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干热河谷地区高拱坝温度控制与研究

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1 干热河谷地区高拱坝温度控制与防裂研究 梁仁强 （长江勘测规划设计有限责任公司 湖北武汉 430010）

关键词：干热河谷 高拱坝 乌东德 温度控制 防裂措施 摘 要：本文在总结干热河谷地区高拱坝如二滩、小湾、溪洛渡、锦屏一级等工程的温度控制与防裂的经验和教训的基础上，分析了干热河谷地区高拱坝的温控防裂特点，结合乌东德工程对温度控制关键性参数进行了敏感性计算分析，提出了高拱坝全坝段全施工期均处于“约束状态”的温控理念，并对乌东德高拱坝温度控制标准、通水冷却、保温和养护等提出了明确的观点。 作者简介：梁仁强，男，高级工程师，主要从事水利水电工程施工组织设计工作。E-mail：liangrenqiang@cjwsjy.com.cn

Study of thermal control and crack prevention of high arch dam in dry-hot valley region LIANG Rengqiang (Construction and Design Department，Institute of Survey，Planning，Design and Research，Wuhan 430010，China) Keywords: dry-hot valley region, high arch dam, Wudongde, thermal control, crack prevention measures

Abstract: This article summarizes the experience of thermal control and crack prevention of high arch dam in dry-hot valley region, including Ertan, Xiaowan, Xiluodu, and Jinping-I Hydropower Station. On this basis, the features of high arch dam temperature control in dry-hot valley region are analyzed, and a comprehensive calculation and analysis has been done for the key parameter sensitivity of thermal control based on Wudongde arch dam. According to this, the thermal control concept that the whole dam section should be considered under restricted state in the whole construction period, is proposed, and some suggestions are given on the thermal control standard, pipe cooling, insulation, curing of Wudongde arch dam.

1 干热河谷气候特点 中国干热河谷气候带主要分布在西南地区，位于北纬23º00′~28º10′、东经98º50′~103º50′之间的金沙江、红河、怒江和澜沧江等流域，虽然不同流域干热河谷的气候存在一定的差异，但都具有气候炎热干燥、干湿季节分明的基本气候特征[1]。干热河谷地区旱季长达半年以上（11月~翌年5月），气候干燥；雨季持续时间较短（6月~10月）、降水量大，气候炎热。总体来看，干热河谷地区的气候变化较大，早晚温差较大，气温骤降频繁，河谷断面狭窄，局部风速大。 中国西南地区也是水电最富集之地，水能资源丰富，可开发水能资源占全国 2

的60%以上。西南地区河流两岸多高山、狭谷、岸坡陡峻，水流落差大，是建设高拱坝的理想坝址，如二滩水电站、小湾水电站、溪洛渡水电站、锦屏一级水电站和即将开工建设的乌东德水电站、白鹤滩水电站等均为240m以上的高拱坝。这几座电站均位于干热河谷气候带，这种气候对大坝混凝土浇筑来说，其有利的条件是：由于冬季气温较高，不存在冬季施工问题；其不利的条件是：昼夜温差大，气温骤降频繁，气候干燥，风速较大，容易使混凝土表面开裂；夏季白天日照强烈，混凝土温度控制难度大[2]。 2 高拱坝混凝土温度控制及防裂特点

2.1 通仓浇筑基础约束区应力高 高拱坝一般坝体较厚，底宽大，如240m高的二滩拱坝底宽55.7m、270m高的乌东德拱坝底宽46.26m、278m高的溪洛渡拱坝底宽61m、295m高的小湾拱坝底宽73m、305m的锦屏一级拱坝底宽63m。为满足拱坝的整体性，设计要求拱坝纵向不分缝，高拱坝底宽均超过拱坝设计规范规定的通仓长块(大于40m)的长度，底宽越大，约束系数越大，降温产生的基础约束应力也越大。 干热河谷地区冬季干旱少雨，河水多以高山融雪低温水为主，越靠近河流上游其最低水温也越低，如锦屏一级最低水温5.1℃，二滩最低水温7.9℃，乌东德最低水温8.0℃，小湾最低水温9.9℃，溪洛渡最低水温12.0℃[3]。低水温使得库底水也较低，上述5座高拱坝的计算库底水温在9.2℃～11.7℃之间，坝体底部混凝土稳定温度在13℃～16℃之间。为使高拱坝运行前产生有一定的预压应力，设计采取了较稳定温度低的低温封拱方式[4]。低温封拱有利于拱坝运行期温度应力的分布，但也带来施工期降温幅度大、基础约束区应力较高的不利情况。 2.2 全年灌浆全坝段处于约束状态

