云河水库大坝设计施工特点与温控措施选择

夏井如　毛海河　冀　飞

(1.北京金河水务建设有限公司，北京　102206；2.汉中市水利水电建筑勘测设计院，陕西 汉中　723000)



云河水库大坝设计施工特点与温控措施选择

夏井如1毛海河1冀飞2

(1.北京金河水务建设有限公司，北京102206；2.汉中市水利水电建筑勘测设计院，陕西 汉中723000)

【摘要】云河水库大坝在设计与施工上考虑了碾压混凝土快速施工和连续上升的特点，施工过程采取机械化、专业化、程序化、标准化的措施，浇筑过程做到了快速入仓、平仓、碾压、铺浆、振捣。高温季节施工选择的温控措施在技术和经济上都是适宜的，“小温差，早冷却，慢冷却”的预埋冷却水管通水降温方法满足了坝体内降温防裂的需要。

【关键词】云河水库；碾压混凝土；施工技术；温控措施；特点

1　工程概况

云河水利水电枢纽工程位于陕西省汉中市南郑县西南40km的两河镇炉河坝，是从云河龙门垭(即漾家河上段)筑坝引水向涟水河红寺坝灌区补水并结合发电的Ⅳ等小(1)型工程。水库总库容984万m3，安装3台800kW水轮发电机组。

工程于2014年12月15日开工，计划于2017年5月4日竣工，总工期860天。

水库大坝设计为混凝土重力坝，最大坝高63m，坝长146.4m，坝顶宽7m，顺水流方向最大底宽56.5m。大坝共分为6个坝段，其中溢流坝段长52m，布设5孔8m开敞式溢流表孔。溢流坝顶高程884.40m，非溢流坝段高程893.00m。

大坝混凝土总量18.78万m3，其中碾压混凝土14万m3、常态混凝土4.78万m3,碾压混凝土占坝体混凝土总量的74%。

坝址以上地区地势较高，夏季炎热，冬季阴冷，多年平均气温14.2℃，极端最高气温36.6℃，极端最低气温-8℃，年平均降水量1500mm以上，7—9月降水量占全年降水量的56.9%。

2　大坝设计与施工特点

云河水利水电枢纽工程由汉中市水利水电建筑勘测设计院设计，在大坝设计与施工上有以下特点：

a.大坝全长146.4m，设5道横缝，6个坝段。从左至右1、 2号坝段为左岸挡水坝段，长47.70m，3、4号坝段为中部溢流坝段，长度为26m×2=52m，5、6号坝段为右岸挡水坝段，长46.70m。

b.整个坝体在施工中，5道横缝全部采用诱导缝，由自制切缝机切缝，使坝体碾压混凝土施工可以通仓整体碾压，减少了碾压混凝土施工仓面和横缝立模面积，降低了施工难度，加快了施工进度。

c.坝体灌浆廊道与排水廊道合二为一，施工单位提出现浇混凝土廊道内模采用混凝土模板，以加快廊道施工进度。设计方案最终确定廊道顶拱采用预制方式、墙体和弯道部位采用普通模板现浇形式，对加快施工进度、减少施工难度起到了很大作用。顶拱调整为现场预制方式施工，为预防2015年4月1日百年不遇的突发洪水、降低施工期安全风险，并确保在2016年主汛期(7—9月)前大坝浇筑到防洪安全高度，赢得了宝贵时间。

d.经设计方同意，大坝左右岸接坡处将传统的常态混凝土改为直接采用变态混凝土与岸坡基岩相接。减少了仓面混凝土品种，提高了混凝土生产效率，加快了施工进度。

e.碾压混凝土仓内采用装载机转运铺料技术，有效解决了骨料分离后需要大量人工辅助拌和均匀的问题，同时提高了平仓机的平仓效率和仓内混凝土的消化能力，加快了碾压混凝土施工速度，确保了碾压混凝土的施工质量。

3　大坝混凝土施工配合比

云河水库大坝混凝土配合比设计由中国水利水电建设集团第十五工程局有限公司科研设计院受施工单位合同委托进行，历时6个月完成。碾压混凝土配合比见表1。

表1　云河水库大坝碾压混凝土施工配合比　单位：kg/m3

4　大坝混凝土施工

碾压混凝土施工系统性强，配合工序多，在每次开仓前必须做好技术交底和施工准备工作，施工过程中需做到相互协作配合以保证快速入仓、平仓、碾压、铺浆、振捣的工艺流程，实现仓面铺平、碾压连续化、操作技能专业化、指挥管理程序化、操控数值标准化。

