双曲拱坝施工

2024-06-02

双曲拱坝施工（共7篇）

双曲拱坝施工篇1

一、工程概况

某水电站既有灌溉、防洪功能, 又有发电功效。该水电站兴利库容375万m3, 水库的容量共达690万m3。

本水电站大坝属于抛物线砌石双曲拱坝, 坝顶高程为245.2 m, 最大坝有47.2 m高, 坝顶弧长度为182.2 m, 坝底拱冠厚达10.267 m、坝顶厚度有2.5 m、拱座有11.02 m。坝顶净宽51 m, 有开敞式溢洪道, 安装四孔布置于坝体中部, 为防冲在坝后设置了护坦。该工程有浆砌坝面预制块、基础灌浆等主要项目。

二、具体分析砌石坝施工中普遍存在的问题

为赶上我国水利建设规模的发展脚步, 水利工程朝着山区方向发展已成为了一种必然趋势。即使在狭小的河谷地区选取当地材料的砌石坝也会实现发展的目的。通常来讲, 要想控制砌石坝就必须控制施工人员的流动量, 增加施工机械的熟练, 强化施工人员的专业性, 采用施工定额管理手段, 确立合理的施工质量控制标准, 严把施工中的各大环节的关口, 以原材料的质量为入手点, 大力建设质量中心责任制。唯有如此, 才能统一好某部分地区的工程质量, 减少渗水、漏水情况。而对于本工程坝体细骨料混凝土砌块石来讲, 出现在施工缝的接触层面上的坝体渗水居多。为此, 要禁止将不达标的混凝土拌和物以及块石料置于坝上, 要紧抓砌筑的密实度问题以及层面处理工作。

三、坝体砌筑施工

1. 工程结构

该坝坝面选取的是C20混凝土预制块, 坝体属于非典型二次抛物线型双曲拱坝, 坝基是以帷幕灌浆、固结灌浆与坝后排水孔进行处理的, 拱座与坝基采取厚达50 cm的C20混凝土垫层。

2. 混凝土预制块、块石、混凝土拌和物上坝运输

(1) 混凝土预制块、块石垂直运输

充分结合了工程的跨度、高度以及地形地埋, 选取缆索起重机开展材料空间运输工作, 上游、下游牵引分别安置了一台3 t卷扬机, 起重运输则安置了一台5 t卷扬式起重机, 左平移与右平移分别安置了一台3 t的卷扬机, 总的来说, 在材料上坝运输过程当中, 同步作业的起重机多达五台。

(2) 混凝土预制块、块石水平运输

块石料场的开采平台大概有246 m高, 其选址一般都处于左岸上游的250 m的地方。通常情况下, 块石开采完毕之后都会由装矿车依靠轻轨道水平运往左坝头上料平台, 然后再依靠起重缆机吊运到坝上仓面上。而混凝土预制块的运输手段与块石是一样的, 但是其一般安设于左坝头下游大致有230 m的高程的地方。

(3) 混凝土拌和物上坝运输

依照施工平面对混凝土拌和物去布置, 而碎石破碎设施应当安设在246 m高程的左坝头离拱座下游30 m的地方。外购中砂运往高程为246 m左坝头道路, 卸料到距碎石料仓的中砂储料仓很近。混凝土骨料储料仓大约有235 m高, 一般来讲, 混凝土拌和系统安设于水泥库下方235 m高程处, 与骨料仓的台地紧紧相连着。而要想实现混凝土拌和物上坝垂直运输, 大致需分两步走:首先, 要采取混凝土溜管手段低于235 m之下上坝。通过拌和机混凝土出料然后由双较轮车水平短距运输, 沿着溜管滑到左坝头砌筑层面;然后从双较轮车坝面水平运送, 坝面以脚手片与脚手架钢管搭设运送便道。依靠双胶轮车道浇筑仓面。

3. 施工测量放样

基于拱坝平面控制在坝区周围存在III等控制点, 在左坝肩与右坝肩四周安设IV等高约达1.3 m、面积为40 cm2的测量基站, 属于钢筋混凝土墩形式, 当然也可在此上方直接架设测量仪器。d2与d1基站控制右坝体放样任务, d4与d3基站控制左坝体放样任务。坝体放样应以两台J2经纬仪采用前方交会法, 坝体每升高1.2 m进行一次测量放样, 放样点距步长2 m, 且还具备预制块砌筑工垂直边坡数据。

4. 坝面混凝土预制块砌筑

(1) 预制块砌筑的关键点

依照坝体分层上升的施工手段, 每一次要砌筑四块坝体预制块, 其高程应大约有1.2 m。通过一段时间养护之后, 预制块砌筑达到一定程度才可进行填腹砌筑。一般来讲, 预制块砌筑应选取坐浆法, 上层与下层应当错缝搭砌, 但错缝应低于10 cm。预制块平缝约达1~2 cm, 竖缝大致是4 cm, 竖缝砂浆应当以查封工具进行振捣密实。而坝中冲洗排水缺口预留于上游面, 排水缺口有5 cm宽, 30 cm高, 约10 m的间距, 待层填腹石砌筑好后, 应马上堵塞并勾缝。

(2) 一般要求

拱坝上下游坝面是浆砌C20混凝土预制块, 此预制块的强度超过70%是预制块搬运的必要前提与必备条件, 并在坝外冲洗干净, 等到面干、饱和了才能够上坝;而在砌筑砂浆的时候, 则应当按照试验室签发的配料单进行拌制, 即拌即用。而上坝之后的砂浆应安设于坝面可移动的钢板之上, 以免使砂浆稠度出现变化。

(3) 坝面勾缝

勾缝砂浆的稠度大致处于5~8 cm范围内, 为M15, 并要单独地拌制好。其下游面勾缝应当至少保持21天的湿润, 且预留4 cm宽的凸缝, 而上游面勾缝则应稍稍比砌面更凸出些。

5. 坝身C15混凝土灌砌块石砌筑

(1) 一般要求

首先, 要仔细观察仓面的工作是不是符合标准, 然后针对局部与冲毛标准不相符的坝面应采用人工铁钎补凿, 并冲净坝面, 使其不存在积水与积碴。块石依靠缆机吊运上坝, 并采用人工的形式由吊斗一块块地抬下。上坝待砌块石则应置于距砌筑仓面10m范围外, 敲除软弱边角, 并清除掉块石表层的青苔、泥垢、油渍等。

(2) 砌筑方法

在砌石前, 应将一层厚度为3 cm的1:2水泥砂浆铺筑于基面上, 再铺筑一层厚度为8 cm的C15混凝土, , 然后以振动器振捣密实砂浆, 并放层块石, 维持块石之间的缝隙多达最大混凝土骨料粒径的两倍大, 且为三角洞, 从而便于振捣密实。地层块石应当尽可能地选用大块的块石。除此之外, 混凝土振捣应当坚持边埋入片石、边振捣的原则, 以提升埋石率为根本目标。

(3) 工艺流程

首先, 要将底层块石摆放好, 然后竖缝填筑混凝土, 待振捣密室之后埋进片石当中, 然后再放置中石。紧接着要竖缝填筑混凝土, 待振捣密实之后埋进片石, 然后防止小块石, 进而运往混凝土平仓进行振捣。在仓内的混凝土的振捣方向应当坚持从凌空的以防朝着内部振捣的方向的原则, 以防止水泥浆出现流失的情况。同时, 混凝土振捣应当坚持适度原则, 促使混凝土表层不产生气泡。为了满足施工缝冲毛处理以及结构的稳定性、安全性的要求, 每砌筑层面平仓应当略向上游倾斜2~3°。

(4) 层面施工缝冲毛

混凝土层面施工缝冲毛的重要性极强, 因此, 在实施过程中具体到专门的个人身上, 交给专人进行操作。而冲毛用水、工具及其时间也是有一定的讲究的, 一般冲毛选在混凝土表层初凝之后实施, 当然其也会因气温与季节的差异出现一定的变化, 冲毛工具宜运用胶管高压水枪, 用的水则应以高位水池储水。冲毛的最终目标就是确保混凝土表层没有乳皮存在、且有半粒混凝土骨料出现, 直至冲毛的水清澈位置。通常来说, 冲毛要想达标, 就必须在每砌筑块的冲毛间歇三次。

(5) 质量要点

坝体砌筑需竖砌、平整、错缝、密实。竖砌, 指的是单独的块石都要将最小的点或者面朝下, 从而给混凝土振捣密实以及混凝土灌注提供便利的条件;平整, 也就是相同砌筑面需大体平整;错缝指的是上下、左右相邻的层块需错缝砌筑, 切忌产生竖向与顺流向通缝, 否则会对砌体质量造成一定的影响;密实, 顾名思义, 是指块石间应砌筑成三角洞的形状以免紧靠在一块儿, 同时, 为避免缝间被大骨料架空, 应均匀地平铺料;对于竖缝, 则应振捣密实, 切忌漏振。

四、结语

本工程在施工过程中依靠良好的砌筑手段以及合理、科学的施工工艺, 紧抓施工缝的错缝设置、层面冲毛处理、坝体设计宽缝的低温封拱以及灌砌块石的密实度, 使得拦河坝自蓄水开始就没有出现过任何显著的渗水现象, 质量达标, 取得了较好的成效。

李家河双曲拱坝泄流底孔施工技术篇2

李家河水库拦河坝为碾压混凝土抛物线双曲拱坝, 坝顶高程884.00 m, 最低建基面高程785.5 m, 最大坝高98.5 m, 最大坝底宽32.054 m, 坝顶弧长351.71 m;整个坝体分8个坝段;泄洪表孔布设在坝顶中部的河床段, 泄洪底孔紧临泄洪表孔的左侧布置, 进口高程828.0 m, , 孔底水平, 进口段顶部及两侧均采用椭圆曲线, 进口底部为圆弧曲线;出口孔顶按1:6压坡至高度4.5 m, 压坡长度为3 m, 出口在孔身末端变为4.0 m×4.5m, 反弧底部高程828.00 m, 出口底部至底下0+15.35桩号开始由▽827高程斜坡至▽824.452高程, 出口底下0+019.12-底下0+22.35段出口尺寸由4 m渐变为1.92 m, 出口底部至孔身为有压流。底孔出口, 泄流底孔的结构形式复杂, 给钢筋安装、模板施工、混凝土浇筑均带来了较大困难, 斜坡面施工, 操作困难, 安全问题突出。底孔抗冲耐磨高强混凝土施工质量要求高, 且由于高速水流要求, 曲线或直线内必须平整、光洁, 不同的线型连接要平顺, 满足平整度要求。