受悬臂高度的控制和满足坝体渡汛挡水的要求，高拱坝一般采用全年接缝灌浆的方式，为减少悬臂高度对坝体上升速度的制约，需要对较短龄期的混凝土采用低温水进行通水冷却，这样就形成了坝段内部垂直温度梯度，上层混凝土对下层混凝土的通水降温产生了类似基础约束区的温度应力[5-6]。若降温幅度大、速度快，非约束区混凝土也将产生较大的温度应力。 二滩拱坝在早期的施工中，有的接缝灌浆区出现了连续冷却太快的情况，一些部位甚至在不到28 天就被冷却到接缝灌浆温度。这种作法潜在的开裂风险非常高，此时混凝土还没有足够的强度，却要承受较大的温差，抗裂安全系数显著降低。一旦产生这类裂缝，一般位于较为隐敝的部位，不易发现，危害性大[2]，因此高拱坝的温度控制设计和施工时应重视全年灌浆引起的全坝段约束问题。 3

2.3 高掺粉煤灰后期温度回升高 高拱坝混凝土施工工期长达三年多，挡水时混凝土已有很长的龄期，这就为充分利用混凝土的后期强度提供了依据。二滩拱坝混凝土原设计为90d龄期强度，经论证后采用了180d 设计龄期，较大幅度地减少了胶凝材料的用量，显著降低了混凝土的水化热温升[2]。充分利用后期强度，需要高掺粉煤灰，如二滩、小湾拱坝混凝土粉煤灰为30%，锦屏一级、溪洛渡和乌东德拱坝混凝土的粉煤灰掺量则提高到了35%。 高掺粉煤灰有利于混凝土早期最高温度控制，但也带来后期混凝土回升的问题[3]，实测资料表明，高掺灰混凝土初期通水冷却达到目标温度后，会有2℃~5℃的温度回升。这种温度回升是不利的，一方面加大了内外温差，另一方面加大了后期冷却降温幅度。小湾初期施工时坝体出现了较严重的裂缝，无中期冷却、温度回升造成后期降温幅大（最高达18℃）被认为是产生裂缝的主要原因之一，小湾C版温控措施及随后施工的溪洛渡、锦屏一级等高拱坝均采取了控制温度回升措施，未再发现类似小湾的混凝土温度裂缝[3]。 3高拱坝温度控制及防裂对策措施研究

3.1控制混凝土最高温度 3.1.1混凝土最高温度控制标准 控制混凝土最高温度是温度控制及防裂最重要的措施之一，温控设计时均需提出相应的混凝土最高温度控制标准，干热河谷地区240m级以上高拱坝的混凝土最高温度控制标准[7-9]见表1。 表1 干热河谷地区240m级以上高拱坝的混凝土最高温度控制标准 部位 二滩 小湾 锦屏一级 溪洛渡 乌东德 基础约束区 ≤28℃ ≤27℃ ≤27℃ ≤27℃ ≤27℃ 非基础约束区 ≤34℃ ≤30～31℃ ≤29℃ ≤27℃(高温季节≤29℃) ≤30℃

从表1可以看出，除早期施工的二滩拱坝外，近年来干热河谷地区高拱坝均采取了相当严格的温度控制标准，温控标准的提高得益于7℃混凝土的推广运用及施工技术的提高，有利于混凝土防裂。下面以高270m的乌东德拱坝为例，对其混凝土温度控制关键性参数进行敏感性计算分析。 3.1.2混凝土浇筑温度的影响分析 混凝土浇筑温度是控制混凝土最高温度的关键因素之一，对乌东德拱坝混凝土浇筑温度分别取12℃、14℃、16℃和18℃，初期通10℃制冷水的温控条件，进行了混凝土最高温度计算。计算结果表明：夏季浇筑混凝土、浇筑层厚1.5m时，浇筑温度每增加2℃，混凝土最高温度增加0.8～1.2℃；冬季浇筑混凝土、 4

