顶长度600.10m。电站为河床式厂房，安装4台单机容量为150MW的轴流式水轮发电机组，总装机600MW，多年平均发电量2.708×109kW·h；通航建筑物为500t级单级船闸。按照工程总体进度计划安排，电站已于2007年12月实现大江截流，2010年6月首台机组投产发电，2011年6月整个工程竣工[1]。

图1 乌江银盘电站枢纽布置图

图2 乌江银盘水电站下游立视图

为了确保银盘水电站按期蓄水发电，需在2008年夏季进行基础约束区混凝土浇筑。鉴于基础约束区仓面大，温控要求高，高温季节施工温控防裂难度大等方面的考虑，对大坝及厂房高温季节浇筑基础约束区混凝土的可行性及相应温控防裂措施进行了专题研究[2]，并聘请国内混凝土施工知名专家进行咨询。通过采取优化结构设计、调整配合比、严格控制混凝土出机口温度和浇筑温度、加密冷却水管、采取初期冷却通水、配置仓面喷雾设备、铺设保温被等综合手段，将银盘水电站基础约束区混凝土浇筑的最高温升严格控制在设计允许范围内，并成功通过了一个冬季考验，未发现较大的危害性裂缝。

2 高温浇筑强约束区混凝土特性分析

2.1 仓面大且强度高

银盘水电站泄洪坝段共分9个坝段，泄2～4号、泄6～8号坝段宽20.00m，泄1号坝段宽22.75m，泄5号坝段宽25.50m，泄9号宽12.25m，1～5号坝段顺流向最大长度为67.70m，设2条纵缝，最大块体长度为28.6m，6～9号坝段顺流向最大长度为67.70m，设一条纵缝，最大块体长度为42.2m。整个厂房顺水流向分为进口段、主机段、尾水段，各段长为29.9m、30.0m和33.5m；顺坝轴线方向1～3号机组段宽34.7m，4号机组段宽38.0m。分缝型式以错缝为主，辅以灌浆缝和宽槽。安装场的安Ⅰ段、安Ⅱ段从上游至下游分3块，采用错缝浇筑，最大顺流长度为35m。图3为银盘电站泄洪坝段左区典型剖面示意图。

图3 泄洪坝段左区典型剖面图

根据基础允许温差标准控制高度要求，按浇筑块长边尺寸的0.4倍作为基础约束区混凝土计算，高温季节（5—9月）约需浇筑1.78×105m3，最高月强度达4.76×104m3（8月份）。

2.2 坝区气温高且混凝土温度控制标准严

2.2.1 坝区气温情况

根据距银盘水电站坝址55km的上游彭水县城气象站1951—2000年长系列气象观测资料的分析结果可知，坝区夏季（5—9月）多年平均气温24.9℃，最高月平均气温30.7℃（8月），极端最高气温44.1℃。

2.2.2 混凝土温度控制标准

根据坝体运用条件、结构要求和基岩特性，参照国内外有关规范规定和工程经验，经计算分析，提出本工程混凝土温度控制标准如下：

1）基础允许温差标准。主体建筑物采用的基础允许温差见表1。

表1 基础允许温差标准 ℃

填塘、陡坡部位基础允许温差应根据所在部位结构要求和陡坡、填塘特征尺寸等参照约束区温差标准区别对待。混凝土浇平相邻基岩面，应停歇冷却至相邻基岩温度后，再继续上升。

2）防止表面裂缝温控标准。挡水建筑物上、下游面浇完7d后应进行施工期永久保护。日平均气温在2～3d内连续下降6℃以上时，中、后期混凝土遇年变化气温和气温骤降，视不同部位和混凝土浇筑季节，结合中、后期通水情况，采取必要的表面保护。