2 总体施工程序

鉴于上述的施工重点、难点, 并考虑到碾压混凝土大坝总进度计划目标要求, 因此在总的浇筑进度方向上, 以碾压混凝土浇筑进程为控制主导, 即优先浇筑泄流底孔左、右岸区的碾压混凝土, 在浇筑碾压混凝土施工期内, 利用左右岸两条进仓道路相互调剂的进行泄流底孔的施工备仓任务, 在碾压混凝土浇筑间歇期浇筑泄流底孔。由于泄流底孔常态混凝土无法与碾周边碾压混凝土同时同步上升, 按照设计要求增加键槽、插筋和灌浆等系统, 以满足碾压混凝土和常态混凝土的结合效果。

3 施工方法

泄流底孔主要由上游进口流道、中间通道、下游出口流道组成。施工程序为:缝面处理→钢筋安装→止水和预埋件安装→模板及支撑施工→混凝土浇筑→养护。

3.1 仓面准备

1) 常态混凝土浇筑前, 将碾压混凝土预留台阶上的杂物清理干净;混凝土面人工凿毛、冲洗干净并保持湿润, 预留台阶上的预埋插筋需除锈、校直。按设计图纸施工测量放样后, 标出底孔底板的设计轴线、边线、底板外轮廓线。

2) 经缝面处理并验收满足混凝土浇筑条件的仓面, 在浇筑上一仓混凝土前, 铺设一层厚2~3 cm的砂浆, 砂浆的标号比同部位的混凝土高一级, 每次铺设的砂浆面积与浇筑强度相适应, 以铺设后30 min内被覆盖为限。

3.2 钢筋安装

大坝泄流底孔钢筋总工程量有579余吨, 钢筋加工量巨大, 而施工工区短。

大坝下游牛腿在前期施工中已逐步开始进行浇筑至▽823.3高程;钢筋主要在钢筋加工厂内按设计图纸加工成型, 10 t平板车运输至施工现场, 现场人工按施工图纸进行架立、绑扎、焊接。

3.3 止水和预埋件、灌浆管路安装、插筋

1) 混凝土浇筑前将止水片上所有的油迹、灰浆和其他影响混凝土粘结的有害物质清除干净。止水周围的混凝土加强振捣, 使混凝土和埋入的止水结合完好, 避免留下孔隙等渗水通道。

2) 灌浆管路和插筋在浇筑碾压混凝土时进行预埋。

3) 金属结构预埋件经检验合格后进场, 根据图纸及现场施工进度要求进行埋件埋设。

3.4 模板施工

3.4.1 施工要求

(1) 内侧过流面模板面板必须平、直、填缝饱满。 (2) 门槽及尾部模板必须按要求制作。 (3) 内侧模板及异形区模板必须进行可靠支撑。 (4) 两侧进行砼浇筑时必须严格控制浇筑速度, 浇筑高差控制在50 cm以内。

3.4.2 模板规划

泄流底孔模板由木模与钢模拼装构成, 闸门采用分块木模进行拼装, 进口弧面采用整体木模;出口异形段采用木模现场拼装施工;侧面外部采用分块木模 (键槽模板) 拼装, 过流面内部采用钢模拼装;顶拱曲面模板采用承重排架支撑。

3.4.3 承重排架

1) 由于本排架为承重排架, 故平均钢管密度设置小于0.5 m, 但考虑泄流底孔内部施工人员操作的需要, 需要预留过人通道, 故对整体排架做了局部调整, 即顺水流方向立杆连续设置三根, 保证其强度、刚度满足要求。

2) 为防止排架失稳, 对5 m高的排架立杆整体做4道锁扣, 保证承重时的稳定性。

3) 由于排架设置在泄流底孔内部, 在施工泄流底孔侧墙时可利用此排架保证侧墙模板稳定, 综合利用此排架。

4) 由于排架基础为泄流底孔过流面, 为尽可能减少对过流面的影响, 要求每根钢管下面垫两层以上的土工布。

5) 为保证泄流底孔模板、排架拆除时易于拆除, 要求在排架顶部合理位置设置楔子。

6) 完善安全防护设施, 做好施工安全交底和安全监督, 确保施工安全。

3.4.4 模板的运输和安装

分块及整体木模板均在综合加工加工制作, 各种模板出厂前严格检查, 按招标文件和规范要求对模板尺寸、表面平整度、表面光洁度进行检查。合格后采用平板车或自卸车运至作业面;吊车进行上、下车及现场就位。

模板安装时, 测放足够精度的控制点, 以控制模板安装质量。模板表面涂脱模剂, 但应避免脱模剂污染或侵蚀钢筋和混凝土。

3.5 混凝土运输、入仓

砼水平运输采用混凝土搅拌车运输。夏季高温季节, 做好施工组织管理, 适当加快砼入仓速度。

泄流底孔最大仓面 (最大仓面在堰体为▽812.47~▽815.47 m, 仓位面积312 m2, 方量为936 m3) , 采用2台25 t汽车吊配3 m3吊罐垂直运输入仓。

3.6 混凝土浇筑

为保证C25和C50的结合, 决定使用技术手段实现C25和C50的同步浇筑。浇筑过程中采用钢网片分隔模板分隔常态混凝土与过流面C50防冲耐磨混凝土。

3.6.1 分层分块

泄流底孔下游大牛腿, 拟分为四仓浇筑 (实际操作以监理工程师批准的分层分块进行) , 每仓高度3 m左右, 泄流面高强混凝土单独作为一仓浇筑。

3.6.2 浇筑方法及要求

1) 堰体、闸墩边墙在仓面较大时采用台阶法施工, 一般仓面采用平层通仓法施工, 每坯层的厚度均为50 cm。

2) 泄流底孔进口及出口坡面采用木模加工成型, 板面采用烤涂石蜡, 以保证混凝土表面外观质量。

3) 仓内在浇筑两种标号的混凝土时, 优先浇筑C50混凝土, 待有50 cm高差时再浇筑C25混凝土。

4) 高强混凝土其拌和时间比常态混凝土延长0.5倍。出机后尽量缩短运输中转时间, 尽快达到仓面, 尽快摊铺和振捣。

高强混凝土浇筑方法和工艺与常态混凝土相同。浇筑过程中采取挡风设施、喷雾等, 以保持表面湿度, 降低混凝土温度。施工时注意高强混凝土与常态混凝土的分区, 避免错浇或少浇高强混凝土。泄流底孔表面钢筋密集, 要加强振捣, 避免漏振。高强混凝土的浇筑满足规范、技术条款和施工图纸的要求。

5) 各种埋件按设计图纸和规范要求安装。确保安装精度, 并予加固。混凝土浇筑过程中, 做好保护工作。

6) 严格控制施工过程中的模板变形, 保证立模的准确度和稳定性, 确保砼外形轮廓线和表面平整度满足要求。

3.6.3 平仓振捣

1) 底孔常态混凝土平仓方式:将振捣棒斜插入料堆, 缓慢推或拉动振捣棒, 逐渐借助振动作用铺平混凝土。平仓不能代替振捣, 并防止骨料分离。

2) 泄流底孔表面采用软管振捣器振捣时, 加强振捣;防止漏振及过振, 以免产生内部架空及离析。振捣器在仓面按一定的顺序和间距逐点振捣, 间距为振捣作用半径的一倍半, 并插入下层混凝土面5 cm;每点振捣时间控制在15~25s, 以混凝土表面停止明显下沉, 周围无明显气泡冒出, 混凝土面出现一层薄而均匀的水泥浆为准。振捣器距模板的垂直距离不小于振捣有效半径1/2, 不触动钢筋及预埋件。浇筑的第一坯混凝土以及在两罐混凝土卸料后的接触处加强振捣。

3) 砼浇筑时, 要确保砼振捣密实。模板附近进行复振, 以减少水气泡, 提高砼表面质量。

3.6.4 抹面收仓

抹面时间在面层混凝土初凝后终凝前进行。

3.6.5 施工技术措施

1) 选派经验丰富、责任心强的管理人员和作业人员组成专业作业组, 负责泄流底孔混凝土施工。

2) 做好施工前期准备工作。

3) 完善安全防护设施, 做好施工安全交底和安全监督, 确保施工安全。

4) 混凝土骨料级配合理, 坍落度适中容易振捣密实。

5) 强化仓面管理, 合理安排作业顺序, 减少施工干扰。

6) 泄流底孔表面施工中, 人工控制下料速度、下料量和下料方向, 避免骨料分离, 保证抗冲耐磨混凝土厚度并不至混仓。

7) C25常态混凝土与C50高强防冲耐磨混凝土采用两座拌和楼分别拌制;提前进行C50混凝土骨料制备, 开仓前储备在拌和楼骨料仓内。

4 结语

双曲拱坝施工篇3

溪洛渡水电站位于四川省雷波县与云南省永善县接壤的金沙江溪洛渡峡谷中, 拦河大坝为混凝土抛物线型双曲拱坝, 坝顶高程610 m, 河床最低建基面高程324.5 m, 最大坝高285.5 m。顶拱中心线弧长681.51 m, 坝顶拱冠厚度14 m, 坝底拱冠厚度64 m, 厚高比为0.216, 弧高比为2.451。大坝分为31个坝段, 横缝间距约22 m, 大坝混凝土总量约672.4万m3, 混凝土强度等级主要为C18040和C18035, 级配主要为三、四级配。混凝土浇筑采取不分纵缝的通仓浇筑方式, 最大仓面面积1 872 m2。

