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特殊气候条件下水利水电混凝土施工质量控制要点

三峡水利枢纽工程位于长江三峡西陵峡中段的湖北省宜昌 市三斗坪镇,是一座以防洪、发电和改善航运并具有巨大养 殖、旅游等综合利用价值的特大型骨干工程。1994年12月正 式施工,1997年11月初大江截流,2002年11月6日右岸导 流明渠截流,2003年6月水库蓄水至135m且双线五级船闸 通航,2003年7月左岸电站首批机组发电,2009年全部工程 竣工。由于三峡水利枢纽工程所处地理位置独特,其气候条件 既有南方的天气现象,也有北方的天气特点,因此给施工建设 者提出了更高的技术要求。

1、低温季节混凝土施工的质量控制要点
  (1)要密切注意天气预报,防止混凝土遭受寒潮和霜冻的 侵袭。加强新老混凝土冻裂的保护措施,尤其是对面板混凝土 更应该注意加强新浇面板的保温措施(如草袋覆盖等),以防 外界温度冲击的不利影响。
  (2)必须有专门的施工组织设计和可靠的措施,以保证 混凝土满足设计规定的抗压、抗冻、抗渗、抗裂等各项指标。
  混凝土浇筑应采取的措施:①施工时间避开寒流,并在白天 正温浇筑。②混凝土浇筑温度应在温和地区不宜低于3℃, 在寒冷地区不宜低于5℃。③采用保温措施养护,可用塑料 薄膜和多层草袋覆盖保温,并注意混凝土脱模后及时覆盖。 ④充分利用气象资料,科学确定低温季节施工的起止日期。 ⑤对拟采用的施工方法及施工各环节(加热、保温措施)要 进行热工设计。⑥广泛调查,选用合格保温材料,降低工程 造价。⑦对施工确定使用的外加剂和配合比要在施工前试验 校核完毕。⑧要确定施工中的温度观测方法及混凝土的质量 检测方法,提前准备外观测仪器及检测设备,绘制供记录用 的各种图表曲线备查。⑨掺用的抗冻剂、早强剂和水泥的总 体含碱量要控制在允许范围内。⑩应做好气温骤降和寒潮袭 击的应对措施。
  (3)混凝土的允许受冻临界强度应控制在以下范嗣。对 于大体积的混凝土(M<5),表面系数M=AC结构全部表面积/Vc结构体积(m-1)。
  受冻期有外来水分时,素混凝土不应低于0.5MPa≤ F150混凝土,F为抗冻设计符号)或0.7 MPa(≥F200的混凝土),钢 筋混凝土不应低于设计强度等级的85%;受冻期可能有外来 水分时,素混凝土和钢筋混凝土均不应低于设计强度等级的 85%。 对于非大体积的混凝土(M>15),混凝土强度等级大于 C10时,硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥混凝土为设计强度等级 的3%,矿渣硅酸混凝土为设计强度等级的40%;混凝土强度 等级小于或等于CIO时,素混凝土或钢筋混凝土均不应低于 5.0MPa。
  (4)在温和地区和日平均气温在-5~-10℃范围的严寒 和寒冷地区,可采用蓄热法施工;对风沙大的地区可搭设简 易防风棚,在预计日平均气温-10℃或预计最低气温-15℃ 以上,可采用综合蓄热法;低于上述气温时不应在露天施工, 宜采用暖棚法;对风沙大而不宜搭设暖棚地区可采用覆盖保 温被下布置供暖设备的办法;日平均气温在-20℃以下不宜 施工。 (5)混凝土外加剂(减水引气、早强、抗冻型)产品质量 应符合国家标准,对其除应进行每批进场检查质量外,还要不 定期随时抽检。其掺量要通过混凝土试验确定。
  (6)原材料的加热输送、储存,混凝土的拌和运输,以及 浇筑设备及设施均应根据热工计算,并结合实际气候条件,采 取适宜的保温措施。
  (7)加热拌和用水温度一般不宜超过80℃,骨料加热不 宜超过60℃。拌和混凝土时,应先将骨料与水拌和,然后加 入水泥以免假凝。
  (8)混凝土浇筑前和浇筑过程中,应注意清除钢筋、模板 和浇筑设施上附着的冰雪块,严禁将冰雪块带入仓内。
  (9)在浇筑过程中,应注意控制并及时调节混凝土的湿 度,尽量减少波动,保持浇筑温度均匀。控制方法以调节拌和 水温为宜。
  (1O)浇筑完毕后,外露表面应及时保温、防冻风干。对 新老混凝土连接处和易受冻的边角部分应加强保温。保温层厚 度应是其他面保温层厚度的2倍,搭接保温层除密实外长度不 应小于50 cm。
  (11)当采用蒸气加热或电热法施工时,按专门的设计文 件进行。
  (12)重视混凝土的性能质量及外观质量检查。除了要按 规定成型试验检NM",还要采取无破损手段或成熟度法随时检 查混凝土早期强度。拆模后,如发现混凝土结构受冻、低强、 脱皮,应及时采取补救措施。