4.1碾压混凝土施工

云河水库大坝碾压混凝土铺料采用平层通仓法进行，最大浇筑仓面面积2726m2，在大坝高程857.30m处。单层30cm厚混凝土浇筑量约840m3。坝体每仓浇筑升程按施工方案为3m，截至目前，最大浇筑高度4.9m，最小浇筑高度3.0m。

碾压完成后，按10m×10m网格布点，使用HS-5001EZ型核子密度仪检测混凝土表观密度和相对密度。碾压混凝土设计表观密度不小于2400kg/m3，设计相对密度指标：坝体外部混凝土达到98%以上，坝体内部混凝土达到97%以上。

4.2变态混凝土施工

变态混凝土主要用于大坝上下游部位、岸坡接坡部位、止水及廊道周边部位等。变态混凝土施工按碾压混凝土34cm铺料厚度铺设拌和料，人工刻槽4道；槽宽20cm、深15～20cm，刻槽距模板10～15cm，两道沟槽间距不大于20cm。人工提浆按碾压混凝土体积的5%加浆，为确保加浆准确，经计算加浆量如下：宽×高×长=1.5m×0.3m×1.0m的加浆数量为42kg，使用带重量标尺的专用桶加浆。

加浆完毕采用插入式振捣，加浆自搅拌到铺洒、振捣需在1h内完成。使用N-86高频振捣器，间隔50cm、距离模板20cm进行振捣，以混凝土表面泛浆不排气泡为标准。仓面加浆系统由高速搅拌机、1m3贮浆罐、输浆泵与输水、输浆管路等组成。

4.3混凝土层间结合质量的保证措施

碾压混凝土防渗效果的好坏主要取决于碾压混凝土层面结合质量的好坏，根据规范、碾压混凝土室内和现场试验成果，确定云河水库大坝混凝土在不同季节碾压层面允许间歇时间控制标准和不同层面施工处理方法，见表2。

表2　云河水库碾压混凝土层面间歇时间控制标准　单位：h

为保证碾压混凝土层面结合质量，必须严格执行表2的碾压混凝土层面间歇时间控制标准。严禁违章指挥、违章操作，对超过上述标准而未采取正确措施者，一经发现除立即停工整改外，还要承担现场违章责任和材料损失费用。

4.4降雨条件下碾压混凝土施工措施

雨天施工时，由质量部门负责加大降雨量观测频率，每隔10～30min向施工技术部门报告一次降雨量测量结果。当降雨强度小于1mm/20min (即3mm/h)时，采用运输车辆覆盖、仓面覆盖、混凝土拌和物VC值取上限值等措施，继续施工；当降雨强度大于1mm/20min(即3mm/h)时，立即停止混凝土拌和，并迅速完成尚未进行的铺料、平仓和碾压作业。对刚碾压的混凝土仓面采取苫盖措施并及时排除仓面积水。

4.5高温条件下碾压混凝土施工技术手段

在高温季节进行碾压混凝土施工时，项目部按照汉中市水利水电建筑勘测设计院2016年3月颁布的《南郑县云河水利水电枢纽工程大坝混凝土施工技术要求》，结合多年工程经验，特别是自2006年6月以来与中国水利水电科学研究院结构材料研究所多次合作经验，使用“结构多场仿真与非线性分析软件”(SAPTIS)，仿真计算了云河水库大坝混凝土结构浇筑期间温度场、温度应力，包括模拟坝体混凝土的分层浇筑、水化热温升、混凝土的硬化过程、温度应力、徐变等。据此制定出技术可行经济合理的《云河项目部碾压混凝土施工温度控制方略》，方略对有效降低各种入机原材料温度，降低拌和物出机温度、入仓温度、浇筑温度，有效控制拌和物浇筑后由于水泥水化热导致混凝土坝体温度积聚升高与扩散可能造成的内外温差超过混凝土允许拉伸变形能力进而导致坝体表面开裂，给出了系统性的技术解决方案。

5　降低混凝土坝体温度的施工保证措施

在国内水利水电工程实践中，“全年全坝预冷混凝土浇筑、全过程制冷水冷却、全年保温养护”、“小温差，早冷却，慢冷却”的温控方法得到了普遍认可和应用，为大体积混凝土的温控防裂提供了强有力的技术支持。