浇筑层厚1.5m时，浇筑温度每增加2℃，最高温度增加约1.2～1.5℃左右；浇筑层厚3.0m时，混凝土浇筑温度每增加2℃，混凝土最高温度增加约1.2～1.5℃。即在相同的温控措施条件下，浇筑温度越高混凝土最高温度也越高，混凝土后期冷却降温幅度也越大，从而混凝土温度应力也越大，在条件允许时，应尽量降低混凝土浇筑温度。 3.1.3浇筑季节和浇筑层厚的影响分析 乌东德拱坝混凝土在冷却水管间距1.5m×1.5m、初期通10℃制冷水的温控条件下，分别对浇筑层厚1.5m、3.0m和4.5m进行了计算分析。计算结果表明：（1）冬季浇筑混凝土时，1.5m层厚的混凝土最高温度比3.0m和4.5m层厚的分别低1.5℃~2.5℃和2.2℃~3.2℃；（2）但夏季浇筑混凝土时，1.5m层厚的混凝土最高温度比3.0m和4.5m层厚的高0.5℃~0.6℃；（3）春季和秋季浇筑混凝土时，1.5m、3.0m和4.5m浇筑层厚的混凝土最高温度相差不大。由此可见，冬季采用1.5m薄层浇筑，可充分利用混凝土表面散热，有利于降低混凝土最高温度；夏季采用3.0m及以上厚层浇筑，有利于防止气温倒灌。 相同条件下，低温季节浇筑的混凝土最高温度相对较低，采用3.0m及以上厚层浇筑时，其最高温度虽较1.5m层厚有所增加，但不会超过设计允许最高温度的要求，故除因初期因设备、人员处于磨合期混凝土浇筑强度低，不宜采用3.0m层厚外，高拱坝均宜采用3.0m浇筑层厚，仓面较小的陡坡坝段甚至可采用4.5m的浇筑层厚，这样不仅有利于温控防裂而且可加快施工进度。 3.1.4冷却水管间距的影响分析 对乌东德拱坝冷却水管采用1.5m×1.5m、2.0m×1.5m和3.0m×1.5m三种不同的间距进行了计算分析。计算结果表明：（1）乌东德拱坝采用2.0m×1.5m水管间距进行通水冷却，可满足混凝土最高温度控制要求；（2）相同的条件下，2.0m×1.5m水管间距的混凝土最高温度，比1.5m×1.5m的高0.5~1.2℃，比3.0m×1.5m的低0.3~0.4℃；（3）2.0m×1.5m水管间距的后期通水达到接缝灌浆温度的时间，比1.5m×1.5m的长12天，比3.0m×1.5m的短27天。 从计算结果来看，加密或放宽冷却水管间距对混凝土最高温度有一定影响，但对达到接缝灌浆温度所需的通水时间影响较大。为尽早使混凝土温度达到接缝灌浆的条件，同时考虑使混凝土均匀降温，采用1.5m×1.5m水管间距。 3.2控制混凝土垂直温度梯度

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外掺氧化镁混凝土拱坝施工过程中质量及温度控制

外掺氧化镁混凝土拱坝施工过程中质量及温度控制

外掺氧化镁混凝土拱坝施工过程中质量及温度控制摘要：贵州某水库大坝采用外掺氧化镁混凝土，是利用氧化镁独特的延迟性微膨胀特性来补偿混凝土的收缩和温度变形，简化温控措施，混凝土入仓温度，实现坝体混凝土通仓连续滚动快速浇筑。

根据施工图纸、技术文件规定的各项技术指标和工艺要求；原材料、拌和、浇筑、养护等工艺管理，在施工过程中保证质量加强混凝土温度控制、安全的前提下，实现快速施工。

关键词：外掺氧化镁简化温控措施通仓连续浇筑质量控制温度控制1、工程概况贵州某水库工程大坝枢纽由右岸重力墩、大坝、坝顶溢流表孔、放空底孔、取水口等主要建筑物组成。

大坝坝型为C20混凝土双圆心双曲拱坝，水库总库容1500万m3，最大坝高50.0m，坝顶宽3.5m，最大坝底宽11m，大坝最低建基面EL.404m，起拱高程EL.406m，坝顶高程EL.454m。

