高寒地区高拱坝筑坝技术

2021年第40卷第1期·DWRHE水利水电工程设计高寒高纬度复杂条件下高混凝土拱坝筑坝材料选择张秀崧李海涛高强摘要在高寒高纬度复杂条件下修建高混凝土拱坝，对混凝土材料的综合性能提出了更高要求，特别是在混凝土骨料线膨胀系数大、粉煤灰高钙、水泥低镁等不利条件下，通过对筑坝原材料的合理选择，优化混凝土配合比，以提高混凝土的高强高抗裂性能。

研究成果为今后类似工程提供了更多有益的参考和借鉴。

关键词高寒高纬度高强抗裂自身体积变形中图分类号TV4文献标识码B文章编号1007-6980（2021）01-0001-03作为清洁可再生资源，水资源的开发利用得到了世界各国的高度重视。

随着我国经济的飞速发展，保障水资源安全及开发利用的重点向青藏高原及西北高寒高纬度地区倾斜，从而带动西部经济的发展。

高寒高纬度复杂气候条件下修筑高混凝土拱坝，在我们国内尚无先例，高拱坝混凝土抗裂特性，对混凝土大坝的筑坝材料、筑坝技术、温度控制和施工方法提出了更高的要求。

特别是高强、高耐久性、高极限拉伸、低热、低弹、低自身体积变形混凝土配制，需结合工程实际做进一步精细研究。

1工程概况某工程拦河坝为混凝土抛物线双曲拱坝，坝高240m，总库容为17.49亿m³，总装机670MW，为大（1）型水利水电工程。

坝顶全长790.5m，弧高比3.294，坝顶中心角94.04°，最大中心角94.04°，坝顶宽14m，最大坝高处坝底厚65.0m，厚高比0.271。

工程位于北纬48°区，气候干燥，多季风，紫外线辐射强。

夏季干热，冬季严寒，降水量小，蒸发量大，昼夜温差大，气温年变幅悬殊。

工程区多年平均气温为2.8℃，最冷月均气温-17.3℃。

最高36.6℃、最低-45℃、极端温差81.6℃，日温差大于20℃的超过120d。

据工程经验，海拔高度每上升100m，年均温降低0.57℃，纬度每升高1°，年均温降低0.63℃。

企业研发项目总结报告-高寒地区中型混凝土坝防裂施工技术研究一、立项的背景与意义（1）背景。

千丈岩水电站工程是一座以发电为主，同时兼顾农田灌溉、人畜饮水和城市防洪等功能的具有综合效益的水利水电工程。

工程总装机3.67万KW，年发电量12170万KW.h。

本工程坝址位于巫山县庙宇镇红椿乡放马村阴湾河上游海拔1650m～1750m的高寒地区，水库正常库容369万m3，总库容405万 m3，拦河坝为双曲混凝土薄拱坝结构，坝顶宽3m，坝底宽18m，坝高65.5m，坝长178m。

坝体由8条横缝分成9个坝段，坝体浇筑材料均为C9020W6F150三级配混凝土，浇筑层厚2m。

由于坝址位臵海拔高，常年平均气温及最低气温均较巫山县城低7～10℃，据2011～2013年施工阶段的实测气温资料：坝址平均气温9.76℃，极端最高温度31℃，极端最低温度-8℃。

在这样的气温条件下，大体积混凝土浇筑的温度及防裂控制技术与常规温控防裂技术有一定差别，其操作性和可行性都有着不同的要求。

其混凝土温控防裂技术的独特性就尤为重要。

（2）意义。

拱坝混凝土施工技术在我国水电施工中应用比较广泛，混凝土裂缝对工程质量、外观有较大的影响，而在高寒地区混凝土的温度控制及防裂技术因其独特性，其温度控制及防裂技术研究有助于本工程质量、节约投资，对今后在相近地形气候条件下混凝土拱坝温度控制及防裂施工技术具有很大的参考、借鉴的价值。

二、项目实施的主要内容研究和分析高寒地区中型混凝土拱坝混凝土温度控制及防裂施工技术。

主要内容具体如下：（1）第一阶段：2011年3月～11月，进行气温、水温等数据的测量及往年这方面的数据收集，根据实际的气温、水温数据进行混凝土热工计算，冷却通水计算等，编制初步的结合本地区独特气候条件的《混凝土冬季温控防裂措施》及《混凝土夏季温控防裂措施》。

