尤 林，胡 筱

(中國水電顧問集團成都勘測設計研究院，四川 成都 610072)

1 工程概況

溪洛渡水電站位于四川省雷波縣和云南省永善縣交界的金沙江下游河道上，是金沙江下游河段規(guī)劃的第3個梯級。電站開發(fā)任務以發(fā)電為主，兼顧防洪，此外，尚有攔沙、改善庫區(qū)及壩下河段通航條件等綜合利用效益。水庫正常蓄水位600m高程，死水位540m高程，汛期限制水位560m高程，總庫容126.7億m3，調(diào)節(jié)庫容64.6億m3，具有不完全年調(diào)節(jié)能力。電站裝機容量13 860MW(18×770MW)，多年平均發(fā)電量575.5～640.6億kW·h(近期～遠景)。

電站擋水建筑物采用混凝土雙曲拱壩，壩高285.5m，基本體形拱冠頂厚14m，拱冠底厚60m，最大拱端厚64m，混凝土方量約588萬m3。

2 溫控基本資料

2.1 氣象、水溫資料

壩址區(qū)屬中亞熱帶季風氣侯區(qū)，干濕季分明。每年5～10月為雨季，氣溫高，空氣濕潤，降水多，日照充足；每年11～翌年4月為旱季，空氣干燥，少雨，日照多。壩區(qū)氣溫、水溫資料見表1。

2.2 混凝土分區(qū)及其性能參數(shù)

溪洛渡大壩混凝土分區(qū)主要根據(jù)拱壩靜動應力大小范圍及分布規(guī)律，按抗壓強度等級進行混凝土基本分區(qū)設計，并結(jié)合壩體附屬建筑物布置和結(jié)構要求，對壩體混凝土分區(qū)進行細化為A、B、C三種強度等級的混凝土區(qū)(A區(qū)C18040、B區(qū)C18035、C區(qū)C18030)?；炷猎O計指標要求見表2，分區(qū)示意圖見圖1。

表1 溪洛渡壩區(qū)氣溫、水溫資料

2.3 大壩分縫及接縫灌漿

溪洛渡大壩不設縱縫，共設30條橫縫，將大壩分為31個壩段，橫縫平均間距約為23m，混凝土以通倉澆筑方式為主，橫縫布置平面圖見圖2。河床壩段底部基礎擴大區(qū)分縫為壩體橫縫的自然延伸；在岸坡壩段尖角部位并縫設計中，陡坡壩段采用平折縫結(jié)構形式，緩坡壩段采用水平并縫形式，且在并縫部位設置并縫限裂鋼筋。岸坡壩段并縫形式見圖3。

為使拱壩形成整體受力結(jié)構，在大壩橫縫內(nèi)設球面鍵槽，并埋設灌漿系統(tǒng)進行接縫灌漿，接縫灌漿灌區(qū)基本高9m。

表2 溪洛渡大壩混凝土設計指標要求

圖1 溪洛渡大壩混凝土分區(qū)示意

圖2 溪洛渡大壩橫縫布置平面示意

圖3 溪洛渡大壩岸坡壩段并縫結(jié)構示意

3 溫控與防裂

溪洛渡大壩混凝土溫控遵循早冷卻、緩慢冷卻、小溫差梯度的溫控思想，開展溫控過程設計，制定合理的溫控防裂標準，采取全面的溫控措施，確保大壩混凝土抗裂安全系數(shù)Kf≥1.8。

3.1 穩(wěn)定溫度場

根據(jù)溪洛渡水庫水溫數(shù)值計算分析及二灘水庫實測得到的分布規(guī)律，擬定的各高程平均穩(wěn)定溫度場見表3。

3.2 封拱溫度

在大壩穩(wěn)定溫度場基礎上，結(jié)合壩體結(jié)構需要、應力分布規(guī)律，同時考慮混凝土施工水平，確定的封拱溫度見表4。

3.3 溫控標準

(1)自由區(qū)和約束區(qū)劃分。溪洛渡大壩混凝土溫控分自由區(qū)和約束區(qū)進行。約束區(qū)：基礎面以上高度為0.4L(L為澆筑塊長邊最大長度，下同)的壩體區(qū)域；齡期超過28d的老混凝土以上高度0.2L的壩體區(qū)域；孔口上下15m范圍內(nèi)的壩體區(qū)域。自由區(qū)：除約束區(qū)以外的壩體區(qū)域。

(2)基礎溫差控制標準。大壩混凝土約束區(qū)、自由區(qū)基礎容許溫差控制標準見表5。

(3)上下層溫差、內(nèi)外溫差限制?；炷辽舷聦訙夭羁刂疲斃匣炷廖挥诩s束區(qū)時，上下層溫差為≤15℃；老混凝土位于自由區(qū)時，上下層溫差為≤18℃?；炷羶?nèi)外溫差控制為≤16℃。

(4)最高溫度限制。大壩混凝土容許最高溫度為27℃。

(5)相鄰壩段高差限制?；炷潦┕ぶ幸蟾鲏味尉鶆蛏仙?。相鄰壩段高差原則上不大于12m；相鄰壩段澆筑時間的間隔宜小于28天；整個大壩最高和最低壩塊高差控制在30m以內(nèi)。

