某水电站厂房混凝土温度控制设计.doc

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1、某水电站厂房混凝土温度控制设计摘要：某水电站施工具有工程量大、工期紧、施工强度高、工序多、不回避高温季节施工等特点。最为复杂庞大的厂房大体积混凝土浇筑，降低浇筑温度最为有效的方法是安排在冬季气温较低的时段浇筑基础约束区，但是由于各种原因该工程厂房需在初夏4月份开始浇筑混凝土底板，并且为方便施工，节约工程投资，混凝土拌和楼未配备风冷、加冰等骨料及混凝土预冷设备，从而使得浇筑温度较高。采取怎样的温控措施，能够在不过多的增加工程投资的情况下，既能满足厂房混凝土浇筑的温控要求，又方便施工，且满足工期要求，是该厂房温控设计需要突破的重点问题。关键词：厂房温控设计 高温季节施工 后浇带 台阶缝1、工程概述

2、该水电站枢纽主要建筑物由左、右岸接头土坝、左、右岸接头混凝土重力坝、船闸、河床式发电厂房及泄水闸等组成，以厂房结构最为庞大复杂，安装8台灯泡贯流式机组，两机一缝，其标准结构段的长宽高约为40m84m65m；本工程混凝土浇筑总量约109万m3。分两期施工，一期工程采用全年围堰，围护船闸、发电厂房和4孔泄水闸进行全年施工，二期采用枯水围堰围护右岸主河槽的7孔泄水闸和右岸重力坝等进行施工。2、厂房温控设计混凝土温度控制主要包括浇筑温度控制和降低绝热温升两个方面。2.1 浇筑温度控制按照初设阶段施工总进度安排，厂房1#-8#机组底板混凝土均计划在冬季浇筑，无需风冷、加冰等骨料及混凝土预冷，而实际浇筑时

3、间推迟至4月份初夏，当地月平均气温已达21，重新设计拌合系统，增加骨料及混凝土预冷系统势必影响工期，增加投资。因此，混凝土浇筑温度控制，以不考虑骨料预冷为主，采用一般常规的浇筑温度控制措施，主要有以下几个方面：a.成品料场骨料防晒成品骨料料场搭建凉棚，料场保持6m以上堆高并采用地弄取料，骨料在运输过程中也要采取防晒措施；b.降低出机口温度进场水泥温度不超过65，作好水泥和粉煤灰料灌的运行程序，先使用低温材料，料灌刷白漆减少日晒影响，采用46制冷水拌合混凝土；c.降低施工现场温度高温时要求喷雾降温，混凝土平仓振捣后，用泡沫塑料等隔热材料及时覆盖，表面漫水养护；厂房底板属于基础约束区，要求安排在晚

4、上或上午低温时段浇筑。由于浇筑温度控制采取的仅是常规的手段，夏季气温又比较高，在无骨料预冷措施的情况下，浇筑温度仅能控制在各月气温加3以内（见表1）2.2 混凝土最高温升控制由于混凝土浇筑温度只能控制在月平均气温加3的范围内，从而在初夏时节，不考虑降低水化热温升措施浇筑的基础大体积混凝土，其内部将会产生超过50以上的最高温升。计算获得的准稳定温度见图1，由此温差导致的基础应力将会增加混凝土开裂的可能性，影响结构的耐久性及安全性，因此，必须采取有效的措施降低混凝土最高温升。图1 厂房底板准稳定温度场（单位：）2.2.1 混凝土原材料及配比改善厂房底板使用水化热不高于中热水泥标准的水泥，降低绝热温

5、升；水泥氧化镁含量提高至3.5%5.0%，以补偿混凝土收缩；混凝土掺20%-35%的粉煤灰，以减少水泥用量。2.2.2 分缝设计厂房的顺水流向长度达84m，坝轴线方向宽40m，均远远大于规范对一般纵、横缝间距的要求。因此需合理的分层分块进行浇筑，有效降低温度应力。由于混凝土浇筑温度较高，底板基础约束区按照1m分层，同时设置施工纵、横缝，纵缝的设置除了考虑减少温度应力外，还解决了混凝土入仓、抢浇厂房上、下游挡水墙的难题。为了在初夏气温还不是最高的时候完成厂房底板的浇筑，并且方便布置施工门机，厂房纵向除设置一条下部错缝上部台阶缝外，还在中部设置了一个后浇带，方便先期浇厂房底板及上、下游挡水墙，见图

