崔兵
(遼寧省觀音閣水庫管理局,遼寧 本溪 117100)
綽勒水利樞紐工程位于內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟扎賚特旗境內(nèi)的嫩江一級支流綽爾河中游河段上,是以灌溉為主,結(jié)合防洪、發(fā)電等綜合利用為目的的大(Ⅱ)型水利工程。壩頂高程234.8m,總庫容2.6億m3,水電站裝機容量10.5MW。
樞紐工程由壤土心墻砂礫壩殼主、副壩、混凝土溢洪道、發(fā)電站工程組成。溢洪道位于緊靠左岸的河床內(nèi),設10孔開敞式溢流孔,堰面采用WES實用堰,堰頂高程221.5m,溢流前緣總寬 141.6m,,每孔凈寬 12m,設 12×9.6m(寬×高)弧形工作閘門,消能方式為帶T型墩的底流消能。溢流孔采取堰面分縫,中墩寬2.4m。
綽爾河流域地處寒溫帶大陸季風氣侯區(qū),壩址所在地多年平均氣溫4.3℃,歷年極端最低氣溫-37℃,屬嚴寒地區(qū),極端最高氣溫可達41℃。春季干燥多風,春夏兩季蒸發(fā)量較大,5~9月混凝土澆筑高峰期間,自然蒸發(fā)量占全年70%左右,易使混凝土受干裂影響,多年平均最大風速17.7m/s,相應風向為北風,寒潮較為頻繁,對大體積混凝土工程溫控防裂甚為不利。
從大體積混凝土溫度控制、泄洪沖刷及凍融破壞角度出發(fā),溢洪道內(nèi)部混凝土為C9020F50W6,堰面混凝土為 1.0m厚的C30F300W6。壩體、墩、墻高度較低,在25m以內(nèi),巖基對混凝土結(jié)構(gòu)的約束區(qū)則在6~11m,幾乎占混凝土總量的半數(shù)?;炷量偭績H10萬m3左右,工期較短,不宜采取制冰、風冷、水冷和埋管通冷卻水等措施解決大體積混凝土溫控防裂問題。混凝土水平運輸采用多級皮帶機和自卸汽車,垂直運輸為履帶式塔帶機加吊罐,最大運距接近400m。
科學合理先進的設計標準,是國內(nèi)外大體積混凝土工程解決溫控防裂的前提,也是治本之策。采用90d是國內(nèi)外重力壩大體混凝土工程常規(guī)性標準,利用混凝土后期強度有利于降低壩溫,減少大體積混凝土裂縫的有益措施和成功經(jīng)驗,已在國內(nèi)各大工程中得到廣泛的應用和證明。
4.2.1 水泥:選用品質(zhì)優(yōu)良,力學強度穩(wěn)定的中熱大壩32.5Mpa硅酸鹽水泥或32.5Mpa普通硅酸鹽水泥,如撫順水泥廠的“長白”水泥。
4.2.2 粉煤灰:優(yōu)選1級灰,這能加大摻量,二次水化效應高,抗裂性也好。
4.2.3 粗細骨料:河砂級配良好,含泥量小于3%,但允許存在微細顆粒(粒徑<0.074mm)以增加混凝土密實度,粗骨料堅硬卵石,沖洗干凈含泥量不允超標,盡可能多使用粒徑大的卵石配制三、四級配混凝土,這可減少水泥用量,增加壩重,降低壩溫。
4.2.4 水:抽取低溫地下水拌和混凝土,噴淋骨料,養(yǎng)護混凝土削降壩溫。
4.2.5 微膨脹劑:可購海城輕燒氧化鎂。
4.2.6 減水劑、引氣劑通過試驗優(yōu)選。
4.2.7 高溫季節(jié)加大砂石骨料的堆存高度,應保持6~8m堆高,以減少日照輻射熱對料堆溫度的影響,也減少骨料破碎率帶來的不利作用,堆底散布面積大,料底大,易將底部土料浸入。新進場水泥若處于高溫狀態(tài),要放置降溫和陳化穩(wěn)定后,以解決高溫和安定性不良所帶來的危害。
高摻粉煤灰是降低壩體溫度、提高混凝土抗裂能力、改善混凝土和易性最簡便有效的方法之一。
高摻粉煤灰具有如下特點:
4.3.1 混凝土早期水化熱低,7d為不摻者的50%。
4.3.2 混凝土水化熱增長均勻緩慢,這可延緩凝結(jié)時間,為混凝土鋪料、層間結(jié)合創(chuàng)造了條件。
4.3.3 后期強度增長大,如混凝土抗壓強度R28d為 100%,R90d為 140~200%,R180d為170~230%,混凝土抗拉R28d為100%,RL90d為190~250%,RL180為220~280%。