坝顶上游拱弧线长度134.477m，其中右半拱坝顶弧长66.873m，左半拱坝顶弧长67.604m。

右坝肩设C20混凝土重力墩，墩长55.14m，最大墩高32.5m，墩顶宽度19.052m，重力墩最低建基面高程EL.421.5m，墩顶高程EL.454m。

2、氧化镁混凝土原材料质量控制氧化镁混凝土的一般材料性能和质量标准与水工混凝土相同，按补充标准《水工混凝土施工规范》规定执行。

（1）氧化镁易吸潮结块，影响其品质，对出厂成品包装要求密封防潮，在工地存放也应采取防潮措施，对于保管超过3个月的，应重新进行检验，其质量指标除满足相关标准的规定外，还应满足下表要求：表1 氧化镁要求序号指标技术要求备注1纯度≥90%2细度180目，筛余量（0.077mm孔）≤3%3CaO含量≤2% 4SiO2含量≤4% 5烧失量≤4%6活性指标240+40（秒）（2）水泥宜采用强度不低于42.5MPa的普通硅酸盐水泥，用于浇筑氧化镁混凝土的品种应为一个，且固定水泥厂家，中途如需更换，必须通过试验认定，其品质应符合国家和行业的现行标准。

天花板水电站碾压混凝土双曲拱坝温控技术研究

天花板水电站碾压混凝土双曲拱坝温控技术研究


淋水养护 ，水 平面覆 盖 土工 布洒水 养 护 ，养护 可 长期 进 行 ，但 最少应至下一仓混凝土浇筑为止 。
１ 在 Ｉ区，距大坝下游 ９ ７ ｍ；Ｔｂ —１ ３ ３在大坝 Ⅲ区 ，距大 坝上游 面 ３ ｍ。埋设 时 间为 ２０ ０ ９年 １ １月 ７日上 许 ９时 ， 埋设 初始 读数 Ｔ ｌ一１ ｂ ７为 １ ． ℃ 、Ｔ ３—１ ７７ ｂ ３为 １ ． ￣ ９４Ｃ， 入仓第 ３ 天达 到最 高峰值 ，Ｔ ｌ ７ 大峰值 为 ２ ． ￣ ｂ 一１ 最 ８４Ｃ， Ｔｂ —１ ３ ３最大峰值 为 ２ ． ￣ ８ ２Ｃ，之后 开 始降 温 ，最低 降 到 １ ～１ ￣ ８ ９ Ｃ。进 入第 二年 夏季后 ，开 始随着 外界 外境 温度 不断地升温 ，虽然 在此 过程 中加 大 了通水 力度 ，但 依 然 难以阻止温升 的发展 。高温 天气 过后 ，加 上 不停 地通 水
区间排 距 为 １０ × １ ５ ．ｍ ． ｍ，非 约 束 区 间 距 为 １ ５ × ．ｍ
１５ ． ｍ，单 根 水 管 长 度一 般控 制 在 ２ ０ 以 内 。 ５ｍ
通过通入冷却 水 ，可 控制 碾压 混凝 土最 高 温升 在设
计要求的 ３℃范嗣内。 ２
４ １ 坝体 温度 分析 ．
为弃 料 。
２ ）在成品粗骨料 出料 溜槽加 水冲洗 ，并 将溜槽 割 出 孔洞 ，以利 于脱水 、脱 泥。
（ ）针 对 ４ ２小 节 中 问 题 （ ） （ ） 采 取 的 措 施 ２ ． ２、 ３
日期
图 １ １ １ｍ 高 程 Ｔ ｌ １ 、Ｔ ３ １ ０７ ｂ ７ ｂ — ３的 测 温结 果
（ 接第 ３ 下 ７页 ）
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２８ ・
混 凝 土 工 程
浅谈混凝土双曲拱坝温度控制方法

浅谈混凝土双曲拱坝温度控制方法

浅谈混凝土双曲拱坝温度控制方法摘要：本文主要结合具体的工程实例从原材料、施工措施等方面探讨了混凝土双曲拱坝温度控制的一些相关方法。

关键词：混凝土；双曲拱坝；温度控制中图分类号：tv642.4文献标识码： a 文章编号：混凝土温度控制是混凝土双曲拱坝质量控制的重要环节，本文结合重庆市石柱县境内龙河流域上游某水电站工程实际施工经验，探讨了一些在混凝土双曲拱坝温度控制中存在的一些相关问题和主要的控制方法。