6、2。图2 厂房分层分块示意图2.2.3 预埋水管冷却为简化施工，本工程只采用低温河水冷却。a. 一期通水冷却在混凝土浇筑后4小时以内开始，使用高密聚乙烯管（HDPE管），供水管路进行防晒、保温，干管埋入地下，暴露地面的干支管路用隔热防晒的材料妥加保护。由于夏季河水冷却的效果较差，故延长通水时间至3040天，将底板温度降至30以下，以减少二期冷却压力。b.后浇带混凝土在冬季回填前，对先期浇筑的混凝土需进行二期通水冷却，将后浇带邻近混凝土冷却到准稳定温度。经计算厂房底板的准稳定温度场（见本文图1）温度依部位不同在1921之间，在一月份河水的温度约16左右，不需使用制冷水，延长通水冷却时间也可以将后

7、浇带邻近块体冷却到准稳定温度。通水时间满45d后，闷管温度达到该浇筑块的准稳定温度即可结束通水冷却，作水管封堵，如尚未达到准稳定温度则需继续通水直到满足设计要求。3、后浇带方案温度及应力计算温度应力计算离不开施工仿真模拟，为及时的进行工程施工过程温控模拟计算，并提供设计依据起到了重要作用。厂房底板准稳定温度见图1，最高温度包络图见图4：图4 底板最高温度包络图（单位：）运行期冬季（3月初）拉应力最大时，底板应力计算结果见图5，图中应力受拉为正，受压为负。图5 运行期厂房底板主应力（单位：Mpa）厂房通过3条纵向施工缝分4块浇筑。安排4月开始浇筑底板混凝土，通过预埋水管通洁净河水冷却等合理温控措

8、施，挡墙最高温度42.7，底板最高温度40，底板最大拉应力2Mpa，大部分区域拉应力在11.5Mpa范围内，小于混凝土极限拉应力，满足规范要求。4、总结南方气候炎热，厂房又在夏季进行基础大体积混凝土施工，在没有骨料预冷等设备的情况下，温控设计还是比较成功的。该电站厂房目前已通过验收，投入正常运行，没有发现开裂漏水现象，运行情况良好。它在厂房结构越做越大的今天，对厂房施工有一些值得总结和借鉴的经验：1、采用厂房中部设置预留槽、后浇带等浇筑方式，在低温季节回填的少量混凝土中，使用微膨胀水泥，有利于抵消混凝土收缩的不利影响。对于整个结构都使用高掺氧化镁的方式，由于掺和氧化镁的均匀性等问题，其作用和弊

9、端还有待进一步的论证。2、在厂房中部设置后浇带及台阶缝后，方便厂房上、下游挡水墙的施工，在抢浇至施工期挡水高程后即可下闸，进行厂房内部混凝土、机组安装等施工，避免错缝需跳仓浇筑同步上升，工期较长的弊端。同时厂房的底板部分依然使用错缝浇筑，避免新老混凝土结合问题对温度应力最敏感的底板产生不利影响。3、根据现场施工进度及施工条件的改变，及时进行温度应力计算，不断修改温控设计，采取相应的温控措施，是该厂房温控设计能够比较简单有效的重要原因。4、厂房整个结构非常复杂，但是，产生较大基础温度应力的主要是底板，因此需重点控制厂房底板的浇筑层厚，合理分块；同时改善底板混凝土的原材料性能，高掺粉煤灰减少水泥用量，并在底板布设水管对混凝土进行冷却降温。参考文献1 朱伯芳 论微膨胀混凝土筑坝技术.水力发电学报，2000（3）2 DL/T 5144 -2001水工混凝土施工规范6