彭水水电站变顶高尾水隧洞出口塔体混凝土温控技术.doc

彭水水电站变顶高尾水隧洞出口塔体混凝土温控技术第26卷第6期云南水力发电YUNNANWATERPOWER彭水水电站变顶高尾水隧洞出口塔体混凝土温控技术刘文(中国水利水电第十四工程局有限公司,云南昆明650041)摘要:针对大体积混凝土裂缝产生的原因及温控施工技术的难点,通过优化混凝土配合比,分块分层浇筑,埋设冷却水管和加强混凝土养生等温控措施,有效降低了大体积混凝土内部温升和内外温差,防止结构出现温度裂缝,取得了比较理想的效果,保障了塔体结构的安全度.关键词:变顶高尾水隧洞;大体积塔体结构;混凝土温控施工技术;彭水水电站中图分类号:TV544.91文献标识码:B文章编号:10063951(2OLO)O6一O09904DOI:10.3959/j.issn.10063951.2010.06.028O引言随着我国经济的发展,工程建设规模的不断扩大,大体积混凝土在结构中的应用越来越广泛,施工中的大体积混凝土温度裂缝日显突出,并成为普遍性的问题,大体积结构的混凝土施工温控技术是关系工程结构安全度的技术瓶颈之一nI3J.针对彭水水电站变顶高尾水隧洞出口塔体大体积混凝土产生裂缝的原因,有针对性地对变顶高尾水隧洞出口塔体混凝土施工采取多种技术措施,有效地控制和降低了塔体混凝土出现裂缝的几率,取得了比较理想的效果.l工程概况彭水水电站地下厂房系统建于地质条件复杂的岩溶地区,电站安装5台单机容量为350MW的大型昆流式水轮发电机组,在国内采用了变顶高尾水隧洞这一新型的尾水流道体形J.克服了按常规设计的尾水调压井工程规模巨大以及不利地质条件等的制约,在更好满足机组调保及稳定运行的前提下,极大地减少了地下电站洞室群的设计规模和施工难度.尾水隧洞采用相互平行的一机一洞垂直于主厂房纵轴线布置,隧洞轴线间距35m.变顶高尾水隧洞出口原设计方案中尾水出口边坡高程270m以上为土石方明挖,高程270m以下为机组检修闸门竖井开挖.2004年6月25日下午18:00时左右尾水出口边坡发生自然塌方,根据实际地质情况,设计将尾水出口边坡和明渠变更为土石方清挖和石方明挖;取消尾水检修闸门竖井施工,新增尾水塔塔体结构混凝土施工.尾水塔位于大坝下游约360ITI外,塔顶接右岸沿江公路,与5条尾水隧洞相对应,尾水塔共5个,呈一字形布置,其轴线依山而建与尾水隧洞轴线夹角69.4o.各尾水塔相互独立,塔间设置结构分缝.尾水塔内布置尾水隧洞检修闸门.1号,5号尾水塔段长30.0nl,2号一4号尾水塔段长37.5m,均为钢筋混凝土塔体结构.建基面高程194.50ITI,塔顶高程236.00113,塔高41.50In.尾水塔顶高程按对应下泄流量10200m3/s(P=50%),并考虑一定的超高确定,可满足4台机满发,一台机检修的运行要求.尾水塔设中隔墩,并设检修门槽,用于尾水隧洞检修期下闸挡水,门槽宽2.1nl,槽深0.6ITI,闸门孔口尺寸7.5mX28.6m.尾水检修闸门在静水中启闭,由汽车吊在塔顶操作.各尾水塔相互独立,一塔一缝,各塔间温度伸缩缝为1cm,填缝材料为1em厚闭孔泡沫防水板.尾水塔底板高程194.5m.尾水塔混凝土主要工程量见表1.表1尾水塔主要工程量表2工程难点及解决方案根据工程建设总体进度计划,尾水塔混凝土浇筑时段为2006年5月到10月的高温季节.一次最大浇筑工程量约为1500m3(底板混凝土).为了防止塔体产生温度裂缝,浇筑施工中,采取切实可行的温控措施是确保高温季节混凝土浇筑质量,防止出收稿Et期:20100508作者简介:刘(1980一),男,四川营山人,工程师,主要从事地下工程施工技术研究及水利水电:亡程施工技术管理工作.100云南水力发电2010年第6期现温度裂缝的关键,是尾水塔混凝土施工质量控制的重心所在.混凝土设计允许最高温度见表2.表2混凝土设计允许最高温度表注:重要部位采用F限值.混凝土凝固过程中释放大量水化热,使混凝土内部温度逐步上升,由于大体积混凝土导热性能衰减,大部分水化热积蓄在浇筑块内,从而造成内外温差的存在,温度变化必然引起温度变形,温度变形受到基础或原有混凝土的约束势必产生温度应力,由于混凝土的抗压强度远高于抗拉强度,在温度压应力作用下不致破坏混凝土,当受到温度拉应力作用时,常因抗拉强度不足而产生裂缝.