为降低混凝土温度梯度，防止产生表面裂缝，内外温差控制在18～20℃。坝体最高温度5、9月份控制在35～36℃,6—8月份控制在39～40℃。

3）设计允许最高温度。根据各部位稳定温度、准稳定温度及上述温控标准和表面保护标准，确定坝体、电站厂房及船闸设计允许最高温度见表2、表3。

2.3 高温浇筑条件苛刻，实现目标务必多管齐下

根据长江勘测设计研究院高温专题研究，高温季节不考虑太阳辐射热的影响，大坝基础约束区采用出机口温度为12℃预冷混凝土，浇筑温度可控制在18℃，通过加强冷却通水（水管间距控制在1.0m×1.5m），大坝、厂房基础约束区分别浇筑1.5～2.0m，混凝土早期最高温度基本满足设计允许的最高温度。但高温季节考虑太阳辐射热的影响，白天混凝土浇筑温度平均上升1.5℃，正午时段上升4.1℃，需采用出机口温度为10℃的预冷混凝土，混凝土浇筑温度才能控制在18℃以内，建议在高温季节浇筑基础约束区白天采用出机口温度为10℃的预冷混凝土，同时还应避免正午高温时段浇筑混凝土。

表2 坝体设计允许最高温度 ℃

表3 电站厂房设计允许最高温度 ℃

3 主要温控措施

3.1 混凝土原材料与配合比优化

银盘水电站混凝土水泥使用华新特种水泥厂生产的中热PO42.5水泥，其3d和7d水化热分别为235kJ/kg和277kJ/kg，利用散装运输将水泥直接入罐，并将水泥的入罐温度控制在65℃以下。电站采用的粉煤灰为华能珞璜电厂供应的Ⅰ级灰，需水量比92%。外加剂使用江苏博特材料股份有限公司生产的JM系列萘系高效缓凝减水剂和引起剂，其减水率达到19.3%[3]。骨料选用左岸董家沟砂石系统加工的优质灰岩人工骨料。

为了尽可能减小银盘水电站高温浇筑约束区压力，业主先后两次聘请国内知名专家对混凝土配合比大纲及混凝土施工进行了专家咨询。根据专家咨询意见，设计单位对混凝土指标进行了优化，将大坝内部C9015W6F00的粉煤灰掺量由40%提高至45%；将大坝基础混凝土C9020W8F150的粉煤灰掺量由30%提高至35%；将厂房C25W8F150的限制水胶比由0.48提高至0.50，并将厂房进水口160m以下最大煤灰掺量由20%提高至25%～30%。试验中心将用水量分别减少了3～5kg。通过上述系列优化，与同类电站相比，大坝基础混凝土C9020W8F150减少水泥用量9～10kg，厂房C25W8F150减少水泥用量16～22kg，极大地缓解了高温浇筑约束区难度。银盘水电站主要混凝土配合比见表4，试验结果见表5。

3.2 出机口温度控制

银盘水电站左岸盐店嘴混凝土生产系统配置4×3m3及3×1.5m3自落式拌和楼各1座[4]。左岸混凝土预冷系统预冷措施仅为两次风冷，出机口温度仅能达到12～14℃，2008年银盘水电站拌合楼生产的混凝土实际平均出机温度为13.4℃，合格率均大于95%，后因配合比的优化及采取了个性化通水，严格控制住了混凝土最高温升。

3.3 入仓温度控制

控制混凝土的入仓温度的核心任务是强化遮阳保温，并尽可能实现混凝土的快速入仓。银盘水电站采用汽车运输方式将拌合楼生产的合格混凝土输送至待浇筑仓面上。装有混凝土的汽车离开拌和楼之前均需加盖遮阳篷以防日晒，另外汽车在到达卸料点后的等待时间最好不要大于半小时。同时尽量在夜间开盘，到第2天高温时段基本完成仓面浇筑。通过检测统计发现，混凝土入仓温度最高17.4℃，最低14.2℃，平均16.9℃。