本工程坝址区属干热气候[2], 夏季气温较高, 最高温度常达40 ℃以上, 持续时间长, 太阳辐射热强, 雨季暴雨频繁, 冬、春季多风且气候干燥, 寒潮降温频繁;大坝混凝土呈高弹模、低极限拉伸、低徐变、自身体积变形呈收缩及混凝土干缩变形大等特征, 混凝土呈现高脆性, 自身抗裂能力较差;大坝中部孔洞多, 结构复杂, 特别是高位底孔, 一个坝段布置两条临时导流底孔, 流道两侧墙长宽比大, 约15∶1, 孔口约束大;坝体混凝土采用不分纵缝的通仓薄层浇筑方式, 下部浇筑仓面尺寸大, 基岩的约束作用较大;陡坡坝段坡度在70°以上, 基础部位结构复杂, 长宽比大, 基岩的约束作用也较大;混凝土温降过程缓慢, 内外温差引起的内部约束时间长, 易产生表面裂缝, 并易引起劈头裂缝, 影响大坝结构安全。因此, 混凝土温度控制是本工程施工的关键问题之一, 在施工期间必须对混凝土采取严格的温度控制措施, 防止裂缝产生, 保证结构的整体性。同时, 由于封拱温度较低, 按施工总进度计划要求后期通水冷却时间紧、强度大, 应加强科学管理, 妥善安排坝体通水冷却和接缝灌浆进度计划, 确保施工总进度计划顺利实施。

本工程温度防裂要求严格, 在施工中采取了一系列的温度控制措施, 截止2012年4月, 拱坝工程共浇筑混凝土约470万m3, 其中自2010年1月至2011年12月连续浇筑混凝土约376万m3, 未发现温度裂缝, 接缝灌浆灌注17个灌区, 未发现异常。

2 温控标准[3]

2.1 分期冷却

大坝混凝土采取分期冷却方式, 共分为一期冷却、中期冷却和二期冷却3个时期对大坝混凝土进行冷却降温。一期冷却分为一期控温和一期降温2个阶段, 一期控温控制混凝土最高温度不超过混凝土容许的最高温度, 一期降温将混凝土温度降低至一期冷却目标温度T1。中期冷却分为中期一次控温、中期降温和中期二次控温3个阶段, 一次控温阶段是将混凝土温度维持一期冷却目标温度T1附近;中期降温是将混凝土温度由一期冷却目标温度T1降低至中期冷却目标温度T2, 中期二次控温阶段是将混凝土温度维持在中期冷却目标温度T2附近。二期冷却分为二期冷却降温、一次控温、灌浆控温和二次控温4个阶段, 二期冷却降温阶段是将混凝土温度降低至设计封拱温度Tc, 一次控温阶段将混凝土温度维持在设计封拱温度Tc附近, 灌浆控温阶段是将混凝土温度维持在设计封拱温度Tc附近, 以满足接缝灌浆的要求;二次控温阶段是将混凝土温度维持在设计封拱温度Tc附近, 为上部接缝灌浆创造较好的温度梯度条件。

混凝土分期冷却过程及控制内容见图1。

2.2 温度梯度

(1) 坝段各灌区在施工过程中, 应按照分期冷却要求进行逐步冷却, 进行温度梯度控制, 使各灌区温度、温降幅度形成合适的梯度, 以减小混凝土梯度温度应力, 防止混凝土出现开裂现象, 温度梯度控制示意图, 见图2。

(2) 要求按自下而上顺序分为已灌区、灌浆区、同冷区、过渡区和盖重区5区进行温度控制, 通过各期冷却降温及控温时间协调, 确保接缝灌浆时上部各灌区温度及温降幅度形成合适的温度梯度, 同时兼顾各坝段施工进程不一致出现的温度差异情况。温度梯度分区及循环示意图, 见图3, 基础约束区各温度梯度分区形成过程示意图, 见图4, 孔口约束区各温度梯度分区形成过程示意图, 见图5。

(3) 灌浆区接缝灌浆开始时, 各灌区应同步控温, 且温度应满足如下要求:①已灌区:结束二期冷却二次控温, 温度为设计封拱温度Tc;②灌浆区:进行二期冷却灌浆控温, 温度为设计封拱温度Tc;③同冷区:进行二期冷却一次控温, 温度为设计封拱温度Tc;④过渡区:进行中期冷却二次控温, 温度为中期冷却目标温度T2;⑤盖重区:顶层混凝土结束一期冷却降温, 温度为一期冷却目标温度T1。

(4) 同冷区、过渡区和盖重区应进行同步降温过程, 降温过程和降温幅度应满足如下要求:①已灌区:进行二期冷却二次控温, 温度为设计封拱温度Tc;②灌浆区:进行二期冷却一次控温, 温度为设计封拱温度Tc;③同冷区:通过二期冷却降温过程, 温度由中期冷却目标温度T2降为设计封拱温度Tc, 降温幅度为T2-Tc;④过渡区:通过中期冷却降温过程, 温度由一期冷却目标温度T1降为中期冷却目标温度T2, 降温幅度为T2-T1;⑤盖重区:底层混凝土通过一期冷却降温过程, 温度由最高温度T0降为一期冷却目标温度T1, 降温幅度为T0-T1。

2.3 温度控制特点

(1) 混凝土抗裂性能相对较差, 温控技术要求相对严格。

(2) 坝体基础约束及孔口约束较大。

(3) 通水冷却采用小温差、早冷却、缓慢冷却、分3期9个阶段连续通水方式, 冷却过程要求做到“个性化、精细化”的冷却通水。

(4) 采用2个同冷区的温度梯度控制要求, 岸坡低坝段及孔口低坝段往往成为冷却过程和接缝灌浆的制约因素, 导致悬臂高度增加。

(5) 拱坝工程处于干热河谷中, 需要对混凝土进行精细化的保护。

(6) 悬臂高度控制要求与2个同冷区的温度梯度控制要求进一步要求大坝均匀上升。

拱坝容许最高温度为27 ℃。控制混凝土内外温差不大于16 ℃。大坝封拱温度控制见表1。相邻坝段高差大于12 m, 整个大坝最高和最低坝块高差控制在30 m以内。混凝土浇筑应保持连续性, 混凝土最小层间歇期为5 d, 最大层间歇期不超过28 d。

3 温度控制措施

3.1 原材料质量控制

大坝工程开工伊始, 针对溪洛渡工程特点和质量管控需要等研究和制定了混凝土原材料品质控制标准, 主要是在国家或行业标准的基础上调整了各混凝土原材料的各检测值的合格标准或范围, 同时采取驻厂监造和工地现场抽查等措施, 以此减小原材料的品质波动, 从而减小混凝土品质、性能的波动。

3.2 优化混凝土配合比设计

在多家科研单位室内试验研究结果的基础上通过现场工艺性试验验证, 确定了溪洛渡大坝工程混凝土施工配合比。并在混凝土生产过程中, 根据原材料品质状况、气候条件、施工条件、技术要求等的实时变化对大坝混凝土施工配合比进行微调, 通过优化混凝土配合比, 在节约胶凝材料用量的条件下, 保证混凝土所必需的极限拉伸值 (或抗拉强度) 、施工匀质性指标及强度保证率, 确保了施工配合比实时、动态地满足了设计指标和施工要求。

接缝混凝土尽量采用三级配富浆混凝土, 以降低混凝土单位水泥用量, 减少混凝土水化热温升。

3.3 合理安排混凝土施工时段和程序

坝体混凝土因浇筑时间、约束情况及边界条件等的差异, 所产生的温度应力差别较大。在低温季节和低温时段应提高混凝土施工强度, 尽量多浇混凝土。同时, 基础约束区混凝土、底孔、深孔和表孔等重要结构部位, 在设计规定的间歇期内连续均匀上升, 其余部位基本做到短间歇均匀上升。相邻坝段高差符合设计允许高差要求:相邻坝段高差不大于12 m, 最高与最低坝段高差不大于30 m。

3.4 合理控制浇筑层厚和间歇时间

浇筑层厚度大小直接影响混凝土表面散热速率、内外温差, 进而影响温度应力的大小。施工时基础强约束区按1.5 m浇筑, 其他采用3 m浇筑, 在结构要求及埋件、钢筋密集的孔口部位浇筑层厚3 m存在温控与施工困难时, 按1次立模2次浇筑方式施工, 每次浇筑1.5 m。

层间间歇期一般不小于5 d, 也尽量避免大于14 d。对于有严格温控防裂要求的基础强约束区和重要结构部位, 控制层间间歇期3～10 d左右。

3.5 防止冷击致裂防范措施

溪洛渡拱坝坝址所在的金沙江干热河谷, 夏季高温季节气温高、暴雨频繁、天气转换较快[2]。白天浇筑混凝土时, 表面混凝土最高温度不易控制, 遇到气温骤降的恶劣天气等时有可能由于内外温差过大导致早龄期开裂。针对高温季节浇筑大坝混凝土时所面临的这些温控难题, 高温季节采取了混凝土表面流水养护、混凝土浇筑前2 h提前喷雾降低仓面温度和老混凝土表面温度及调整冷却水管布置等措施, 减少冷击产生的开裂风险。

通过采用精细模拟与现场反馈仿真的手段系统分析[2], 上述措施可以有效抑制冷击致裂风险。

3.6 混凝土早期干缩龟裂控制

溪洛渡拱坝坝址所在的金沙江干热河谷[2], 高温季节浇筑混凝土收仓后由于日照及河风影响使得混凝土表面失水较快, 易产生混凝土表面龟裂。施工时采取持续仓面喷雾至混凝土初凝后以补充混凝土表面失水。

3.7 特殊结构个性化温度控制措施

溪洛渡陡坡坝段坡度在70°以上, 受基础开挖影响, 基础部位结构复杂, 长宽比大, 基础约束面积大;溪洛渡孔口坝段设有25个泄洪孔洞, 特别是高位底孔为一个坝段布置2条临时导流底孔, 流道两侧墙长宽比大, 约15∶1, 钢筋密集, 小级配混凝土用量大, 本身温控难度较大。经过分析研究采用优化混凝土级配和标号、混凝土中掺加PVA纤维、间歇期控制及加强浇筑温度控制和通水冷却等控制陡坡坝段最高温度不高于25 ℃等措施, 减少了混凝土的水化热温升、提高了混凝土的自身抗裂能力和减小了温度应力。

3.8 混凝土出机及浇筑温度控制

拱坝混凝土由布置在右岸的2个混凝土生产系统供给, 分别是600混凝土生产系统和610高线混凝土生产系统, 预冷混凝土生产能力分别是250 m3/h和500 m3/h。

(1) 混凝土出机温度控制。

溪洛渡拱坝工程全年浇筑预冷混凝土, 预冷混凝土为采用预冷措施拌制的低温混凝土。降低混凝土出机口温度主要采取预冷粗骨料、加冰、加冷水拌和混凝土等措施, 使4-10月浇筑基础约束区混凝土时混凝土出机口温度达到7 ℃, 其他月份浇筑混凝土时混凝土出机口温度不高于9 ℃。大坝混凝土出机温度控制执行标准见表2。

