仙居抽水蓄能電站地下廠房混凝土施工溫度控制

林 志 旺， 楊 葛

(中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 概 述

仙居抽水蓄能電站位于浙江省仙居縣湫山鄉(xiāng)境內(nèi)，屬亞熱帶濕潤季風區(qū)，四季變化明顯，初夏季節(jié)陰雨連綿，進入梅雨期至盛夏受副熱帶高壓控制，天氣以晴熱為主，同時受臺風影響形成大暴雨而造成洪水災(zāi)害。據(jù)仙居氣象站1961～2004年資料統(tǒng)計，其多年平均氣溫為17.3 ℃，極端最高氣溫為41.3 ℃(2003年7月)，極端最低氣溫為-9.9 ℃(1980年2月5日)；據(jù)柏枝岙站1959～1967、1973～1990年27 a水溫資料統(tǒng)計，多年平均水溫為19.1℃，多年平均各月平均水溫在10.4℃～28℃之間，歷年最高水溫為33.6℃，出現(xiàn)在1967年；歷年最低水溫為3.8℃，出現(xiàn)在1961年。

仙居抽水蓄能電站地下建筑物主要包括主廠房、副廠房、安裝場、主變洞、尾閘洞、廠內(nèi)透平油罐室、母線洞、500 kV電纜出線洞等。另外，廠區(qū)建筑物還包括地面開關(guān)站、GIS室、繼保樓、柴油機房、中控樓等。根據(jù)《大體積混凝土施工規(guī)范》(GB50496-2018)，仙居水電站主廠房尾水管、蝸殼、機墩混凝土屬于大體積混凝土，而大體積混凝土溫度控制是關(guān)系到混凝土施工質(zhì)量、施工速度和經(jīng)濟性的關(guān)鍵指標之一。根據(jù)招標文件中關(guān)于溫度控制的指標和要求，施工中需采用合理的溫度控制措施防止產(chǎn)生危害性裂縫，盡量減少表面裂縫對確保工程質(zhì)量和安全至關(guān)重要。

根據(jù)《廠房技施結(jié)構(gòu)設(shè)計總說明》要求，地下廠房中的尾水管、蝸殼、機墩混凝土入倉溫度應(yīng)控制在22 ℃以內(nèi)，澆筑時必須制定切實可行的溫度控制措施(方案)，并在6、7、8三個月內(nèi)進行澆筑，若無適當?shù)臏乜卮胧?則不能在6、7、8三個月內(nèi)澆筑。施工中應(yīng)通過試驗建立混凝土出機口溫度與現(xiàn)場澆筑溫度之間的關(guān)系并采取有效的措施減少混凝土運輸中的溫升。

根據(jù)施工總進度計劃，大體積混凝土施工時段主要集中在6～10月，為保證大體積混凝土施工質(zhì)量，需要采取有針對性的溫度控制措施。

2 溫度控制計算

(1)混凝土出機口溫度。根據(jù)設(shè)計要求，混凝土入倉溫度應(yīng)控制在22 ℃以內(nèi)，則出機口溫度應(yīng)控制在20.5 ℃以內(nèi)。為確保出機口溫度能夠低于20.5 ℃，采用冷水拌和并采用冰屑代替一部分拌和用水(冰屑在拌和過程中融解，可進一步降低混凝土出機口溫度)。

在采取上述措施后，混凝土出機口溫度可以控制在20.5 ℃以內(nèi)。

(2)入倉溫度計算。混凝土從拌和樓裝入9 m3攪拌運輸車后，經(jīng)廠外公路運輸、進廠交通洞到廠房，卸入7.5 m3吊罐，由橋機吊運到1#機組下降到倉面入倉。 根據(jù)《水利水電工程施工手冊》中的公式(8-4-4)計算得出入倉溫度TBP=21+(27-21)(0.032+0.032+0.06)≈21.74(℃)<22 ℃。

(3)混凝土澆筑溫度。根據(jù)《水利水電工程施工手冊》中的公式(8-4-5)計算得出澆筑溫度TP=21.74+0.003×150×(23-21.74)≈22.31(℃)。

(4)混凝土水化熱溫度估算。由于缺乏資料，不能進行詳細的計算而只能進行估算。根據(jù)《水利水電工程施工手冊》(2002版)，10 kg水泥可以產(chǎn)生混凝土絕熱溫升10 ℃左右。研究結(jié)果顯示：二級配泵送混凝土C25用282 kg水泥，則混凝土的水化熱溫升最高溫度為28.2 ℃。

(5)混凝土內(nèi)外溫差估算?；炷羶?nèi)部最高溫度由混凝土水化熱溫升和混凝土澆筑溫度兩大主要因素決定。估算混凝土內(nèi)部最高溫度可以簡單地將兩個溫度相疊加，即28.2+22.31=50.51(℃)為混凝土內(nèi)部最高溫度。這樣計算的結(jié)果數(shù)值偏高，但對混凝土結(jié)構(gòu)是偏安全的。

3 溫度控制措施

3.1 控制混凝土入倉溫度在22 ℃以內(nèi)的措施

(1) 控制混凝土出機口溫度。根據(jù)設(shè)計要求，混凝土入倉溫度應(yīng)控制在22 ℃以內(nèi)，則出機口溫度應(yīng)控制在20.5 ℃以內(nèi)。出機口溫度計算詳見2(溫度控制計算)。