因此控制混凝土内外部温差是防止温度裂缝的关键因素.由于基岩的约束性很强,设计基础约束区混凝土温差要求控制在25C之内,浇筑块长边尺寸越大则要求越严,基础强约束区比弱约束区要少3.为了防止大体积混凝土产生裂缝,在混凝土浇筑前就对其进行了温控方案设计,施工时对其温度场进行了监测和控制.3塔体混凝土施工温控技术3.1分块分层方案通过分块分层浇筑,减小混凝土1次浇筑体积,有利于削减混凝土最高温度和内外温差,也可以减小约束,减小温度应力,从而防止混凝土开裂.变顶高尾水隧洞出口塔体水平分13层浇筑.尾水塔塔身混凝土分块按设计结构缝进行分块,i塔I块,共分为5块.尾水塔塔身较高,基本上按3m1层分层,最大分层高度6nl,最小分层高度3m.在起拱的部位将边墙及顶拱分作l层浇筑.尾水塔底板结构相对简单,作1次浇筑完成.每层之间的浇筑间歇为57d,同时下层?昆凝土达到80%的强度后浇筑上层混凝土,见图1,图2.高程:m;其余尺寸:CI/1图1尾水塔混凝土施工平面布置图】j4l.J4n一一2JYIn4一ZII3f-JiIffffflffJL0jL0jL0L0匝fOmO0疆,;/一=毋机一二二/./一1,二=一,0,0一:0二/,0/0l,0,O,0m西02号机O3号机0l号机国囝.固4号机0000辔O00圆国000h1b,1I1,1j1,nI11b_,dT?1j7dil12d1l1b2d141143一b2d7L61lb2d3I一3b2dj6.一臣z!:口高程:m;其余尺寸:Ct/l圈2塔体分块及分层具体型式布置图刘文彭水水电站变顶高尾水隧洞出口塔体混凝土温控技术l013.2施工配合比在满足设计各项技术指标的前提下,尽可能减少水泥用量,并掺入适量的粉煤灰和减水剂.掺粉煤灰不但能减少单位混凝土中水泥的用量,还有利于防裂.减水剂可进一步降低混凝土的用水量,减少水泥用量,以减少混凝土在凝固过程中的水化热.混凝土设计配合比见表3.表3尾水塔泵送混凝土施工配合比表3.3冷却水管埋设除了对水泥水化热控制外,在浇筑过程中,预埋冷却水管,通入循环水将内部热量带出,实现人工导热,从而降低混凝土内部和表面温度差.根据混凝土内部温度分布特征,每仓混凝土浇筑层在厚度方向共布设4层冷却水管.冷却水管采用50mm的PVC管,在平面上按蛇形布置,层间距1.5mX1.5m,在垂直断面上呈梅花型.水管通水前进行压水试验,防止管道漏水,阻水.每组管长度不超过200m,单根水流量为8L/min20L/rain,管口按A,B编号,进,出水每天换向一次.冷水由混凝土施工时布置的供水系统提供,通水从开仓时就开始,基础约束区一般通水1520d,脱离基础约束区一般通水1015d,通水水温与混凝土温度之差不超过25.从PVC管排出的热水及时排除,采用4.5kW的潜水泵由工作面自下游围堰抽排到乌江.混凝土内部温度过高时,可加大通水量,以加快热交换的频率,降低混凝土内部温度.通水冷却结束后灌注比所浇筑混凝土标号高一级的水泥净浆对水管进行封堵.3.4混凝土养生大体积混凝土的裂缝,特别是表面裂缝,主要是由于内外温差过大产生的.浇筑后,通过加强混凝土养生,控制混凝土内部和表面温度差,是防止混凝土开裂的关键措施之一.具体措施为在每层混凝土浇筑完毕,待混凝土终凝后立即在上表面作蓄水池,蓄水深度在20cm以上,进行蓄水养护,以推迟混凝土表面温度的迅速散失,或者在承台周围搭建暖棚进行保温,在内通蒸汽或采用电加热等措施,控制混凝土表面温度与内部中心温度或外界气温的差值,防止混凝土表面开裂.3.5混凝土温度检测3.5.1混凝土出机口温度控制尾水塔混凝土为预冷混凝土,由业主指定的承包商的拌和系统提供.在高温季节,降低出机口混凝土的温度是混凝土施工温控的重要环节,混凝土出机口温度控制在1216.3.5.2混凝土入仓浇筑温度控制混凝土运输:尾水塔混凝土采用混凝土搅拌车运输,为减少混凝土温度的回升,对混凝土搅拌车采取洒水降温运输.混凝土搅拌车到达卸料点后,等待时间控制在0.5h以内,超过1.0h的须先检测温度,如已超过允许的浇筑温度时则按废料处理,不得入仓;当混凝土温度小于并接近允许值时,必须在仓内进行摊铺处理.