①骨料在储存和运输过程中的温控措施。

600混凝土生产系统成品料仓为露天成品料仓, 料仓储存量为满足混凝土浇筑高峰期5 d的骨料需求量。采取在成品料仓上架设防晒雨篷、确保骨料堆存高度6 m以上或更高以及进料廊道的弧门轮流开启以保证所放料层均为堆料的下层低温料等措施, 降低骨料温度。在砂石骨料运输胶带机上方搭设遮阳棚, 以减少太阳辐射对骨料初温的影响。610高线混凝土生产系统成品料仓为竖井地下料仓, 料仓储存量为满足混凝土浇筑高峰期4 d的骨料需求量。实测采用竖井地下料仓可使骨料温度可低于当月平均气温2 ℃左右。

②骨料预冷。

溪洛渡工程中混凝土骨料预冷采用两次风冷系统。

一次风冷系统由2组风冷骨料仓、空气冷却器、离心风机及制冷车间等组成, 每组风冷骨料仓均能给任意一座拌和楼供料, 每组风冷骨料仓按粗骨料级配分为4个分料仓, 特大石、大石、中石和小石各用1个仓。骨料在仓内自上而下流动, 冷风在料仓内自下而上流动, 与骨料进行逆流式热交换, 将骨料由初温分别降至设计温度。600混凝土生产系统和610高线混凝土生产系统一次风冷各设置制冷量为400×104 Kcal/h和600×104 Kcal/h。

骨料在骨料仓中一次风冷后, 分别由胶带机送到拌和楼料仓, 进行二次风冷, 将骨料冷却到设计温度。二次风冷系统由粗骨料仓、空气冷却器 (附壁式冷风机) 、轴流风机及相应的制冷设备组成。600混凝土生产系统和610高线混凝土生产系统二次风冷各设置制冷量为200×104 Kcal/h和400×104 Kcal/h。

骨料二次风冷后温度控制标准为:特大石和大石-1～1.5 ℃, 中石0～0.5 ℃, 小石1～1.5 ℃。实测骨料两次风冷后骨料温度可降至-3.5～3.5 ℃, 统计情况见表3。

③加冷水和片冰拌和混凝土。

在拌和混凝土过程中掺入适量的冷水和片冰, 是控制混凝土出机温度的一个重要措施。冷水和片冰的掺量随季节和混凝土配方的不同而有较大变化, 根据设计需要, 通过调整水 (冷水) 和冰的比例, 可以拌制出出机温度为7～9 ℃的混凝土。

冷水和片冰是由紧邻拌和楼的制冰楼提供的。600混凝土生产系统和610高线混凝土生产系统制冰楼在制冷高峰期分别能日产4 ℃的冷水50、100 t和-8 ℃的片冰200、400 t。

④出机温度实施效果。

经过上述措施, 混凝土出机温度可控制在7～9 ℃, 统计表见表4。

表4混凝土出机温度检测汇总

(2) 混凝土浇筑过程温度控制。

为减少预冷混凝土的温度回升, 高温季节浇筑混凝土时采取在仓面喷雾, 以降低仓面气温, 保持仓面湿度;采取混凝土浇筑坯层中覆盖2 cm厚聚乙烯保温卷材保冷隔热以及在施工中加强管理, 优选施工设备, 严格控制混凝土运输时间和仓面浇筑坯覆盖前的暴露时间, 加快混凝土入仓速度和覆盖速度, 降低混凝土浇筑温度, 从而降低坝体最高温度。实测仓面喷雾可降低仓面小环境温度约5 ℃, 坯层覆盖2 cm厚聚乙烯保温卷材可使得混凝土浇筑温度较不覆盖保温卷材低4 ℃左右。混凝土浇筑温度检测成果汇总, 见表5。

3.9 混凝土通水冷却[4]

在混凝土浇筑过程中, 把冷却水管埋设在坝体内部并通冷却水, 以此削减坝体混凝土内部的最高温度和将坝体混凝土内部温度强迫冷却至目标温度 (一期、中期及接缝灌浆所要求的温度) 并进行控温。

3.9.1 冷却水管设计

(1) 水管选择。

大坝冷却水管主要采用DN40×2 mm和DN32×2 mm的HDPE塑料水管, 导热系数为1.66 kJ/ (m·h·℃) 。在有基础固结灌浆的部位, 为了精确定位铺设冷却水管, 将部分HDPE塑料水管改为DN28 mm钢管。

(2) 冷却水管布置。

溪洛渡大坝混凝土浇筑层厚度一般为1.5 m和3 m。前期冷却水管埋置在距浇筑层以下150 cm和一个浇筑层的底部 (即老混凝土面上) , 后期冷却水管埋置在距浇筑层以下100 cm和一个浇筑层的第一坯层上。冷却水管铺设呈“S”形布置, 布置间距为1.5 m×1.5 m (水平×层高) 。单根“S”形支管的长度不大于300 m, 当同一仓面需要布置多条“S”形支管时, 各“S”形支管长度应基本相当。

坝内冷却水管按接缝灌浆分区范围, 结合坝体通水冷却规划就近引入下游坝面预留槽内。坝内和引入槽内的冷却水管排列有序, 并绘制“竣工图”和做好标识、记录。施工时, 冷却水管采用自制“U”型卡固定。为防止在混凝土浇筑过程中冷却水管破损, 采取了拉线定位铺设、振捣车定位振捣及在混凝土浇筑过程中保持冷却水管内持续通水等措施, 发现堵塞及漏水现象立即处理。

3.9.2 后冷系统设计

(1) 后冷水车间。

规划在左右岸坝肩槽下游侧对称布置6级移动式冷水站。布置高程分别为383 m马道、412 m平台、463 m马道、517 m马道、559 m马道以及610 m平台, 根据大坝上升情况进行分期施工。整个后冷水系统共配置20台套冷水机组:2台YDLS-160型, 额定制冷水能力为185 m3/h, 10台YDLS-300型, 额定制冷水能力为415 m3/h。各冷水站内冷水机组数量根据各阶段一期、中期和二期冷却所需制冷容量确定。2012年4月前共布置2台YDLS-160型和9台YDLS-300型, 制冷水能力为3 020 m3/h, 经过实践验证, 2012年4月前冷水机组制冷容量完全满足坝体通水冷却要求。

(2) 输水管路系统。

根据施工技术要求, 一期冷却通8～10 ℃和14～16 ℃冷水, 中期通14～16 ℃冷水, 二期冷却通8～10 ℃冷水。为满足同时通不同冷水要求, 从冷水站引至坝后栈桥的供水管按2套布置, 分别通8～10 ℃冷水和14～16 ℃冷水。坝后栈桥按每隔2个灌区进行布置。供水管路采用普通焊接钢管, 所有钢管外包3～5 cm厚橡塑保温, 以减少制冷水温度回升。冷水供水主管管径为Φ 426 mm。

在贴角平台或坝后桥的主管上面设置立管, 在立管上面设置支管, 把制冷水引到各层栈桥上的预留槽处供大坝冷却通水。2个坝段共用1套立管, 在立管和支管上设置闸阀、流量计、和压力表来控制仓面内冷却水管里面的压力和流量。另外, 栈桥主管上也直接设置供水包, 供水包上设置支管, 每个坝段的冷却水管在坝内均预埋竖向引管, 引管长度按照预埋上引3个灌区控制。当栈桥通水后, 4个灌区中的上部2个灌区的冷却水管通过在预留槽处的转接, 仍由本层栈桥上的主管供水, 当上层栈桥形成且具备通制冷水条件后, 将4个灌区中的上部2个灌区转接至该层栈桥上通水。

3.9.3 通水冷却施工

通水冷却降温要求分为2个阶段, 2010年2月前采用Ⅰ版要求, 之后采用Ⅱ版要求, 两个版本的通水冷却要求基本一致, 仅降温速率上要求不同。以下仅介绍Ⅱ版要求。

3.9.3.1 冷却分期

溪洛渡拱坝混凝土通水冷却分为3期进行, 即一期、中期和二期。

(1) 一期通水冷却。混凝土下料浇筑即开始进行一期冷却, 一期冷却总时间约为21 d, 分为一期通水冷却控温和一期通水冷却降温2个阶段。

①一期冷却控温阶段通水冷却。控温目标:混凝土最高温度T0不应超过27 ℃;通水温度及流量:通水温度为8～10 ℃, 通水流量为2.0～2.5 m3/h;控温施工:采用混凝土浇筑前后理论温度曲线对比实际混凝土温度曲线进行控温施工。根据温度测量成果, 当混凝土温度达到偏离理论温度曲线, 一般约2 ℃左右, 预计混凝土温度将超过设计允许值时, 提前采取加大通水流量措施等进行控温。根据温度测量成果, 混凝土温度达到实测最高温度后, 当日降温幅度达2 ℃时, 立即换为通14～16 ℃制冷水, 开始一期冷却降温控制。

②一期冷却降温阶段通水冷却。降温目标:使浇筑层混凝土温度降低至一期冷却目标温度T1, 一期冷却目标温度满足表6的规定, 同时要求降温阶段最大日降温速率≤0.5 ℃/d, 且冷却降温过程应连续平顺, 防止由于通水不足及通水中断等原因造成的温度回升;通水温度及流量:通水温度为14～16 ℃, 通水流量为1.2～1.5 m3/h。一期冷却降温过程中, 随着混凝土温度逐步下降, 水管冷却的效率会有所降低, 应及时调整通水流量, 确保温降速率满足要求;控温施工:一期冷却降温过程中, 应动态调整通水流量, 避免温降速率过大。同时, 为防止一期冷却降温幅度过大, 一期冷却降温接近目标温度时, 应加大温度观测频次, 在混凝土温度达到设计值后, 及时调整通水措施, 进入中期冷却一次控温阶段。

(2) 中期通水冷却。混凝土中期冷却在一期冷却结束后开始进行, 分为中期一次控温、中期降温和中期二次控温3个阶段。中期通水温度与混凝土温度之差控制在15 ℃以内。

①中期冷却一次控温阶段通水冷却。控温目标:使混凝土温度维持在一期冷却目标温度T1附近, 混凝土温度变化幅度不超过1 ℃, 混凝土龄期大于45 d后, 应结合下部接缝灌浆施工计划及温度梯度控制要求, 及早安排进行中期冷却降温;通水温度及流量:通水宜采取不间断通水方式, 通水温度为14～16 ℃, 通水流量为0.3～0.5 m3/h;控温施工:为防止一次控温阶段温度变化幅度过大, 应根据温度测量成果及混凝土龄期情况等动态调整控温通水流量和通水时间, 避免出现多次短间歇通水冷却现象。