①水泥罐、外加劑罐。搭設(shè)遮陽網(wǎng)以減少水泥罐在太陽光下的暴曬，在罐外圍每2 m制作一個比罐直徑大0.4 m的圓支架，用于搭設(shè)遮陽網(wǎng)；在水泥罐、遮陽網(wǎng)表面噴灑冷水以起到降溫作用。

②骨料倉。設(shè)置遮陽棚，遮陽棚設(shè)置在骨料倉頂部，以減少骨料在太陽光下的暴曬；加大骨料堆積高度，保證骨料高度不低于6 m；通過地弄取料。

③輸料皮帶。搭蓋遮陽棚，遮陽棚為半封閉狀態(tài)，以避免骨料輸送時在太陽光照射下的升溫，輸料皮帶全長搭設(shè)遮陽棚。

④水。采用冷水與河水混合，拌和用水全部通過FWS-15管殼式冷凝器進入攪拌罐，在冷凝器內(nèi)放置直徑30～50 cm大小的冰塊；在拌和用水內(nèi)摻加碎冰屑(直徑5 mm以下)，將碎冰溫度控制在-3 ℃以下，每m3混凝土摻加50 kg碎冰以代替50 kg水。

⑤水泥。采用低熱水泥；水泥罐提前存儲水泥以降低水泥的自身溫度(因水泥運到現(xiàn)場時溫度較高，為降低使用時的溫度，故提前存儲水泥)。

⑥骨料存儲倉。在骨料倉表面采用高壓霧化水噴淋以降低骨料的溫度。

(2) 控制混凝土入倉溫度的措施。

①維護施工路線，派專人打掃拌和站至廠房的道路(約4.2 km)并保證運輸路線暢通、無堵塞，在保證安全的條件下提高運輸速度，減少運輸時間；

② 中間不轉(zhuǎn)運，拌和站裝車運至廠房后直接通過皮帶機及吊罐入倉；

③ 避開高溫時段澆筑，安排在傍晚時開倉，并于第二天上午10∶00之前收倉；

④ 對運輸罐車采取外裹帆布保溫罩的方式進行保溫；

⑤ 加強管理，各施工環(huán)節(jié)要配合緊密，配足人員和設(shè)備，加快入倉速度。根據(jù)現(xiàn)場的具體情況，布置1臺皮帶機和一臺20 t橋機入倉，澆筑人員分為2組，每組6人，各自負責指定的區(qū)域。經(jīng)計算，混凝土入倉溫度為21.74 ℃，滿足混凝土入倉溫度控制在22 ℃以內(nèi)的要求。

3.2 控制混凝土內(nèi)外溫差不大于20 ℃

控制混凝土內(nèi)外溫差最有效的措施是降低混凝土入倉溫度和提高混凝土表面溫度兩方面。

(1)控制混凝土水化熱溫升：采用低熱水泥和低流態(tài)混凝土，采取皮帶機和吊罐入倉，混凝土塌落度為7～9 cm。

(2) 降低混凝土的澆筑溫度。① 控制混凝土出機口溫度；② 控制混凝土入倉溫度；③ 混凝土入倉后及時進行振搗，澆筑人員分為2組，每組6人，縮短鋪料平倉振搗至上層混凝土覆蓋前的時間，減少混凝土澆筑過程中溫度的回升。根據(jù)試驗資料，要求在150 min之內(nèi)必須覆蓋其上層混凝土。根據(jù)計算得知：在出機口溫度為20.35 ℃的條件下，其混凝土澆筑溫度為22.31 ℃。

(3) 加強混凝土表面的養(yǎng)護?；炷翝仓瓿珊螅谄浔砻嫦雀采w保溫被、噴灑溫水后在保溫被上覆蓋塑料薄膜，以起到保濕保溫養(yǎng)護作用。溫水的溫度需根據(jù)混凝土內(nèi)部測溫計測得的溫度減去20 ℃。溫水采用直流式熱水器加熱，采用淋浴噴頭噴灑，需要保證混凝土表面一直處于濕潤狀態(tài)。根據(jù)《水利水電工程施工手冊》(2002版)，當混凝土頂面鋪一層保溫材料后，其混凝土表面溫度比氣溫高10 ℃，因此，當洞內(nèi)氣溫為23 ℃時，則混凝土表面溫度為33 ℃。

(4) 加強混凝土澆筑過程中的溫度監(jiān)測。在混凝土澆筑過程中，派專人在拌和站監(jiān)測氣溫、混凝土出機口溫度并做坍落度試驗，取樣制作試塊，觀察混凝土的和易性，隨時反映混凝土的拌和質(zhì)量，如有質(zhì)量問題需隨時向監(jiān)理人員報告。同時，在廠房施工現(xiàn)場測試氣溫、塌落度、入倉溫度、澆筑溫度，建立氣溫、出機口溫度、塌落度、入倉溫度之間的相關(guān)關(guān)系。

在混凝土養(yǎng)護期間，一定要監(jiān)測混凝土表面溫度和混凝土內(nèi)部溫度，充分掌握混凝土內(nèi)外溫度變化情況。

4 結(jié) 語

仙居抽水蓄能電站混凝土施工高峰期正值夏季高溫期，通過對混凝土原材料、混凝土的拌和、運輸、澆筑、養(yǎng)護等工序采取相應(yīng)的措施進行溫度控制，達到了控制混凝土入倉溫度的目的，保證了混凝土的澆筑質(zhì)量，取得了較好的效果，節(jié)約了工程成本，經(jīng)過三年多時間的發(fā)電運行，驗證了廠房混凝土溫度控制設(shè)計的可行性，其質(zhì)量得到了實踐的檢驗。