（2）第二阶段：2011年12月～2012年4月，根据已经编制的初步《混凝土冬季温控防裂措施》的具体内容，将其落实到该时段冬季混凝土的实际施工中去。

高寒地区碾压混凝土筑坝技术在龙首水电站的应用龙首水电站是国家电力公司《高寒地区碾压混凝土高拱坝筑坝技术研究》重点科技攻关项目的依托工程之一,该题通过龙首水电站的建设,在科研、设计、施工和运行管理上取得了丰硕的成果。

1龙首水电站的工程特点龙首水电站地处西北高寒、干燥地区,典型的西北大陆性气候。

其气候、地形、地质、原材料等条件,给工程建设增加了相当的难度,再加上电站装机规模不大,建设单位对技资控制要求很严;因此,与大工程相比,在实施的具体做法上有相当大的差异。

任何一样设计,除了首先必须考虑可靠性和可行性外,均必须考虑实施的成本;而且这些都必须以保证工程施工质量为前提。

1.1地域、气候条件龙首水电站位于张掖市境内的黑河干流上,处于西北内陆腹地,大陆性气候,夏季酷热,雨量稀少,蒸发强烈;冬季严寒,冰期长达4个月之久。

据统计,该区多年平均降水量为171.6mm,多年平均蒸发量为1378.7mm,年平均气温8.5℃,绝对最高气温37.2℃(实际近几年已接近40℃),绝对最低气温-33℃,最大冻土深度1.5m。

该电站地处海拔1700m以上,每年11月中旬河流开始流冰,1月至2月底封冻,春季流冰在3月底结束,最大岸冰厚度1.1m,最大河冰厚度0.8m。

按1948-1962年气象统计分析资料T≥5℃出现天数为150d,0℃≤T＜5℃为106d,-3℃≤T＜O℃为80.5d,-5℃≤T＜-3℃为60.9d,-10℃≤T＜-5℃为21.0d,T为多年平均气温。

其气温还具有早晚、自昼温差大的特点,对日照反应异常明显,一天最大温差可高达20多℃。

坝址区附近具有风大的特点,除1952年发生过10级风,历年最大风速为17m/s,多年平均风速按月份分布,为1.5-3.2m/s。

黑河是甘肃河西地区最大的一条内陆河,发流域面积的69000km2,工程控制流域面积10009km2,多年平均径流量为15.98亿m3,多年平均流量50.4m3/s。

高寒地区拱坝混凝土温控防裂控制技术研究摘要：本文主要分析了高寒地区拱坝混凝土施工特点，并提出从混凝土原材料、混凝土配比、混凝土浇筑养护等进行温控防裂控制，确保混凝土浇筑质量。

关键词：高寒地区；拱坝混凝土；温控防裂控制技术混凝土施工过程中，很容易出现水热化现象，由于高拱坝混凝土面积比较大，混凝土内部散热速度慢，外部散热快，混凝土硬化过程中，很容易形成混凝土裂缝。

因此，加强高寒地区高拱坝混凝土温控防裂技术的研究，对促进我国西部水利工程的建设和发展具有重要意义。

1.拱坝结构特点拱坝结构是建立在峡谷中的拦水坝，修建成水平拱形，凸面向上，两端紧贴峡谷壁的拱形挡水建筑物，它通过拱的作用将水压传给河谷两岸的基岩，具有良好的抗震性能、抗压强度、泄洪能力、超荷载能力。

拱坝结构剖面比较薄，特殊的几何构建使得坝体对建筑物材料的抗压强度和防渗性能要求比较高，这给拱坝混凝土施工增加了一定的难度。

由于拱坝坝身不需要设置永久伸缩缝，所以温度变化和基岩对坝体承受应力的影响比较大，在设计的时候需要考虑到基岩变形和温度变化。

2.高寒地区拱坝混凝土温控防裂控制技术2.1工程概况拉西瓦水电站位于青海省贵德县，是黄河上游最大的水电站，桩基容量达到了420万千瓦时，平均发电量为102.23亿千瓦时，总库容达到了10.56亿立方米。

该水电站的主要功能是发电为主，枢纽建筑物为双曲薄壁拱坝，由泄水、引水以及地下厂房构成，水电站的最大坝高为250米，坝顶宽度为10米，坝顶高为10米，拱端最高宽达到55米，是我国高寒地区最高的薄拱坝。