该电站挡水建筑物为混凝土双曲拱坝，最大坝高117m。

1温度控制标准基础温差控制标准见表1,混凝土内部最高允许温度见表2。

上、下浇筑层温差允许值为17~20℃,对上层混凝土短间歇均匀上升的浇筑高度大于0. 5l时,按高限控制;浇筑块侧面长期暴露、上层混凝土高度小于0. 5l或非均匀上升时,温差按低限控制。

表1基础允许温差控制标准表2坝体混凝土允许最高温度2基本资料2.1气象、水温资料坝址区域属亚热带湿润气候,具有春雨、伏旱、秋雨绵绵和冬干的特点。

多年平均降雨量为1 258mm;多年平均日照数为1 230 h;多年平均相对湿度为79%;多年平均蒸发量为1175mm;多年平均风速为0. 8 m/s,最大风速为12 m/s,风向西北西(wnw);多年平均气温为16. 4℃,最高气温为40. 2℃,最低气温为-4. 7℃;多年平均水温为15. 9℃。

多年平均水温、气温情况见表3。

表3坝址多年平均气温、水温情况统计℃表4地维中热#525水泥物理性能表5粉煤灰物理性能2.2混凝土原材料(1)水泥。

该工程选用的是重庆地维水泥有限公司生产的“地维”#525中热硅酸盐水泥,水泥中mgo的质量分数约为4%,使水泥有一定微膨胀性,利用其所具有的延迟微膨胀性作用补偿混凝土由于降温而引起的收缩变形,对防止混凝土温度裂缝有较好的效果。

“地维”#525中热硅酸盐水泥的物理性能见表4。

(2)粉煤灰。

采用重庆珞璜电厂生产的粉煤灰,检验结果显示除细度为16%超过ⅰ级灰外,其他各项指标均满足i级灰的国家标准要求,表明珞璜ⅱ级粉煤灰品质优良。

干热河谷的形成原因

干热河谷的形成原因

• 材料二：火龙果属南亚热带水果，具有喜旱怕湿、喜高温的特性，有较高的营养保健价值、 经济价值和生态环境价值，被人们称为“吉祥果”。元江干热河谷地带，是天然的种植火龙 果的优质地区，在2015年种植火龙果已达2万亩，并建设了火龙果系列产品深加工基地、生 态旅游庄园。
• 材料三：元江干热河谷位置图
• （1）结合材料分析元江河谷干热的形成原因。（8分） • （2）从气候角度分析元江地区火龙果品质优良的条件。（6分） • （3）从可持续发展角度，简述火龙果产业对当地的积极影响。（8分）
• （1）分析攀枝花市适宜种植芒果的自然原因。（6分） • （2）对比其他产区，攀枝花芒果有何特点并分析其原因。（8分）
• 【答案】 （1）地处金沙江谷地，四周有高山屏障，冬季北方冷空气影响较小，气温较高（或因地形 阻挡，冬季受北方冷空气或寒潮影响较小，气温较高）；山坡下层，因受下沉气流影响，气 温较高；亚热带季风气候，夏季降水较多；干热河谷光照强。（每点2分，满分6分） （2）特点：果品优；上市晚（成熟期晚）；价格高。（每点2点，满分4分） 原因：干热河谷光照强，昼夜温差大，利于糖分积累，果品优良；纬度较高，海拔较高，气 温相对较低，开花晚，成熟期长，上市晚；果品佳，晚熟错时上市及山区运输不便，价格较 高。（原因分析要对应特点，每点2分，满分4分）
• 【点睛】干热河谷是指高温、低湿河谷地带，大多分布于热带或亚热带地区。我国干热河谷 主要分布于金沙江、元江、怒江、南盘江等沿江的四川攀枝花、云南和贵州等地区。干热河 谷是特殊的地貌形成的一种奇特的气候。它的形成是一种由复杂的地理环境和局部小气候综 合作用的结果，当这些地区的水汽凝结时，引起热量释放和水汽湿度降低，并使空气温度增 加。在地形封闭的局部河谷地段，水分受干热影响而过渡损耗，这里的森林植被难以恢复， 缺水使大面积的土地荒芜，河谷坡面的表土大面积丧失，露出大片裸土和裸岩地。