②中期冷却降温阶段通水冷却。降温目标:使混凝土温度降低至中期冷却目标温度T2, 中期冷却目标温度满足表7的规定, 同时要求降温阶段日降温速率≤0.2 ℃/d。混凝土温度达到中期冷却目标温度后, 开始进行二次控温;通水温度及流量:中期冷却降温原则上采用连续通制冷水的方式实现, 通水温度为14～16 ℃, 通水流量1.0～1.2 m3/h;控温施工:降温过程中, 应根据温度测量成果, 及时调整通水流量, 确保降温速率满足要求。中期冷却降温接近目标温度时, 应加大温度观测频次, 在混凝土温度达到设计值后, 及时调整通水措施, 进入中期冷却二次控温阶段。

③中期冷却二次控温阶段通水冷却。控温目标:使混凝土温度维持在中期冷却目标温度T2附近, 混凝土温度变化幅度不超过1 ℃;通水温度及流量:通水温度为14～16 ℃, 通水流量为0.3～0.5 m3/h;控温施工:为防止二次控温阶段温度变化幅度过大, 应根据温度测量成果及混凝土龄期情况等动态调整控温通水流量和通水时间, 避免出现多次短间歇通水冷却现象。

(3) 二期通水冷却。混凝土满足二期冷却龄期要求及其他相关要求后, 即开始进行二期通水冷却, 共分为二期冷却降温、二期一次控温、灌浆控温和二期二次控温4个阶段。二期通水冷却时, 二期通水温度与混凝土温度之差控制在10 ℃以内。

①二期冷却降温阶段通水冷却要求。降温目标:使混凝土温度降低至设计封拱温度Tc, 设计封拱温度应满足表7的规定, 同时要求降温阶段日降温速率≤0.3 ℃/d。二期冷却降温开始时, 混凝土的龄期不小于90 d;通水温度及流量:二期冷却降温采用连续通制冷水的方法实现, 通水温度为8～10 ℃, 通水流量1.2～1.5 m3/h;控温施工:降温过程中, 应根据温度测量成果, 及时调整通水流量, 确保降温速率满足要求。中期冷却降温接近目标温度时, 应加大温度观测频次, 在混凝土温度达到设计值后, 及时调整通水措施, 进入二期冷却一次控温阶段。

②二期冷却一次控温阶段通水冷却。控温目标:使混凝土温度维持在设计封拱温度Tc附近, 要求约束区混凝土不允许出现超冷, 温度升高幅度应≤0.5 ℃, 自由区温度变化幅度应≤1.0 ℃;通水温度及流量:二期冷却一次控温采用间歇通水方法实现, 通水温度为8～10 ℃, 通水流量0.2～0.5 m3/h。间歇模式为:根据温度测量成果, 升温幅度较大时开始通水, 达到封拱温度时结束通水;控温施工:为防止一次控温阶段温度变化幅度过大, 应根据温度测量成果, 混凝土温度回升值偏大时, 应及时进行通水冷却, 混凝土温度接近允许值下限时, 应及时调整通水措施。

③二期冷却灌浆控温阶段通水冷却。控温目标:和一次控温阶段相同;通水温度及流量:和一次控温阶段相同。闷水测温期间应停止通水冷却;控温施工:在接缝灌浆以前, 应在各灌区选取3～4层冷却水管进行闷温测温, 结合温度计测温成果, 综合判定是否达到设计封拱温度, 不满足要求的灌区, 还应继续通水冷却, 直至达到要求为止。

④二期冷却二次控温阶段通水冷却。控温目标:使混凝土温度维持在设计封拱温度Tc附近, 要求混凝土温度升高幅度应≤1.0 ℃, 直至上部灌区接缝灌浆开始时结束;通水温度及流量:采用间歇通水方法实现, 通水温度为8～10 ℃, 通水流量0.2～0.5 m3/h。间歇模式为:根据温度测量成果, 升温幅度较大时开始通水, 达到封拱温度时结束通水;控温施工:由于大坝混凝土中粉煤灰掺量较高, 且室内混凝土绝热温度升温过程与实际施工环境温度存在较大差异, 导致混凝土水化热释放过程较长。为防止二次控温阶段温度回升幅度过大, 应根据温度测量成果, 混凝土温度回升接近允许升温幅度时, 应及时进行通水冷却。

3.9.3.2 坝体内部温度控制

根据热导理论, 采用时差法计算各时段混凝土内部温度, 结合定时测量水温、流量等情况和坝体内部埋设的温度计监测数据, 利用施工管理信息系统形成一套符合工程实际的较为完整的数据库, 专职温控质量技术人员以此指导和控制混凝土通水冷却施工, 通过“日指令”及时调整冷却水流量或水温, 使坝体混凝土均衡降温。

二期冷却过程中, 当坝体内部温度计读数到达接缝灌浆温度时, 采用部分灌路闷温的方法测量坝体内部温度情况, 闷温时间为3～5 d, 其接缝灌浆温度取值以闷温法成果为主。接近基岩的灌区及各灌区岸坡坝段混凝土在进行二期冷却过程中受地温影响较严重, 在该区域冷却至接缝灌浆温度后, 让接近基岩的2～3层管路继续通水, 不进行闷温, 但可以适当减小通水流量, 防止地温倒灌。

3.9.4 通水冷却施工情况

截止2012年4月底止, 大坝混凝土共计浇筑仓号为1 287个, 共进行46 511次一期冷降温监测, 平均日降温速率为0.124 ℃, 一期降温速率符合率为96.5%;共进行40 021次中期冷降温监测, 平均日降温速率为0.08 ℃, 中期降温速率符合率为99.3%;共进行25 331次二期冷降温监测, 平均日降温速率为0.15 ℃, 二期降温速率符合率为98.2%。降温速率总体满足设计要求, 最高温度符合率约为94.6%。

3.10 混凝土表面保温及养护

混凝土表面保温及养护是预防混凝土表面裂缝 (温度裂缝和干缩裂缝) 的重要措施之一。

(1) 混凝土表面保温。

大坝混凝土的保温工作从9月底开始施工, 混凝土表面保温材料主要为聚乙烯卷材保温被 (导热系数≤0.044 W·m-1·℃) 、高密挤塑板 (导热系数≤0.044 W·m-1·℃) 和聚氨酯保温材料 (导热系数≤0.03 W·m-1·℃) 。保温材料技术参数均满足设计要求:①仓面保温施工在混凝土收仓、冲毛完成后时覆盖, 仓面保温材料采用厚4 cm聚乙烯卷材保温被保温, 并洒水保持混凝土表面湿润但不积水;②横缝面保温采用5 cm厚的聚乙烯卷材保温。大坝上下游面采用粘贴高密挤塑板全年保温, 上游坝面粘贴厚度为5 cm, 下游坝面除基础强约束区为5 cm外, 其余坝面粘贴厚度均为3 cm;③大坝坝面廊道口和流道口采用聚乙烯卷材封闭门保温处理;④大坝闸墩牛腿倒悬部位及流道表面采用喷涂2 cm聚氨酯保温保护。

(2) 混凝土养护。

从4月底开始, 停止大坝混凝土表面、横缝面的保温施工, 以养护为主。仓面养护采用旋转喷头不间断、连续喷水养护, 对于边角部位无法旋喷的采用人工洒水辅助养护, 确保仓面保持湿润;横缝面养护采用花管进行流水养护, 花管采用Φ 25 mm塑料管, 每隔20～30 cm钻一直径1 mm左右的小孔, 孔口对混凝土壁面通常温水养护。花管固定模板支架上, 随模板上升而升高。同样对于局部花管流水不到的地方采用人工洒水辅助养护, 确保横缝面保持湿润。

4 实施效果分析

4.1 最高温度控制效果

本工程在施工中严格采取了前述综合温度控制措施, 取得了较好的效果。最高温度整体控制在设计范围内, 统计成果见表8。

最高温度超标主要原因:①河床坝段强约束区混凝土按1.5 m升层, 温度计埋设在距混凝土面75 cm处, 夏季高温温度计受气温影响;②一些结构采用小级配混凝土, 小级配混凝土水泥用量大、放热量大, 导致最高温度超标。

根据多家科研单位研究并经确认, 岸坡坝段非约束区混凝土的最高温度可放宽至29 ℃。

4.2 混凝土裂缝检查情况

截止2012年4月底, 除在2009年大坝基础约束区因固结灌浆施工引起混凝土长间歇等原因产生少量裂缝和在2012年1月2日因揭开聚乙烯卷材保温被后遇温度骤降等原因在深孔流道侧墙产生1条裂缝外。2010年1月至2011年12月连续浇筑混凝土约376万m3, 没有发现温度裂缝;高程470 m以下上下游坝面抽条检查、坝体内部高程470 m以下廊道全面检查、底孔流道抽条检查, 未发现裂缝。

5 结语

自大坝开始浇筑以来, 施工期混凝土裂缝的产生得到有效控制, 已经顺利按期完成1～19灌区一期、中期和二期通水工作, 完成1～17灌区接缝灌浆工作, 未发现异常。实践证明, 本工程混凝土温度控制施工是成功的。坝体混凝土温度控制施工实践过程中有如下体会。

(1) 选用合理的混凝土原材料和配合比, 改善混凝土的力学、热学性能。

(2) 合理安排混凝土施工时段, 在低温季节应多浇快浇混凝土。

(3) 合理分层, 严格控制混凝土层间间歇时间, 各坝段间做好跳仓浇筑规划。

(4) 从埋设冷却水管到冷却水管回填灌浆, 在这一相当长的时段内, 保证冷却水管的通畅, 是坝体通水冷却及接缝灌浆顺利进行的有利保障。

(5) 加强事前、事中和事后控制:超前研究和确定技术方案和预案;针对天气变化和施工过程中产生的各种信息 (如浇筑温度超标、混凝土冷却过程线偏离理论线及混凝土间歇期超标等) , 制定预案和预警, 纳入施工组织管理;充分利用“大坝工程信息管理系统”, 实现工程信息快速反馈、快速反应和快速处置;根据仿真分析成果, 指导现场施工。