下图为拉西瓦水电站枢纽总平面布置图：2.2拱坝混凝土温控防裂施工特点拉西瓦水电站属于青藏高原地区，海拔平均高度达到了2000米，年气候温度变化达到了12.5℃，平均气温低于7℃。

由于年气温变化大，混凝土保温控制要求比其他地区要求更高严格。

青藏高原最低起源达到-24℃，最高气温达到39℃，温差最高可达62.5℃。

整个施工现场的气候比较寒冷，地表平均气温只有10℃，气温骤降现象平凡，最高可达13次，降温幅度达到16.8℃。

随着人类社会的不断发展，能源的需求量也在不断增加。

然而，能源的开发与利用需要一定的条件与环境，而超高拱坝则是水电能资源开发过程中非常重要的能源工程之一。

而在严寒地区，超高拱坝的建设面临着许多困难与挑战，尤其是地质问题。

本文旨在对严寒地区超高拱坝的关键工程地质问题进行分析，并针对这些问题进行探讨。

1. 背景概述超高拱坝是指高度超过200 米以上的大坝型式，这种大坝型式通常具有较高的安全性、稳定性和耐久性，能够承担大规模的水利工程和水电站建设。

严寒地区指的是环境温度极低、寒冷严重的地区，这种地质环境对于超高拱坝的建设和运维都会带来很大的挑战。

2. 严寒地区超高拱坝的关键工程地质问题( 1)溶洞、岩溶和滑坡等地质灾害的困扰严寒地区常年冰冻，表层土壤结构较为紧密，但由于大地运动、地震、生物作用等自然因素，下面深层土层往往是破碎的岩体，这样就会产生许多地质灾害，如溶洞、岩溶和滑坡等。

( 2)冰川作用和冰碛作用的影响在严寒地区，常年冰雪覆盖，冰川和冰碛是造成地质灾害的主要原因。

这些作用对于超高拱坝的建设及维护会产生很大的影响，并加剧拱坝老化的速度。

( 3)寒区土壤和岩石的低膨胀性由于严寒地区的气候条件或自然环境，那里的土壤和岩石具有较低的膨胀性，因为低温和干燥使土壤和岩石体积的变化非常小，但这样也造成了工程施工难度较大，容易产生裂缝和疏松现象，会对拱坝导致变形和破坏。

(4)冰川侵蚀和冻-融循环的影响在严寒地区，由于大坝用水处的温度和上游山地的基岩温度差异，水会渗入基岩中并通过冻-融循环，不断侵蚀和破坏基岩，对超高拱坝的安全性构成很大的威胁。

3. 解决严寒地区超高拱坝的关键地质问题的对策针对以上地质问题，可以采取以下措施：( 1)开展细致的地质勘探和评估在设计和建设超高拱坝之前，必须开展全面的地质勘探和评估，以充分了解区域内的地质环境，发现区域内可能出现的地质灾害，为超高拱坝的安全建设和运行提供有效的依据。

( 2)提高工程的维护水平超高拱坝的维护工作非常艰巨，但对于降低地质风险和保持大坝稳定性至关重要。

高寒地区高拱坝冬季混凝土浇筑质量控制本文对高寒地区拉西瓦水电站高拱坝混凝土冬季施工过程中采取的措施进行阐述，提出了一些高寒地区高拱坝混凝土冬季施工中保证浇筑质量的施工方法。

标签：高寒地区；冬季施工；混凝土；质量措施1、概述拉西瓦水电站坝体结构型式为双曲拱坝，坝高250m，坝顶宽10m，拱冠处最大底宽49.0m，是我国高寒地区最高的薄拱坝。

电站位于我国西北高寒地區，地处中纬度内陆高原，属典型的大陆性气候。

当年11月初至次年3月中旬为冬季施工期，冬季极端气温低、干燥而且昼夜温差大，寒潮出现频繁多年平均10.2次，年冻融循环次数最大117次，日温差大于15℃的天数全年平均190天，气候寒冷、干燥、多风，气温年变幅、日变幅较大，冬季施工期长。

