浅谈锦屏一级水电站泄洪洞混凝土温控措施

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[摘 要]锦屏一级水电站泄洪洞工程具有水流流速高、流量大、抗冲耐磨混凝土强度高、混凝土外观质量要求高等特点。为预防混凝土出现温度裂缝，在施工过程中利用理论联系实际的方法深入研究和实践，采取了优化混凝土配合比、通水冷却、控制洞内环境温度等一系列温控措施，达到了预期效果，可供其它类似工程借鉴。

[关键词]锦屏一级水电站 泄洪洞 混凝土 温控

中图分类号：TV431 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0223-01

1 工程概况

锦屏一级水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县和盐源县境内，是雅砻江干流上的重要梯级电站。本工程规模巨大，主要任务是发电，结合汛期蓄水兼有减轻长江中下游防洪负担作用。水库正常蓄水位以下库容77.6亿m3，电站装机6台，总装机容量3600MW，为一等工程。

本工程泄洪洞布置在右岸，由进水口、有压段、工作闸门室、无压段（包括龙落尾段）和出口挑流段组成，全长1388.056m，其中龙落尾段坡度24.36°，设计流量为3254m3/s，设计最大流速为51m/s。进口为岸塔式，有压隧洞标准段为圆形断面，直径为14.50m，无压隧洞标准段为圆拱直墙型断面，尺寸为13.00m×17.00m（宽×高），出口采用“燕尾”挑坎挑流消能。衬砌混凝土主要为抗冲耐磨混凝土，混凝土种类主要有：C9035W8F100、C9040W8F75、C9050W8F75，衬砌厚度90cm～140cm。

2 混凝土温度裂缝产生的原因分析

混凝土温度裂缝产生的主要原因是：由于结构断面大，水泥用量多，水泥水化时释放水化热会产生较大温度变化和收缩作用，由此形成较为复杂的膨胀或收缩应力，导致混凝土产生裂缝。所产生的裂缝主要有表面裂缝和贯穿裂缝两类。

表面裂缝产生原因：混凝土硬化过程中因水泥水化热使混凝土温度上升，当聚积在混凝土内部的水化热不易散发时，混凝土内部温度将明显升高，而混凝土表面通常散热较快，形成内外温差，使混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。当拉应力超过混凝土抗拉强度时，混凝土表面就会产生表面裂缝。此外，当使用大坍落度混凝土浇筑时，混凝土表面水分蒸发引起的体积收缩也会使混凝土产生表面裂缝。

贯穿裂缝产生原因：混凝土浇筑后3～5天内会出现内部最高温度，之后会逐步降温，由于温度降低引起混凝土体积收缩，同时混凝土多余水分的蒸发也会引起体积收缩变形。但受到地基和结构边界条件约束，结构内部便会产生收缩应力（拉应力）。当拉应力大于混凝土抗拉强度时，混凝土整个截面会产生贯穿裂缝，对工程危害很大。

3 混凝土温控所采取的措施

混凝土温控的主要目的是最大限度的减小混凝土内外温差。工程实践证明，采取有效的混凝土温控措施，可大幅降低混凝土出现温度裂缝的风险。锦屏一级水电站泄洪洞混凝土主要使用高强度等级的抗冲耐磨混凝土，为预防混凝土产生温度裂缝，主要采取了以下温控措施。

3.1 混凝土原材料及配合比优选

水泥：优先选用中热硅酸盐水泥（P・MH42.5）。

骨料：锦屏一级水电站细骨料母材主要为大理岩，粗骨料母材为砂板岩或大理岩。根据现场试验情况，对比“大理岩砂+大理岩粗骨料”和“大理岩砂+砂板岩粗骨料”，由于大理岩骨料的粒行好于砂板岩，配合比对比试验中反映“大理岩砂+大理岩粗骨料”单位用水量相对较小，为温控提供了条件，但大理岩的抗压强度、抗拉强度和极限拉伸值小于砂板岩。经试验最终确定C35混凝土采用大理岩粗骨料，C40和C50混凝土采用砂板岩粗骨料。