(6) 加强保温、养护工作。

(7) 大坝通水冷却分为3期9个阶段, 需要组织专职质控人员进行精心管理和精心施工[4]。

(8) 依据坝体内部温度及制冷水温度情况, 采用“日指令”及时调整通水流量, 确保混凝土均衡降温, 且降温速率满足设计要求[4]。

(9) 做好制冷水主、干及支管的保温, 可减少制冷水温度回升[4]。

(10) 做好坝体保温工作, 可减小外界气温对坝体混凝土温度的影响, 保证坝体内部均匀冷却, 提高冷却效果。

(11) 提高制冷水的回收率, 可提高冷水机组的工作效率[4]。

(12) 混凝土浇筑过程中冷却水管破损不仅影响浇筑施工, 而且一旦冷却水进入混凝土内部后, 在混凝土强度较低时易对混凝土产生“水力渗透”破坏, 需要进一步研究措施[4]。

(13) 进一步研究混凝土防裂计算参数, 使仿真成果进一步贴合实际以指导施工。

(14) 计算机技术、信息技术和电子技术等已经融入了溪洛渡水电站混凝土双曲拱坝温度控制技术, 形成双曲拱坝“数字化”混凝土温度控制技术, 为消除人为因素的影响, 将逐步完善以形成“智能化”混凝土温度控制技术。

摘要：混凝土温度控制是拱坝防裂的关键技术问题。在工程施工期间, 针对溪洛渡拱坝工程及其混凝土的特征, 采取了一系列温控防裂措施:原材料质量控制, 优化混凝土配合比设计, 合理安排混凝土施工时段和程序, 合理控制浇筑层厚和间歇时间, 防止冷击致裂防范措施, 混凝土旱期干缩龟裂控制, 特殊结构个性化温度控制措施, 混凝土出机及浇筑温度控制, 混凝土通水冷却, 混凝土表面保温及养护。实践证明是卓有成效的, 温度裂缝得到了有效控制。

关键词：溪洛渡水电站,双曲拱坝,温度控制,预冷混凝土,通水冷却

参考文献

[1]朱伯芳.大体积混凝土温度应力与温度控制[M].北京:中国电力出版社, 1999.

[2]张国新, 刘有志, 刘毅.特高拱坝施工期裂缝成因分析与温控防裂措施讨论[J].水力发电学报, 2010, (5) .

[3]中国水电顾问集团公司成都勘测设计研究院, 金沙江溪洛渡水电站大坝施工技术要求 (Ⅱ版) [Z].2009.

双曲拱坝施工篇4

高寒地区高薄拱坝混凝土温控措施是国内目前研究比较广泛的课题之一, 高寒地区混凝土坝的温控是施工中保证混凝土质量的先决条件之一, 拉西瓦水电站是处于高寒地区的高薄拱坝, 最大坝高达到250 m, 如何在混凝土浇筑过程中控制好混凝土温度是最为重要的环节, 综合考虑工程所处环境及当地气候等因素, 拉西瓦水电站主坝的永久保温最终选择了聚苯乙烯保温板, 并取得了良好的效果, 在温控标准达到《黄河拉西瓦水电站温控技术要求》有关规定的同时, 外观也有了很大的提高, 成功应用聚苯乙烯保温板施工工艺在国内高寒地区高薄拱坝尚属首次。

一、聚苯乙烯保温板施工特点

聚苯乙烯保温板工艺简单、可靠性高、施工成本低, 主要特点有:

(1) 聚苯乙烯保温板施工简单, 直接可以将其投入到施工场地, 无需进行加工;

(2) 聚苯乙烯保温板施工工艺不占用混凝土浇筑的直线工期, 施工干扰性小, 无论是采用外贴还是内贴都可以保证施工进度和工程质量;

(3) 聚苯乙烯保温板投入的各项资源同比有所下降, 在一定程度上节约了成本;

(4) 聚苯乙烯保温板物理力学性能控制要求见表1。

二、聚苯乙烯保温板施工工艺原理

大坝混凝土永久保温粘贴范围为坝前、坝后、电梯井等永久外露面混凝土, 在低温施工期, -混凝土表面保护可减小混凝土表层温度梯度及内外温差, 保持混凝土表面温度, 防止产生裂缝, 为达到这一目的, 采取下列措施。

拉西瓦工程大坝混凝土表面保温材料采用挤塑型聚苯乙烯 (XPS) , 对冬季施工的坝体表面采用模板内贴的挤塑型聚苯乙烯板, 对已浇筑完的混凝土面采用外挂式膨胀型聚苯乙烯。

1. 外挂式膨胀型聚苯乙烯即外贴法施工方法

外粘法施工程序如下:混凝土面处理→配制专用粘结剂→聚苯板涂抹粘结剂→粘贴聚苯板。采用手扳葫芦及吊篮进行施工, 粘贴前先清除混凝土表面的浮灰、油垢及其他杂物, 用水清洗干净, 经外观检查合格后粘贴聚苯乙烯板, 然后在聚苯板上涂刷防水涂料。模压泡沫板使用的粘接剂使用前在搅拌容器里按水灰比搅拌均匀, 然后用抹刀均匀地涂抹在苯板表面, 厚度控制在0.5 cm, 然后将苯板粘贴于处理干净的混凝土面上, 用手持续按1 min钟即可。

聚苯板的粘贴方式分二种情况。

(1) 全粘方式:即在聚苯板上全部涂抹粘结剂粘贴。

(2) 点粘方式:即在聚苯板的四角和中部、局部涂抹粘结剂粘贴, 四角和中部的涂抹面积相同, 约为 (长×宽) 50×20 cm;聚苯板粘贴时板与板之间要挤紧, 板间缝隙不得大于2 mm。聚苯乙烯保温板粘贴方式见图1。

2. 内粘法挤塑型聚苯乙烯板施工方法

该技术将聚苯板紧贴于模板内, 立模时提前考虑苯板的厚度及苯板在受到混凝土侧压力时的压缩变形余量, 使模板向外移一定的距离, 并保证聚苯板与模板固定牢固。拆模后使混凝土与苯板浇筑成型为一整体。

内粘法施工程序如下:

基础面处理→钢筋安装→立模 (泡沫板置于内侧) →混凝土浇筑→拆模→保温板表面清理。

基础岩面处理完后进行钢筋安装及立模工序, 保温板安装在模板内侧, 首先预留保温板厚度的空隙, 保温板安装完毕后, 再调整好模板位置。安装模板时首先用模板将模板固定校正好后, 根据拉杆孔所处实际位置在泡沫板上预先打φ20孔以便穿拉杆, 然后在模板内侧将泡沫板进行固定, 板与板之间应挤紧, 板间缝隙不得大于2 mm, 浇筑时派专人看护苯板, 防止苯板在浇筑时偏移。待混凝土强度达到拆模要求后进行拆模, 拆模时应使模板离开保温板提升, 以免擦坏保温板, 拆模后对保温板受污染的地方进行处理。

3. 粘贴聚苯乙烯保温板注意事项

(1) 对混凝土表面的错台、升坎处理原则是:“多磨少补、宁磨不凿”, 尽量不损坏建筑物表面混凝土的完整性, 以确保工程质量。

(2) 对混凝土表面的残留拉杆头和其他施工用埋件必须予以割除;割除时深入混凝土内, 其坑洞用预缩砂浆补平。

(3) 对混凝土表面混凝土残块、挂帘等, 用铁铲铲除干净或用砂轮机打磨平整后用砂纸磨光。

(4) 采用砂浆和混凝土修补时, 在待修补处和它周围至少1.5 m范围内应用水使之湿润, 以防附近混凝土区域从新填补的砂浆或混凝土中吸收水分。在准备的部位湿润以后, 涂刷粘结剂, 然后用预缩砂浆或混凝土进行回填修补。如果使用环氧砂浆, 应在修补区涂刷环氧树脂。手触摸有显著的拉丝现象时 (约30 min) 再填补环氧砂浆。当修补厚度大于2 cm时, 应分层涂抹, 每层厚度为1.0~1.5 cm。环氧砂浆拌和设计应使最终凝固时间在2~4 h之间。

三、质量控制

1. 成品保护措施

(1) 对已经进行面层聚合物抗裂砂浆抹灰的外保温墙体, 不得随意开凿孔洞, 如确因变更需要, 应在保护层达到设计强度后方可进行, 安装物件后其周围应立即恢复原状, 并做加强处理。

(2) 应防止各种物件撞击墙面。

(3) 对永久保温层进行检查和定期维护, 对脱落部位立即进行修补完善, 以确保保温效果。

2. 质量保证措施

(1) 各部位保护材料规格严格有关要求进行采购。

(2) 保护材料搭接严密, 确保不漏雨、不透风、整齐美观。

(3) 在结构变化及棱角部位, 加厚一层进行搭接处理。保护材料挂贴时, 尽量不开孔或割成碎片, 保持完整, 以利于再回收利用。

(4) 凡已覆盖保护材料的部位, 只要混凝土表面处于湿润状态, 不再洒水养护, 避免打湿保护材料, 影响保护效果。保护工作完成后, 做好排水工作, 避免流水降低保护效果。

(5) 覆盖的保护材料在低温或寒潮期不得拆除或移走, 脱落、翻卷张开以及损坏的保护材料要及时恢复和更换。

(6) 保护材料施工完毕后, 应经常检查和维护, 发现破损或缺漏部位及时修补。

四、施工情况

拉西瓦工程处于高寒地区, 所以主坝混凝土温控措施尤为重要, 关乎到主坝的浇筑质量, 由于主坝采用全封闭式保温即主坝坝前、坝后都保温, 所以保温工程量非常大, 任务也非常艰巨。自采用聚苯乙烯保温板作为永久保温材料后主坝温控取得了显著成效, 各项温控指标均达到设计标准, 在工程施工前期主要采用外贴法施工, 后期随主坝的上升而采用内贴法施工, 两种施工方法质量均达到优良标准, 在施工期间保温板无脱落现象, 外观也整齐有序, 为高寒地区今后同类工程的保温起到了很好的典范作用。

五、结语

双曲拱坝施工篇5

立洲水电站位于四川省凉山彝族自治州木里藏族自治县境内的木里河干流上。水库拥有不完全年调节性能, 2088m的正常需水量和1.897亿m3总库容。最大坝高为128.0m, 具有355MW装机容量 (包含3×115MW+10MW生态机组) , 多年平均发电量达到15.46亿k W·h。