2、混凝土运输保温温措施混凝土水平运输采用侧卸车、自卸汽车运输，侧卸车、自卸车车厢侧面均采用橡塑保温海绵封闭，顶口安装滑动式保温盖布，保温盖布在混凝土受料完成后，将其拉盖封闭，以此避免混凝土因热量损失而受冻，减少混凝土在运输过程中的热量损失。

垂直运输采用吊罐进行，针对用吊罐入仓的混凝土，为了减少混凝土的温度损失，吊罐四周用橡塑海绵保温，以确保混凝土入仓温度不低于8℃。

经过上述措施的现场应用，混凝土在运输过程中的热量损失被控制在1～2℃之间，入仓温度平均达到了9.2℃。

3、现场温控措施为实现混凝土施工中间环节温度控制提供理论依据。

拉西瓦水电站冬季现场混凝土成型施工表层温控采用蓄热法及综合蓄热法新工艺进行。

3.1 蓄热法施工拉西瓦工程坝址区每年10月下旬～翌年3月下旬，日平均气温低于5℃，大坝混凝土即进入冬季施工。

在低温期初期和末期视外界气温情况，采用蓄热法施工，模板采用外嵌5cm聚氯乙烯泡沫板的保温模板，混凝土顶面用保温被或聚氯乙烯卷材覆盖保温，以充分利用混凝土自身的水化热供给，同时掺用适当的外加剂，使混凝土缓慢冷却，在受冻前达到规范所要求的混凝土强度。

边角部位的保温层厚度为其它部位厚度的2～3倍，混凝土结构有孔洞的部位用棚布封堵进行挡风保温，防止冷空气对流。

高寒地区混凝土双曲拱坝聚苯乙烯永久保温板施工工艺简述【摘要】高寒地区高薄拱坝混凝土温控措施是国内目前研究比较广泛的的课题之一，拉西瓦水电站主坝的永久保温选择了聚苯乙烯保温板粘贴于主坝上下游面，并取得了良好的效果，在温控标准达到《黄河拉西瓦水电站温控技术要求》有关规定的同时，外观也有了很大的提高。

因此，该工艺具有在高寒地区同类工程中推广应用的意义。

1前言高寒地区高薄拱坝混凝土温控措施是国内目前研究比较广泛的的课题之一，高寒地区混凝土坝的温控是施工中保证混凝土质量的先决条件之一，拉西瓦水电站是处于高寒地区的高薄拱坝，最大坝高达到250m，如何在混凝土浇筑过程中控制好混凝土温度是最为重要的环节，综合考虑工程所处环境及当地气候等因素，拉西瓦水电站主坝的永久保温最终选择了聚苯乙烯保温板，并取得了良好的效果，在温控标准达到《黄河拉西瓦水电站温控技术要求》有关规定的同时，外观也有了很大的提高。

成功应用聚苯乙烯保温板施工工艺在国内高寒地区高薄拱坝尚属首次。

2聚苯乙烯保温板施工特点聚苯乙烯保温板工艺简单、可靠性高、施工成本低，主要特点有：2.1聚苯乙烯保温板施工简单，直接可以将其投入到施工场地，无需进行加工；2.2聚苯乙烯保温板施工工艺不占用混凝土浇筑的直线工期，施工干扰性小，无论是采用外贴还是内贴都可以保证施工进度和工程质量；2.3聚苯乙烯保温板投入的各项资源同比有所下降，在一定程度上节约了成本。

3聚苯乙烯保温板施工工艺原理大坝混凝土永久保温粘贴范围为坝前、坝后、电梯井等永久外露面混凝土，在低温施工期，－混凝土表面保护可减小混凝土表层温度梯度及内外温差，保持混凝土表面温度，防止产生裂缝，为达到这一目的，采取下列措施:拉西瓦工程大坝混凝土表面保温材料采用挤塑型聚苯乙烯（XPS），对冬季施工的坝体表面采用模板内贴的挤塑型聚苯乙烯板，对已浇筑完的混凝土面采用外挂式膨胀型聚苯乙烯。