外掺料：主要有粉煤灰、硅粉、HF抗冲磨剂、PVA纤维。根据室内试验及现场生产性试验，最终确定C35和C40混凝土掺加“粉煤灰+HF抗冲磨剂”，C50混凝土掺加“粉煤灰+HF抗冲磨剂+ PVA纤维”

外加剂：使用JG-2H聚羧酸缓凝高效减水剂和JM-2000引气剂。

泄洪洞C9050W8F75抗冲耐磨混凝土典型配合比参数为：坍落度170mm～190mm，二级配，水胶比0.33，用水量170kg/m3，砂率40%，骨料比例50：50，粉煤灰掺量30%，HF抗冲磨剂掺量2.5%，PVA纤维掺量0.9kg/m3，容重2440kg/m3。

3.2 混凝土分段及间歇期控制

泄洪洞衬砌混凝土浇筑分段一般控制在9m左右，每仓混凝土方量约90～120m3，采取多循环、小方量方式浇筑，以减少混凝土收缩变形。

相邻两块混凝土浇筑间歇时间不宜过长，控制在7～10天，避免产生强约束。

3.3 混凝土拌合物温控措施

根据现场条件，混凝土骨料采取了风冷措施，拌制时加冷却水和片冰，控制混凝土拌合物在出机口的温度小于16℃。

在混凝土运输过程中，高温季节利用夜间浇筑，对运输车辆采取隔热防晒、洒水降温措施，最大限度减小混凝土拌合物在运输过程中的温度回升，严格控制浇筑温度。

3.4 混凝土内部预埋冷却水管进行通水冷却

为控制混凝土内部温升，在衬砌混凝土中布置冷却水管，采用HDPE塑料管，内径为28mm，壁厚2mm，间距1m。混凝土浇筑时开始通河水冷却散热，通水时间为浇筑结束后通水7天，冷却水流量25～30L/min，每4h测量一次进出水口水温及流量，每24h调换一次通水方向。降温阶段最大日降温速率不大于0.5℃/天。

通水过程中应根据温度变化值，调节通水流量，防止混凝土内部温度骤升或骤降。通水水温控制由专门技术员负责，建立详细的温度监测台账，定期汇总整理报送监理工程师。

3.5 混凝土表面养护及保护

为保证表层混凝土正常水化反应，在混凝土浇筑完毕12h左右后开始进行保湿、流水、蓄水养护。混凝土浇筑后终凝至温度达到最高峰的阶段主要进行保湿覆盖养护，覆盖材料选用吸水性好的麻袋加隔热性好的保温被，为混凝土凝结硬化补充水分，控制混凝土内外温差；混凝土温度最高峰过后，底板采用蓄水养护，边墙和顶拱采用简易花管流水养护；混凝土到养护龄期后，主要进行保温养护，在表面覆盖塑料薄膜和保温材料进行全面保护，棱角部位采取加强措施。

对需用作施工通道的洞段，已浇筑混凝土表面先覆盖2cm厚闭孔泡沫板，再在上面浇筑15cm厚C20保护混凝土，施工完成后分段进行清除。

3.6 泄洪洞内部小环境改善

施工环境对混凝土影响很大，稳定的环境温度、湿度对混凝土强度增长和裂缝防控极为有利。为改善泄洪洞内部小环境，保持洞内温度、湿度相对稳定，在泄洪洞进口、有压段末端、龙落尾段起点处和出口分别设置了挡风帘，减少洞内空气流动和热量交换，并采取洞内洒水方式增加湿度。从实测数据看，洞内温度稳定在17℃左右，相对湿度稳定在75%左右。

4 施工效果总结

锦屏一级水电站泄洪洞高强度等级抗冲耐磨混凝土施工从配合比设计开始，在经过室内试验及现场生产性试验的基础上，通过合适的施工工艺，采取了一系列行之有效的温控措施，成功的控制了混凝土温度裂缝的产生，既保证了混凝土施工质量，又推动了施工进度，并间接节省了施工成本，为类似工程施工积累了可以借鉴的经验。

作者简介：

周文海（1980-），男，青海省西宁市，监理工程师，主要从事水利水电工程施工管理及监理工作。