(6)懸臂高度限制。410m高程以下懸臂高度應控制在80m以內(nèi)，410m高程以上孔口壩段允許懸臂最大高度≤50m，非孔口壩段允許懸臂最大高度≤60m。

(7)分期冷卻。為將施工期混凝土溫度降低至封拱溫度，根據(jù)拱壩混凝土溫控防裂特點，分一期冷卻、中期冷卻、二期冷卻進行混凝土冷卻降溫?；炷练制诶鋮s降溫過程見圖4。

一期冷卻約束區(qū)目標溫度20℃，自由區(qū)目標溫度22℃。封拱溫度為12℃、13℃的灌區(qū)，中期冷卻目標溫度為16℃；封拱溫度為16℃的灌區(qū)，中期冷卻目標溫度為18℃。二期冷卻目標溫度即封拱灌漿溫度。

同時要求混凝土澆筑層按自下而上順序分已灌區(qū)、灌漿區(qū)、同冷區(qū)、過渡區(qū)和蓋重區(qū)等五區(qū)進行溫度控制。通過各期冷卻降溫及控溫時間協(xié)調(diào)，確保接縫灌漿時上部各區(qū)混凝土形成合適的溫度梯度，以減小溫度應力，防止出現(xiàn)開裂。溫度梯度控制示意見圖5。

表3 拱壩各高程平均穩(wěn)定溫度

表4 溪洛渡拱壩封拱溫度方案 ℃

圖4 溪洛渡大壩混凝土分期冷卻降溫過程示意

圖5 溫度梯度控制示意

分 區(qū)壩 段容許溫差/℃約束區(qū)河床壩段:7～2215陡坡壩段:1～6、23～3114自由區(qū)全部壩段:1～3120

3.4 溫控防裂措施

(1)混凝土澆筑溫度?；炷脸鰴C溫度要求控制在：高溫季節(jié)7℃和低溫季節(jié)9℃；混凝土入倉溫度要求控制在：高溫季節(jié)9℃和低溫季節(jié)11℃；混凝土澆筑溫度要求控制在12℃。

混凝土澆筑盡量避免高溫時段，充分利用低溫季節(jié)、早晚和夜間低溫時段。當澆筑倉內(nèi)氣溫高于23℃時，要求進行倉面噴霧至混凝土終凝。噴霧直徑應控制在40～80μm，以防止混凝土表面泛出水泥漿液。同時，混凝土澆筑溫度在任何季節(jié)都不低于5℃。

(2)混凝土澆筑層厚及間歇期控制?；炷翝仓雍褚话悴捎?m，河床壩段約束區(qū)局部可采用1.5m；岸坡壩段倉面寬度小于5m的情況下，可適當加大澆筑層厚。

混凝土澆筑應保持連續(xù)性，其間歇期最小為5d，最大不超過28d。在滿足最小間歇時間的前提下，盡量縮小間歇期；若超過允許最大間歇時間，則老混凝土以上混凝土的溫控標準按該壩段約束區(qū)混凝土的溫控標準進行溫度控制。

(3)混凝土通水冷卻?；炷晾鋮s水管采用HDPE塑料管和鋼管，其鋪設部位及水管間布置參數(shù)和使用部位見表6。

為適應壩體通水溫度變化要求，設兩套冷卻供水系統(tǒng)，一套冷卻水溫為8～10℃，一套為14～16℃?；炷镣ㄋ鋮s要求見表7。

(4)混凝土養(yǎng)護和保溫。混凝土終凝后開始養(yǎng)護和保溫。澆筑倉面采用流水或覆蓋持水材料，使表面保持濕潤狀態(tài)；高溫季節(jié)，可同時采用倉面噴霧進行養(yǎng)護；上、下游壩面及橫縫面、孔洞周邊采用5cm、3cm厚聚苯乙烯泡沫塑料板進行全年隔熱保溫。

表6 溪洛渡大壩混凝土冷卻水管布置參數(shù)

表7 溪洛渡大壩混凝土通水冷卻

4 結(jié) 語

通過對溪洛渡大壩混凝土溫控防裂研究，筆者有如下體會：

(1)詳盡的收集基本資料，通過計算分析，結(jié)合相關工程經(jīng)驗，確定正確的穩(wěn)定溫度場，制定合理的封拱溫度。

(2)混凝土溫控應遵循早冷卻、緩慢冷卻、小溫差梯度的思想，積極開展混凝土溫控過程設計。

(3)混凝土澆筑要遵循短間歇均勻連續(xù)上升的原則，盡量避免長間歇澆筑。

(4)制定合理的溫控防裂標準，采取全面的溫控措施，確保大壩混凝土抗裂安全。

(5)施工過程中精細化管理，出現(xiàn)問題積極分析，處理方案及時落實。

[1] DL/T 5346-2006《混凝土拱壩設計規(guī)范》[S].北京：中國電力出版社.2007.

[2] 水工設計手冊：第五卷 混凝土壩[M].北京：中國水利水電出版社.2011.