4.3.4 抗裂性能好,一般拉壓比可達0.12~0.14,韌性好,自身收縮較小,干縮率也比常態(tài)混凝土低的多,這些特點對防止裂縫很有利。
4.3.5 水泥效率高,1kg水泥效率抗壓為0.3~0.4Mpd/kg,超過常態(tài)混凝土一倍多。
4.3.6 抗沖磨性能好,比常態(tài)混凝土提高2~3倍以上。
此外,摻用較多粉煤灰也增加了混凝土的密實性,提高了抗?jié)B性,每摻10kg粉煤灰可降低壩體溫度1℃,有良好的溫控效果。但對接觸空氣的外部混凝土易產(chǎn)生碳化危害,但對內(nèi)部混凝土不存在任何影響。溢洪道閘室及重力式墻體內(nèi)部混凝土粉煤灰摻量可按30%、35%、40%、45%摻量通過試驗選比確定。
混凝土拌和場搭設防曬棚防曬、防雨和防風。拌和樓轉(zhuǎn)料漏斗安設管路抽取地下水降溫,運輸主皮帶尾輪底部夏季炎熱天氣安設噴水管潤濕皮帶,粗料堆噴霧狀水降溫。運輸汽車間斷式噴水潤濕。配料必須準確無誤,不允許計量出錯,混凝土拌和遵守投料秩序按規(guī)定時間將混凝土拌和均勻,迅速送至澆筑地點。
先澆筑好填倉基礎混凝土,尤其是斷層深坑,埋適量塊石分層澆筑。處理好巖基面,以減少基巖對混凝土的約束作用。約束區(qū)混凝土采取薄層澆筑,一般在2m以內(nèi)?;炷翝仓筮M行流水養(yǎng)生至上層混凝土澆筑時停止,以削減混凝土溫度。低溫季節(jié)混凝土澆筑厚度可達到3m,小斷面結(jié)構(gòu)可高至5m以上,但須保持模板的穩(wěn)定,控制好澆筑速度不使模板變形?;炷翝仓K分塊和層厚要和拌和強度相適應,避免失調(diào)出現(xiàn)間歇縫。相鄰塊高差保持在3m以內(nèi),減少側(cè)面暴露產(chǎn)生裂縫?;炷练謱佑许樞虻匿伭希乐狗蛛x,仔細振實,處理好表面,混凝土凝固后,鋪設草簾流水養(yǎng)生。
夏季高溫季節(jié)氣溫超過25℃停止作業(yè),混凝土澆筑安排在每天下午16時~次日上午10時進行,這期間選擇倉面面積小的部位快速薄層施工。高效緩凝型減水劑有的可使緩凝時間達10時以上,也可在此期在作業(yè)停歇面上噴少量霧狀水保持混凝土濕潤,或進行薄膜苫蓋、采取二次振搗返漿緩凝、或適當增加減水劑用量緩凝,上述方法可使混凝土雖經(jīng)避高溫暫停澆筑,仍使作業(yè)面能連續(xù)進行澆筑作業(yè)。
溢流堰面采用翻轉(zhuǎn)鋼模進行混凝土澆筑,連續(xù)作業(yè)一氣呵成,使堰面光滑致密平順,便于抹面壓實,苫蓋塑料薄膜保濕及灑水養(yǎng)生。光實平順的溢流壩面能避免或減少裂縫的發(fā)生,提高混凝土抗氣蝕、抗沖磨的耐久性能。
綽勒地區(qū)氣候干燥多風,冬季氣候嚴寒且寒流較頻繁,其他季節(jié)日溫差變化也大。低壩墻底上下游寬度超過20m以上有4處,底寬超過18m的有3處,其它底寬在9.95~17m以內(nèi)。這些情況表明混凝土很易發(fā)生干縮、溫度和基礎約束裂縫。
溢流壩面、消力池底板、消力墩等混凝土表面是溢流和抗沖刷磨損的結(jié)構(gòu),更應及時苫蓋草簾勤加澆水養(yǎng)護,這不僅能保濕降溫,且是提高混凝土表面強度和耐久性的良好而經(jīng)濟的方法。
上述方案在綽勒溢洪道混凝土澆筑施工時得到了切實的落實,綜合效果十分明顯,加上每年冬休時節(jié)采取基坑蓄水保溫,基礎混凝土未發(fā)現(xiàn)危害性裂縫。永久暴露的堰面、墩、墻雖有個別的表面裂縫,處理后均不致產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞。
[1]朱伯芳.大體積混凝土溫度應力與溫度控制[M].中國電力出版社,1999年.
[2]華東水利學院主編,水工設計手冊(混凝土壩)[M].中國水利水電出版社,1983年10月.
[3]陳顯.大體積混凝凝土裂縫成因分析及其防治措施簡介,福建省水利水電科學研究院,福建省第十一屆水利水電青年學術交流會論文集,2007年.