立洲电站拦河大坝为抛物线双曲拱型, 坝顶高程和坝底高程分别为2092.00m、1960.00m, 最大坝高达到128.0m;坝顶宽和坝底厚分别为7.0m、26.0m, 厚高比未0.197。坝顶中心弧长201.82m, 最大中心角89.9774°, 坝体的布置基本上呈现对称状态, 中心线方位为N25.4569°W。通过2个溢流表孔和1个中孔构成了坝身泄洪系统, 表孔堰顶高程2080.00m, 孔口尺寸8 8m (宽×高) 。在2030.0m高程设置中孔, 孔口尺寸宽为5m, 高为6m。

2.前期勘测设计成果

坝址区弱风化岩体岩芯除少部分为柱状外, 其余均为碎块状, 岩体内形成裂隙, 岩体不完整;微新岩体岩芯基本上为柱状, 无太多破碎状岩体。在河床钻孔中照射开展电磁波CT, 得出的结论为高于1960m高程的岩体弱风化岩体裂隙形成较多, 缺乏完整的岩体, 基本上呈现镶嵌碎裂结构。低于1960高程的岩体保持较好的完整性, 少量裂隙, 能达到建筑物所需要的岩体力学参数。

因此, 大坝建基面高程确定为1960m, 处于微风化带中, 而钻孔ZK2号周边分布有薄层状结构岩体, 必须经过置换, 开挖1954m高程, 故将其挖除后回填, 建立垫座。

(1) 坝基承载力要求

坝基岩石必须满足较高的强度, 具有较大承压力。和以往勘察结果相比较, 以坝体应力要求为依据, 最终决定选用高于5.5MPa承载力的坝基。

(2) 坝基变形模量要求

坝基变形模量比较高, 能发挥保护坝肩岩体的作用, 减少压缩变形。以过去勘察的结果为基准, 最终确定高于12GPa的坝基变形模量。

(3) 坝基整体性及均匀性

为实现坝基良好的整体效果, 实现均匀分布, 应当对坝肩的断层、溶蚀和软弱夹层等进行相应的处理。

(4) 坝基声波控制要求

参考过去勘察测量的结果, 以变形模量要求为依据, 结合声波值间的关系和工程变形模量, 必须按照以下要求有效控制坝基声波:

1河床建基面高程, 声波平均波速设计标准值Vp≥4600m/s;

2通过各种工程手段, 对坝基夹层、断层和薄层状结构等软弱结构面进行处理后, 单孔声波波速必须必对应部位设计标准值的85% (第1条) 高。

3. 施工阶段勘探检测成果

结合立洲软弱结构发育和分布、拱坝岩性和坝基控制参数等依据, 分别进行声波CT、声波、变形模量孔、孔内摄像等物探测试。

(1) 声波:使用声波对孔进行检测, 确定坝基岩石是否完整, 包括爆破松动因素的影响; (2) 声波CT、声波孔等对河床中部薄层状结构发育区域、水平和其他不良地质状况进行检测。尤其必须了解清楚河床断层间剪切带的发育区域和发育水平, 利用声波CT (横向发射) 、地质雷达线 (垂直向发射) 检测, 尤其是该工程层间剪切带大部分为水平层, 必须重视使用地质雷达线 (垂直向发射) 检测; (3) 坝基岩石变形模量参数可通过变形检测孔进行复核; (4) 摄像:对下部岩石地质条件进行直接勘察。

以水电顾问集团昆明勘测设计研究院发布的《四川木里河立洲水电站河床坝基物探检测成果报告》为依据, 其检测各项指标的详细参数结果如下:

(1) 声波测试成果

从上图可知, 波速测点低于3000m/s时, 随着深度增加, 其分布呈现下降的态势, 在开外面以下0m~4m孔段集中分布, 比例在11.9%~42.2%, 4m~5m零星分布, 未分布于5m以下孔段;波速测点在3000m/s~4600km/s时, 在开挖面以下0m~5m孔段分布较为集中, 比例位于18.8%~32.4%之间, 其他孔段分布较少;波速测点超过4600m/s时, 随着深度增加呈现上升态势, 在低于开挖面2m的位置集中分布, 比例范围为66.3%~100%, 5m以下超过90%均为波速测点大于4600km/s的孔段。

由于孔深不断增加, 开挖面以下各孔段平均波速不断增大, 标准差逐渐减小;在开挖面以下0~5m孔段主要分布着低波速带, 孔越深, 低波速带逐渐减少;在0~2m孔段中, 平均波速达到3540m/s, 河床坝基大部分集中分布着低波速带, 主要是因为坝基浅表层受到爆破开挖的影响;在拱坝中心线位置偏向左岸的位置集中分布着2~5m的低波速带, 少量分布于坝基右岸上游。

(2) 变形模量测试成果

从上表可知, 大部分测点的变模值基本上处于16GPa~24GPa期间, 仅有测试孔浅表部的1~5m孔段的变形模量值处于较低水平, 各测孔的变形模量平均值在20~21GPa区间内。

4 建基面选择

大坝河床建基面高程选择分析如下表。

综上所述, 1960m高程以下, 坝基变形模量基本和设计要求相符合, 坝基声波在大约1963m的位置不符合要求的比例为23%, 并且都在3000m/S以上, 为满足设计要求, 可通过局部开挖、基础处理等措施有效改善坝基。

5.结论

结合过去勘察的结果, 以坝基岩石参数控制和设计体型为标准, 以开挖揭露坝基岩石质量检测物探测试结果为依据, 大坝基面增加到1964m, 按照规定的要求, 坝基承载力、变形模量值和声波都达到相应的标准。

随时掌握坝基岩体质量变化的动态, 和前期勘探的结果进行对比, 分析现场实测结果, 及时更正设计参数, 并重新复核坝体稳定、应力和基础承载力, 在改善河床中间局部岩石破碎状况后, 规定1964m高程的坝基建基, 集水井开挖到1960m处。建基面增加4~10m左右, 节省1.6万m3左右的开挖量, 1.2万m3左右的混凝土量, 预计节约528万元直接投资额, 缩短2个月的工期, 有利于充分保障2012年顺利进行安全防洪度汛。

摘要：在有效开挖基坑期间, 可以充分利用声波CT、单孔声波、钻孔取芯等有效勘探措施, 为强化对下部岩石裂隙发育、断层、破碎、薄层状结构岩体等地质缺陷分布情况进行全面了解, 探究如何选择建基面的坝体, 分析和评价坝体安全, 从总体上抬高优化建基面, 本文将针对立洲碾压混凝土双曲拱坝建基面高程优化展开深入研究, 针对性地提出建议。

关键词：立洲拱坝,建基面,不良地质分布状况,抬高优化

参考文献

[1]梁奋强.混凝土双曲拱坝施工质量控制与管理[J].技术与市场, 2014, 05:182-183.

双曲拱坝施工篇6

工程区位于阴山山脉南部的大青山南缘, 山地为侵蚀剥蚀低山丘陵区。

区内地层岩性主要为太古界魏家窑子群 (Ar1WJ4) 变质岩系及燕山期 (γ5) 侵入岩体。

从区域构造格局看, 工程区位于天山—阴山东西向复杂构造带的南缘。水库南、北各有1条大型区域性断裂, 呈近东西向展布。在上述两个区域大断裂之间发育了一系列北东和北西向小型断裂, 主要为北东向小断层。

由历史地震和微震观测资料来看, 工程区位于华北地震区阴山地震带中段, 工程区内未发现活动断裂。根据中国地震局GB18306—2001《中国地震动参数区划图》, 工程区内地震动峰值加速度为0.20g, 相当于地震基本烈度8度。

根据地下水的埋藏特征, 工程区内可分为孔隙潜水含水层和孔隙裂隙潜水含水层两类。

1 坝基工程地质条件及评价

针对工程存在的主要问题, 在原有勘察资料的基础上, 采用综合方法和手段, 对坝基地质条件进行了复核评价。

1.1 坝基工程地质条件

坝址区河谷呈近V形。建基面高程为1 077.21 m, 两岸山脊高程1 170 m, 两岸相对较陡, 平均坡度40°左右, 左岸陡于右岸。陡坎处大于60°。坝址区内第四系松散堆积物较薄。

坝址区地层岩性为太古界魏家窑子群第二岩性段 (Ar1WJ4 (2) ) 石英岩、石英片岩及蚀变岩, 角砾岩、碎裂岩及少量燕山中-早期 (γ5) 侵入的花岗岩脉和晚-中期辉绿岩脉。其中以石英岩为主, 其它岩类或互层或窜插其中。

在坝址地段形成北西和北东向的两组小型断裂, 且以北东和北东东向断裂最为发育, 基坑开挖资料表明, 地质勘察报告中的3条较大的断层带以及56条断层, 其规模实际不大;此外, 两坝肩岩体节理裂隙较发育, 主要为构造裂隙, 节理一般延伸不长, 并且隐微裂隙发育。

坝址区地下水为基岩裂隙水潜水, 接受大气降水补给。

压水试验成果表明:右岸岩体透水性高于左岸岩体的透水性, 河床的岩体透水性低于两岸岩体。左坝肩正常高水位1 129.41 m以下35.49 m深度内, 岩体透水性q=4.9～7.3 Lu, 为弱透水;右坝肩孔口1 128.30～1 091.42 m高程的36.88 m内, q=12～81 Lu为中等—强透水, 1 091.42 m高程 (孔深36.88 m) 以下透水率q=0.6～2 Lu为微—弱透水;坝基岩体为微—弱透水, 并有随着深度增加透水率减小的趋势。

通过对水库及廊道钻孔内取水样进行分析, 库水及廊道地下水化学类型为HCO3--Ca2+、HCO3-·SO42--Ca2+型水;pH=7.21～7.83, 均对混凝土结构无腐蚀性, 但对钢结构物有弱腐蚀性。

坝区岩体一般呈弱风化, 表部呈强风化较浅。两岸陡壁处一般为弱风化, 冲沟和裂隙密集带处强风化岩体稍深。

根据勘察的试验资料和建筑物对地基的要求分析, 坝体坐落在弱风化—微风化岩体之上, 岩体较完整, 坝基岩体总体呈块状和次块状结构类型, 岩体基本为Ⅱ类岩体, 局部破碎带为Ⅳ～Ⅴ岩体, 坝基岩石强度较高, 属硬质岩石。