5.1一般性措施降低混凝土坝体温度

项目部编制的碾压混凝土温度控制方略中的措施包括：ⓐ加高骨料存放高度低温取料；ⓑ骨料遮阳防晒；ⓒ水泥与粉煤灰降温使用；ⓓ运输车与拌和物遮阳防晒；ⓔ混凝土仓面多点位喷雾降温；ⓕ碾压层面遮阳防晒低温隔热；ⓖ预埋冷却水管通水降温；ⓗ使用风冷低温骨料；ⓘ使用超低温度拌和水(4℃以下)。

其中预埋冷却水管通水降温、使用风冷低温骨料、使用超低温度拌和水是高温地区的工程项目为保证高温时段碾压混凝土连续不间断浇筑，保证满足设计规定的混凝土温度控制指标，被施工方广泛使用于混凝土、碾压混凝土工程施工中。

采用冷却水(如果使用制冷水)、风冷骨料、超低温拌和水必须使用制冷设备或制冷机组，需要较高的设备与附属设施投入以及当地供电系统资源保障，费用占工程混凝土造价总额的比重较高，施工单位应给予高度重视，经综合评估后慎重决策。

5.2预埋冷却水管与制冷降温措施选择条件

高温季节碾压混凝土施工，普通温控措施例如上述ⓐ～ⓕ作用有限，无法从根本上解决混凝土温度超标失控的问题。混凝土坝体内埋设冷却水管通水降温是降低混凝土坝体温度的有效措施之一，项目部根据计算结果选择了预埋冷却水管通水降温的措施。利用云河5—9月11～18℃的河水，可以确保满足设计规定的混凝土温度控制指标。

预埋冷却水管通水降温与风冷骨料、制冷水拌和、制冷水冷却措施相比，具有设备与操作简单、降温效果明显、投资少、对供电系统要求低、性价比高的突出优势。制冷设备降温效果虽然最佳，但造价很高，设备与临建投资大，操作专业性强，要求供电资源稳定，耗电较大。

6　结　语

云河水库大坝在设计与施工上考虑碾压混凝土快速施工和连续上升的特点，采取机械化、专业化、程序化、标准化的有力施工措施，浇筑过程做到了快速入仓、平仓、碾压、铺浆、振捣。高温季节选择的温控措施经过实践证明在技术和经济上都是适宜的，“小温差，早冷却，慢冷却”的预埋冷却水管通水降温方法满足了坝体内降温防裂的需要。

参考文献

[1]汉中市水利水电建筑勘测设计院.南郑县云河水利水电枢纽工程大坝混凝土施工技术要求[R],2016.3.

[2]北京金河水务建设有限公司南郑县云河水利水电枢纽工程BT项目施工项目部.南郑县云河水利水电枢纽工程大坝混凝土施工方案[R],2016.3.

[3]DL/T 5144—2001水工混凝土施工规范[S].北京：中国电力出版社，2001.

[4]DL/T 5112—2009水工碾压混凝土施工规范[S].北京：中国电力出版社，2009.

[5]DL/T 5433—2009水工碾压混凝土试验规程[S].北京：中国电力出版社，2009.

DOI:10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2016.07.018

中图分类号：TV52

文献标识码：B

文章编号：1673-8241(2016)07- 0062- 04

Yunhe Reservoir dam design construction features and choice of temperature control measures

XIA Jingru1, MAO Haihe1, JI Fei2

(1.BeijingGoldenRiverWaterResourcesandHydropowerConstructionGroupCo.,Ltd.,Beijing102206,China；2.HanzhongWaterResourcesandHydropowerConstructionSurveyandDesignInstitute,Hanzhong723000,China)

Abstract:The characteristics of RCC rapid construction and continuous rising are considered for the design and construction of Yunhe Reservoir dam. Mechanized, specialized, procedural and standardized measures are adopted in the process of construction. Rapid warehousing, closeout, rolling, pavement and compaction are achieved during the casting process. Temperature measures selected for construction in high temperature season are feasible in the aspects of technology and economy. The embedded cooling water pipe water-feeding cooling method with ‘small temperature difference, early cooling and slow cooling’ meets the demand of cooling and preventing cracks in the dam.

Key words:Yunhe Reservoir; RCC; construction technology; temperature control measures; characteristics