3.1外挂式膨胀型聚苯乙烯即外贴法施工方法。

高原高寒地区工程施工技术在高原高寒地区进行工程施工是一项极具挑战性的任务。

由于高原高寒地区的气候条件和地理环境较为特殊，对工程施工的要求也更高，需要采取一系列特殊的施工技术措施才能确保工程的顺利进行。

本文将探讨高原高寒地区工程施工的特点、挑战和解决办法，从而为相关工程施工提供参考和指导。

一、高原高寒地区工程施工的特点1.气候条件苛刻，温度极低高原高寒地区的气候条件十分苛刻，冬季气温极低，常常在零下30摄氏度甚至更低。

这种极端的低温不仅对工程施工人员的健康造成严重威胁，还对施工材料的使用和施工质量产生极大影响。

2.气候多变，风雪频繁高原高寒地区的气候变化多端，风雪频繁。

大风、暴雪等极端天气对施工作业造成不小困难，加剧了工程施工的复杂性和难度。

3.地理环境复杂，交通条件艰苦在高原高寒地区，地理环境复杂，地形起伏大，施工场地可能处于高海拔地区，交通条件艰苦，施工材料和设备的运输非常不便，给工程施工带来很大的困难。

二、高原高寒地区工程施工的挑战1.材料选用及搅拌在高原高寒地区，施工材料的选择对工程施工至关重要。

建议使用适应寒冷环境的专用建筑材料,保障施工质量。

为避免因温度过低引起混凝土凝固时间过长，且珠凝土内的水分易受冻，造成强度降低，需要选择新型高效凝结剂，保证混凝土强度和凝固时间。

2.设备保障在高原高寒地区，施工设备的选择、保养和维护非常重要。

在选用施工设备时，需要选择适合在寒冷环境下使用的设备，并保证设备在使用过程中的正常运转。

另外，在使用过程中要加强设备的保养和维护工作，确保设备的正常使用，提高工程施工效率。

3.人员保护高原高寒地区的气候条件对施工人员的健康造成严重威胁，因此要加强对施工人员的防护和安全工作。

在施工现场要配备足够的防寒保暖装备，并加强对施工人员的健康管理，确保他们在极端的气候条件下也能保持健康和工作状态。

4.工程施工质量在高原高寒地区进行工程施工时，由于气候条件的影响，需要采取一系列措施，以保证工程的施工质量。

高海拔、高寒、多雨地区土石坝碾压沥青混凝土心墙施工高海拔、高寒、多雨地区土石坝碾压沥青混凝土心墙施工一、引言土石坝是世界上最常见的一种大坝形式，其主要由土石材料组成，其中心墙是土石坝的重要结构之一。

高海拔、高寒、多雨地区的土石坝施工面临着众多挑战，包括环境极端恶劣、气候变化频繁、施工周期长等等，而碾压沥青混凝土心墙技术被广泛应用于此类地区，其施工技术和注意事项对确保工程质量具有重要影响。

二、施工前的准备工作1. 建立合理的施工组织架构：要根据工程规模和地形地貌，合理划分施工区域，确定各个施工段的责任分工。

同时，建立清晰的沟通和协调机制，确保各个施工段的协同配合。

2. 确定施工工具和设备：考虑到地区特殊的环境条件，施工工具和设备的选择至关重要。

需要具备良好的适应性，能够在高海拔、高寒、多雨等恶劣环境下正常运行和发挥作用。

3. 开展前期勘察和试验：在施工前，要进行详细的勘察和试验工作，包括土石材料的性质、工程地质情况、地下水位等的调查，以及土石坝碾压沥青混凝土心墙的施工试验。

三、施工过程1. 土石材料的筛选和加工：根据前期勘察结果，选择合适的土石材料，并进行充分的加工和筛选，确保其质量和稳定性。

2. 心墙模板的制作：根据设计要求，制作心墙模板。

在高海拔、高寒、多雨地区的施工中，应选用防冻性能较好的材料，保证模板的稳定性和使用寿命。

3. 沥青混凝土的配制：根据设计要求和试验结果，配制合适的沥青混凝土。

在配制过程中，应注意控制好水泥的用量，确保混凝土的强度和稳定性。

4. 心墙的碾压施工：在选择施工机械时，应考虑到地区的特殊气候条件和施工环境。

碾压时，要保持适当的碾压速度和碾压压力，以确保沥青混凝土的密实度。

5. 确保施工质量：在施工过程中，要定期进行质量检查，确保心墙的质量达到设计要求。

特别需要注意的是，要密切关注施工过程中的温度变化，及时采取保温措施。

四、施工注意事项1. 合理安排施工时间：在高海拔、高寒、多雨地区施工时，应根据当地的气候条件合理安排施工时间。