  (13)对低温季节施工的模板,一般在整个低温期问不宜 拆除,如果需要拆除必须遵守下列规定:①混凝土强度必须大 于允许受冻的临界强度。②具体拆模时间及拆模的要求应满足 温控防裂要求,并遵守内外温差不大于20 cc或表面温降不超 过6—9℃规定。
  2、高温季度混凝上施工的质量控制要点
  (1)应严格控制混凝土浇筑温度(高温季节指日平均气温 连续5 d在25℃以上的季节),混凝土最高浇筑温度不得超过 28℃,最高浇筑温度应符合设计规定。当设计文件未明确混 凝土最高温度时,则施工单位应根据设计规定的混凝土允许最 高温度来计算最高浇筑温度。
  (2)原则上,电站混凝土的浇筑应避开高温季节。如果确 实因工程进度需要浇筑时,应采取以下混凝土控制措施进行施 工:①避开高温时段,利用夜间及清晨温度较低时段浇筑。② 拌和站应有制冷设备,使混凝土出机口温度控制在23℃以下。 ③应采用混凝土搅拌车运输,注意经常用冰水喷洒混凝土运输 车。④滑模顶部搭设遮阳篷,使入仓温度控制在28℃以下。 ⑤在滑模后部用喷水管向空中喷水,保持温度。⑥使用湿草袋 及时覆盖混凝土面,在前期养护时注意及时洒水,使草袋始终 处于潮湿状态。
  (3)混凝土浇筑的分段、分缝、分块高度及浇筑间歇时间 等,均应符合设计规定。
  (4)在施工过程中,各坝块尽量均匀上升,相邻坝块的高 差不宜超过10~12m,如因施_T=特殊需要,并进行了专门论 证,经设计、监理单位同意可适当调整。
  (5)为了防止裂缝,必须从结构设计、温度控制、原材料 选择、配合比优化、施工安排、施工质量、混凝土的表面保护 和养护等方面采取综合措施。施工中严格进行温度控制是防止 混凝土裂缝的主要措施。混凝土的浇筑温度和最高温升均应满 足设计要求,否则不宜浇筑混凝土。如,施工单位已进行专¨ 论证并经过设计和监理单位同意后,才能变更浇筑块的浇筑温 度,在有充分论据的前提下,可使用微膨胀型水泥,对混凝土 降温过程的收缩进行补偿。
  (6)为提高混凝土的抗裂能力,必须改进混凝土的施工工 艺。混凝土的质量除应满足强度保证率的要求外,还应在均匀 性方面符合有关规范的规定。
  (7)为防止裂缝,应避免长间歇放置基础部位混凝土块 体,从而避免混凝土块体基础部分在早龄期过水。其他部位也 不宜被长间歇放置或过早过水。
  (8)对于设计龄期大于28d的混凝土,必须在混凝土配 合比设计时,就考虑保证混凝土必要的早期(28d以前)抗裂 能力。
  3、三峡水利枢纽工程混凝土施工特点
  (1)分缝分块浇筑。大坝设1~2条纵缝分2~3块浇筑, 横缝间距13.3~25m,各浇筑块顺流向长度25~53m。电站 厂房机组段横缝间距38.3m,采用错缝分成2块;顺水流向分 成4块,上游I~III块间为错缝,III、Ⅳ块间为直缝;尾水管设 置封闭块。
  (2)优化混凝土配合比,提高混凝土抗裂能力。水泥采用 525"中热硅酸盐水泥,掺1级粉煤灰,控制水泥中Mg0含量 在3.5%~5%之间。掺ZB一1A、JG3等高效减水剂。 (3)控制混凝土温度。采用二次风冷技术,夏季控制混 凝土 机口温度在7℃左右。主体建筑物基础约束区浇筑温 度除当年12月至次年2月自然入仓外,其他季节均不超过 12~14℃;脱离基础约束区浇筑温度除当年l1月至次年3月 自然入仓外,其他季节均不超过16~18℃。对于基础约束区 及重要部位,高温季节浇筑的混凝土用6~8℃的制冷水进行 初期通水冷却,通水历时10~15d。每年9月初开始对大体积 混凝土进行中期通水冷却。中期通水采用河水,以混凝土温度 达到2O~22℃为准。 (4)加强保温。当年10月至次年4月浇筑混凝土,浇完 拆模后 即进行永久保温;在5—9月浇筑的混凝土,10月初 进行永久保温。保温后大体积混凝土13≤2.0~3.0 W/ (m·℃),导流底孔等结构混凝土13≤1.5~2.0 W/(m·℃)。 j期工程混凝土浇筑后在外露面粘贴3~5cm厚聚苯乙烯保温 板,取得较好的保温效果。 (5)混凝土施工方案。二期工程大坝混凝土以6台塔带机 浇筑为主,辅以2台摆塔式缆机和若干台高架门机。塔带机将坝体浇筑至150 m左右后拆除,由坝后高程120m栈桥上的高 架门机浇筑至坝顶。2000年混凝土施工强度达543万m,创 造了新的世界纪录。
  4、结语
  我国自行设计、施工、建造的三峡水利枢纽工程,其规 模巨大,工程和社会条件复杂,技术难度很高,尤其是特殊 的气候变化,给 峡工程砼的施工带来了许多新的课题。在 峡水利枢纽工程施工中,科研人员实事求是,敢于创新, 填补了国内外水利建设项目的许多空白,标志着我国水利水 电建设正步人世界领先水平,将为我们的现代化建设作出更 大的贡献。

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