浇筑:混凝土在高温季节开仓尽量安排在晚上16点至次日早上l0点,或在阴凉天气进行.当气温较高时,可在仓面喷雾,形成局部小气候,降低仓面温度.入仓后及时进行平仓振捣,加快覆盖速度,缩短混凝土的暴露时间.在混凝土浇筑过程中,配备专职测温人员,分两班轮流进行.测温人员每天用温度计测量混凝土入仓温度,现场浇筑温度,并埋设仪器进行混凝土内部温度观测,所得数据及时上报监理审批.测温人员测温时发现混凝土内部最高温度与外部温度之差达到25C或温度异常,应及时通知技术部门和现场技术负责人,以便及时采取措施.浇筑结束:模板拆除时间应根据昆凝土强度及混凝土的内外温差确定,避免在夜间或气温骤降时拆模.尾水塔底板混凝土的模板拆除后,表面及时用保温被覆盖,并洒水养护,使混凝土外表面温度缓慢下降,避免比其内部温度下降过快,使内外温差过大.在高温季节施工或重要部位的混凝土,洒水养云南水力发电2010年第6期护时间至少28d以上.养护用水一天一换,使其连续保持适当的温度和足够的湿度,以防因水分蒸发而使水泥水化作用不能充分的进行,混凝土强度增长受阻,甚至导致产生干缩裂缝.尾水塔塔身及不容易覆盖保温被的部位,采取长期流水养护(养护时间至少28d以上),用25mm的钢管(或塑料管),每隔2030om钻1mm左右的小孔,临时挂在模板上或外露拉条筋上,自来水通过孔口对混凝土壁面进行养护,通水流量为15min左右.养护时机为拆模后即开始,水管随模板上升,白天实行不间断的流水养护,夜间(20:O06:oo)可视天气情况实行间断流水养护,即流水养护1h,保持湿润1h,当夜间气温超过25时,实行不问断流水养护.对于雨天的养护,当下雨持续时间超过30min时,停止养护工作,关闭水管.仪,共检测了210组数据,塔体内部最高34.5qC,最低16;表面最高温度25,最低16.根据测量成果,尾水塔体中心及表面温度未超过设计要求,满足合同要求.实测出机口坍落度在1619em之间,入仓坍落度平均为1518cm,运输坍落度平均损失12em.通过优化混凝土配合比,分块分层浇筑,埋设冷却管和加强混凝土养生等温控措施,有效降低了大体积混凝土内部温升和内外温差,防止结构出现温度裂缝,取得了比较理想的效果,保障了塔体结构的安全度.借助预埋监测仪器和严格的外观检查,至今未发现有贯穿性裂缝及肉眼可见的裂缝,尾水塔体混凝土衬砌后,混凝土外观质量成型较好.参考文献:1徐向明,李伟,叶全明,等.大体积混凝土基础浇筑施工控制及温度测试J.甘肃科技.2006,22(12).4施工验证12王洪涛,王晶.三峡永久船闸混凝土施工温控技术J.水力尾水塔体混凝土衬砌为业主提供的商品混凝3齐建飞.三峡船闸混凝土温度控制J.水利水电技术.2004.35土,混凝土施工2006年5月l0月份为高峰期,在(7).浇筑过程中对人仓温度进行了检测,其范围在l84张风周述达I李世溪,等.彭水地下电站变顶高尾水隧洞设22C7k_.N,寰要要时工作李ifJ誊:洞新型结构选择.人民长江.面气温在2528之间,个别时间达到29.,一一.混凝土施工过程中预埋了JDC一2型电子测温景洪水电站升船机竖井钢衬安装被评为样板工程日前,景洪建管局组织参建4方联合验收,升船机3号100%进行检测,探伤一次合格率达99.8%,各项安装指标均和l5号竖井钢衬安装评定为样板工程.达到样板工程的质量标准.景洪建管局坚持高标准,严要求,不断提高工程质量,在几年来,景洪电站积极开展样板工程创建,评比,奖励升船机竖井钢衬安装过程中,通过组织,协调,督促,服务等活动.目前,共评出12个样板工程,推动了景洪电站工程手段建立科学的管理制度,加强科学管理,严格施工工艺,3质量的稳步提升.号和15号竖井钢衬内壁园半径控制在正负7nn以内,中心(摘自澜沧江水1)2010年总第259期)偏差小于4mm,中心轴线垂直度小于6mm,安装环缝按.;.H.H.H.H.H十.呻啊.H.H.H.H._.H.H.H.H.H.H.H.-.H.H.H?H?-?H-_?卜?H?H?卜?-?卜_H-_.斗-I?H?H?H-H?H.H小湾电厂机房环境监测系统正式投入使用