3.4 浇筑温度控制

因银盘水电站混凝土出机口温度偏高，能否实现温控的关键就在于采取科学合理的混凝土仓面浇筑措施及初期冷却通水措施，其中采取的混凝土仓面浇筑措施主要有：

1）仓面保温。混凝土在晴天浇筑过程中及浇完后立即用2cm厚聚苯乙烯泡沫保温材料覆盖，以减少辐射热温升和环境温度倒灌；保温材料覆盖24～36h后，当混凝土温度高于气温时则揭开保温材料散热（一般为白天覆盖，夜间揭开散热）。

2）仓面喷雾[5]，降低仓面环境温度。为防止混凝土初凝及气温倒灌，通过采用旋转式喷雾机喷雾降低仓面环境温度，喷量控制在2.0mm/h以内，喷雾时要保证成雾状，避免形成水滴落在混凝土面上。喷雾机采用支架，架高2～3m并结合风向，使喷雾方向与风向一致，同时根据仓面大小选择喷雾机数量，保证喷雾降温效果。根据仓面实际测量的气温数据，如果喷雾的雾化效果较好的话，可以将环境温度降低5～6℃，而喷雾是钢筋密集的厂房仓号的主要温度控制措施。同时，对喷雾机不能覆盖的部位，采取了用喷雾管（冲毛枪）辅助进行喷雾。

3）混凝土浇筑时段应避开高温时段。银盘水电站坝址所在地夏季每天的10～17h为高温时段，因此，混凝土浇筑最好在每天的18h以后开仓，并集中各种入仓手段，增大混凝土的入仓强度，并尽可能在次日的10h之前完成仓面的浇筑工作。

4）优化结构设计，缩短层间覆盖时间。参照专家意见，对大坝左区1～5号坝段增设了一台纵缝，大大减小了仓面面积，对缩短层间覆盖时间起到了至关重要的作用。由于受入仓手段的制约，银盘水电站混凝土仓面基本采用台阶法浇筑，以缩短混凝土坯间暴露时间，并辅以必要的仓面保冷措施，降低仓面内混凝土温度回升，控制浇筑温度。

表4 银盘水电站大坝及厂房约束区主要混凝土配合比

表5 银盘水电站大坝及厂房约束区主要混凝土试验结果

通过采取上述混凝土仓面综合浇筑措施，实测混凝土浇筑温度最高18.6℃，最低16.3℃，平均17.5℃。

3.5 “个性化”初期冷却通水

根据设计要求，银盘水电站泄洪坝段基础约束区按1.5m层厚，电站厂房按2.0m层厚浇筑。夏季施工全部布设了冷却水管，大坝坝内铺设的蛇形水管一般按1.0m（水平间距）×1.5m（竖直间距）布置，厂房坝内冷却水管按1.5m（水平间距）×1.0m（竖直间距）布置，铺设时水管距上下游坝面2.0～2.5m，水管距接缝面、坝内孔洞周边1.0～1.5m。单根水管长度不宜大于250m。坝内蛇形水管按坝体通水计划结合接缝灌浆分区范围就近引入廊道或引至坝体下游面，引入廊道的立管水管间距一般不小于1m，距廊道底板50～100cm，管口朝下弯。所有立管均应引至模板附近，立管管间间距不小于1.0m。冷却水管大多采用内径28mm、外径32mm的高密度聚乙烯管。

根据设计坝体最高温度计算成果，5—9月高温季节施工的混凝土均需进行初期通水削峰。初期通水冷却不仅可削减2～4℃最高温度峰值，还可使高温季节浇筑的混凝土达到最高温度后降低至25～27℃，减少后期通水时间。初期通水冷却采用8～10℃的制冷水，通水时间为21d。混凝土覆盖水管后立即开始通水，控制水温与混凝土温差≤20～25℃。根据专家咨询意见，在混凝土达到最高温度前，通水采取“个性化”通水方式[6]，制冷水流量为25～35L/min，并保证连续通水，每2d变换一次进出水口方向，待最高温升过后再恢复到正常18～20L/min，并控制混凝土降温速率不大于1℃/d。