1.2 坝基工程地质评价

1.2.1 坝基 (肩) 岩体稳定性

对于拱坝, 尤其是双曲薄拱坝, 坝肩岩体的稳定性极为关键。

坝肩坡面、主要节理、坝体作用力方向及坝肩岩体稳定性分析 (赤平投影) 见表1和图1。

坝体置于峡谷进口的上游侧, 两岸山体相对高陡, 使两坝肩山体雄厚。从图1可以发现, 岩体片麻理和主要裂隙延展的展布方向均与坝肩作用力的方向斜交, 与片麻理走向近平行, 但以陡倾角倾向上游, 从岩体完整性和力学强度分析, 对坝肩岩体整体稳定性没有大的影响, 坝肩岩体总体是稳定的。

调查发现, 在左坝肩紧靠坝后的凸出岩体上, 顺河向构造裂隙或受卸荷和前期开挖放炮的影响, 裂隙面普遍有不同程度张开, 个别裂隙张开0.5～1.0 cm, 且延伸较长。其展布方向与坝肩作用力近平行, 对坝肩岩体稳定不会有太明显的影响。而在右坝肩紧靠坝后的凸出岩体上F1断层及附近的裂隙面, 或受卸荷影响, 边坡将产生危石等, 这种现象应予重视。

1.2.2 坝基渗漏问题

根据坝基岩体压水试验成果, 坝肩和河床段基岩共有5个段次渗透率q≥3 Lu, 占42段坝压水段的11.9%。其中L7-1第3段q=12 Lu属中等透水, 其余4段q=3.0～7.0 Lu属弱透水。

从坝基与坝体接触带的透水强度和廊道内积水情况分析, 接触面及其上、下一定范围岩体和混凝土均较松散, 透水性相对较强, 而物探测试结果也反映出混凝土与岩体接触部位声波速度较低, 分析认为, 在混凝土浇注前对坝基岩体表部松动岩体处理不够彻底所致。总体而言, 右坝肩混凝土与岩体接触部位的岩体相对比较完整, 河床和左坝肩混凝土与岩体接触部位岩体相对比较破碎, 其松弛岩体厚度, 坝基处为0.4～2.0 m;左坝肩为0.4～0.8 m。

综合分析坝基岩体、基岩与混凝土接触带的透水性以及附近积水成因等情况认为, 对坝基进行帷幕防渗是必要的, 可结合坝基与混凝土接触带的灌浆处理, 并在固结灌浆施工时通过加大上游面灌浆孔深构成帷幕;坝肩可根据坝肩渗透稳定的要求向拱肩外延伸。

1.2.3 边坡岩体稳定性

坝址区地形呈近V字形沟谷, 陡坡地段自然坡度在57°～61°, 总体在35°～45°, 坝址区基岩基本裸露, 两岸岩体一般呈弱风化, 断层规模不大, 且很少见到断层泥, 岩体裂隙及裂隙密集带呈中—高倾角, 两岸边坡基本稳定。但由于卸荷和风化作用, 顺河向或与河流小夹角相交的裂隙切割形成崩塌体和掉块是可能的, 建议对坝下一定范围内两岸边坡清理和保护, 以防水库运行后泄流产生雾化作用, 对其稳定性产生影响。

1.2.4 坝下游冲刷问题

目前, 坝后冲沙洞、放水洞、溢洪道的泄水消能设施均未完成, 放水洞和溢洪道未启用, 冲沙、放水、泄洪均靠冲沙洞完成。冲沙洞排泄水流直接冲击在坝后岩体上, 对坝后岩体和下坝脚起着掏蚀破坏作用, 长期下去对坝体安全极为不利。

2 勘察方法探讨

工程实践中, 工程类型及存在的工程地质问题等可能千变万化, 针对工程及问题特点确定适宜的勘察方法, 对取得实际工作成效至关重要。

以本坝址拱坝坝肩稳定性评价为例。坝址工程区位于古老的变质岩体, 岩石坚硬、性脆、岩体完整性较好。坝基发育的断层规模不大, 且多属压扭性断层, 断层内角砾岩挤压密实;两坝肩岩体节理裂隙虽较发育, 但节理一般延伸不长, 没有形成对坝基、边坡, 尤其是对拱坝坝肩稳定不利的结构面组合;劈理虽亦较发育, 但它是成岩过程中形成的, 并非软弱的构造结构面。所以, 坝址区构造结构面组合的研究就成了勘察工作的重点和关键。

3 结语

针对场地的基本工程地质条件, 并结合双曲拱坝的受力特点, 采用了适宜的勘察方法, 对坝基肩可能存在的主要工程地质问题进行了评价, 取得了良好的效果, 为水工加固方案决策提供了客观、合理的依据, 并对类似工程的勘察方法进行了设计。

摘要：以内蒙境内某水库基本资料为依托, 在分析坝基基本地质条件、坝基岩体工程性质的基础上, 对坝基 (肩) 岩体稳定性、坝基渗漏问题、边坡岩体稳定性以及坝下游冲刷等问题进行了评价, 并对该类场地的工程地质勘察、评价方法进行了初步的探讨, 供广大同行参考。

双曲拱坝施工篇7

电站枢纽建筑物工程主要由混凝土双曲拱坝 (坝身4个表孔+5个深孔+2个放空底孔) 与坝后水垫塘、右岸1条有压接无压泄洪洞及右岸中部厂房等组成, 其双曲拱坝坝顶高程为1885.00m, 建基面最低高程为1580.00m, 目前浇筑最高为10#坝段EL.1778.0m。

根据安装在10#横缝的横缝测缝计监测成果了解到其10#横缝开度在2011年8月1日～8月9日、2011年10月31日～11月7日、2011年11月30日～12月7日发生了三次突变, 目前最大累计开度已超过8mm。

2 监测仪器布置情况及监测成果

根据混凝土双曲拱坝的浇筑进度及设计蓝图要求, 从2010年6月～2012年2月在J#横缝部位累计安装了3支基岩测缝计、51支横缝测缝计, 其中在同一高程横缝部位布设三支, 安装部位分别为距离上游灌浆止水片3m、上下游灌浆止水片中点、下游灌浆止水片3m (图1) 。

EL.1675.7m以上10#横缝开度在2011年8月1日～9日EL.1664m～EL1773m封拱时发生第一次突变, 突变值为1.10mm～2.88mm (最大值出现在EL.1729.7m中部的J10-44) , 影响范围为EL.1675.7m～EL.1747.7m;2011年10月31日～11月7日EL.1682m～EL1691m封拱时发生第二次突变, 突变值为0.63mm～1.71mm (最大突变值出现在EL.7938.7m下游的J10-48) , 影响范围为EL.1693.7m～EL.1747.7m;2011年11月30日～12月7日EL.1691m～EL1700m封拱时发生第三次突变, 突变值为0.56mm～1.05mm (最大值出现在EL.1738.7m上游的J10-46) , 影响范围为EL.1693.7m～EL.1747.7m, 其累计开度呈“V”型 (图2) 。

3 拱坝10#横缝开度异常原因浅析

3.1 坝基不均匀沉降的影响

坝基拱坝横缝开度与拱坝混凝土的线膨胀系数、坝段的宽度、混凝土的降温幅度、混凝土的自生体积变形相关。考虑荷载及变位的影响, 横缝开度又受施工过程的影响, 包括受浇筑和接缝灌浆过程影响的自重荷载分配, 以及蓄水对坝体变位及横缝开度影响。坝基变位直接影响拱坝的变形, 坝基特性也是不可忽略的因素。施工中的压水、灌浆等, 对影响区域的横缝开度也会造成一定的影响。

10#横缝在EL.1709m以上的累计开度大于5mm, 随着高程增加其开度增加, 其值明显偏大 (图2) 。从空间位置看, 10#横缝上部开度远大于EL.1664m10#横缝两侧的相对沉降量, 变位方向相差90°, 没有对比性和相关性, 与坝基沉降更不存在联系。而且坝基沉降和坝体廊道沉降室影响拱坝的全局性事件, 应对所有横缝变位均有影响, 10#横缝相对其它横缝明显偏大, 应具备自身独立的影响因子。从时间上来看, 10#横缝开度增大主要集中在2011年8月以后的三次开度突变上, 在此期间坝基沉降变形极其微小, 且坝基沉降过程是匀速的, 没有突变, 两者之间没有相关性。

3.2 悬臂高度影响

为防止悬臂高度过大产生拉应力影响坝体结构安全, 孔口坝段 (12#～16#坝段) 允许悬臂最大高度50m, 非孔口坝段允许悬臂最大高度60m。

而根据目前混凝土双曲拱坝的浇筑进度, 其10#横缝左右两侧坝段高差较大, 且10#坝段形成了69m的高悬臂 (目前接缝灌浆高程为EL.1709m) , 使得坝体在施工期有向上游倾倒的趋势, 也增加10#横缝张开的可能性。

3.3 压水试验及接缝灌浆施工的影响

10#横缝开度的三次突变发生的时间与接缝灌浆时间吻合, 且发生突变的横缝位置均位于灌浆区以上, 高程越高, 影响幅度越大, 根据时间吻合推断10#横缝开度突变与横缝灌浆有关 (图2) 。

从10#横缝测缝计的观测成果可以看出, 其成果较好地揭示了目前坝体横缝开度变化情况, 接缝灌浆完成后其开度多处于稳定状态。10#横缝开度的3次突变时间与横缝灌浆时间吻合, 且发生突变的横缝位置均位于已接缝灌浆区域以上, 高程越高, 影响幅度越大。

3.4 温度的影响

根据10#横缝测缝计的成果图 (图3) 可以看出, 其10#横缝的开度与温度变化成负相关关系, 当温度升高, 混凝土膨胀, 横缝开度减小;温度下降, 混凝土收缩, 横缝开度张开, 当拱坝达到封拱温度后, 横缝的开度趋于稳定状态。

3.5 混凝土自身体积变形及混凝土应变的影响

拱坝混凝土自身体积50d龄期以前主要表现为收缩变形, 50d龄期以后开始由收缩转为膨胀状态, 180d龄期以后趋于稳定, 其混凝土自身体积收缩变形较小, 对横缝张开影响有限。

10#横缝开度变化较大的附近区域内的应变计组各向应变量基本无变化, 其横缝开度的变化未受到坝体混凝土应变变化的影响。

4 结论