通过采取“个性化”通水方式，厂房及大坝整个高温期混凝土温升基本控制在最高温升以内。通过对厂房2008年夏季浇筑的60个仓面最高温度统计分析，最高温度35.2℃，最低30.5℃，平均32.8℃，混凝土最高温升基本出现在浇筑后2～3d内。

3.6 混凝土养护

高温和较高温季节的混凝土浇筑完成后，采用洒水对已浇混凝土进行不间断养护并覆盖保温层[7]，保持仓面潮湿，使混凝土充分散热，养护时间28d。

3.7 外露面冬季保温

根据设计要求，夏季浇筑混凝土的外露面及浇筑层面一般不保温，但应特别重视后期的保温、养护等工作。银盘水电站基础约束区、迎水面等重要部位保温后的等效放热系数设计要求不大于1.5～2.0W/(m2·℃)，一般部位保温后的等效放热系数设计要求不大于2.0～3.0W/(m2·℃)。实际施工过程中，全部采用2～3cm的聚乙烯泡沫卷材进行初期保温，后期对厂房迎水面部分部位改为外贴3.0cm的聚乙烯苯板进行保温。由于保温及时，2008年夏季浇筑的约束区混凝土经过一个冬季的考验，经检查未发现较大的危害性裂缝。

4 结语

银盘水电站基础约束区大体积混凝土高温季节施工能够成功的关键，主要在于原材料的优选、配合比优化、设计结构优化及个性化初期冷却通水等综合措施的采用，特别是配合比优化及个性化初期冷却通水起到了关键作用。对于个性化初期冷却通水，应严格掌握通水温降，控制好通水流量，并设置必要的温度监测设施，确保最高温升的准确监控。银盘水电站基础约束区混凝土高温浇筑温控综合措施所取得的良好的效果，为高温季节水电站大体积混凝土浇筑积累了宝贵经验。

[1]胡进华，杨本新，周浪.乌江银盘水电站枢纽布置设计研究[J].人民长江，2008，39（4）：25-27.

[2]陈浩.银盘水电站高温季节浇筑基础约束区混凝土温控专题研究报告[R].武汉：长江勘测设计研究院,2007.

[3]王晓军.银盘水电站大坝及厂房施工混凝土推荐配合比[R].武汉:长江水利委员会长江科学院,2007.

[4]陈迁，龙慧文.银盘水电站砂石混凝土系统设计与生产[J].人民长江，2008，39（4）：50-52.

[5]刘洪超.金安桥水电站大坝碾压混凝土温度控制初步分析[J].水力发电，2008，34（6）：45-47.

[6]邹龙生.小湾双曲拱坝2号导流底孔底板过流面施工[J].电网与清洁能源，2009，25（2）：55-59.

[7]赵俊，武增乾.水闸闸墩裂缝分析及预防控制措施探讨[J].电网与清洁能源，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

大体积混凝土高温浇筑温控防裂是现代大体积混凝土结构设计、施工中十分重要的研究课题，对于保证大体积混凝土施工质量、加快施工进度等具有关键性作用。银盘水电站受截流时间推后及左岸边坡地质等因素制约，整个二期工程基础约束区混凝土全在高温季节施工。通过采取事前专题研究及技术咨询，过程采取原材料的优选、调整配合比、严格控制混凝土出机口温度和浇筑温度、个性化初期冷却通水等综合控制措施，成功攻克高温季节基础约束区混凝土浇筑的难关，取得了良好的效果，为高温季节水电站基础约束区大体积混凝土浇筑积累了宝贵经验。

银盘水电站；大体积混凝土；高温浇筑；温控措施

1674-3814（2010）01-0088-05

TV544+.91

B

2009-09-28。

周 浪（1974—），男，高级工程师，研究方向为水利水电工程管理。

（编辑 李 沈）