1、浅谈大坝混凝土冷却水供水系统及通水冷却优化【摘 要】如何控制混凝土拱坝坝体温度是关系大坝运行安全的关键。为避免大体积混凝土因内部温度过高而产生温度应力，并发展形成温度裂缝，从而影响结构安全性、稳定性及耐久性。必须以降低混凝土内部温度为目标，采用相关工程措施。本文以本人参加的龙江水电站枢纽工程为例，介绍了通水冷却施工在凝土坝体温度中的应用，望对类似工程有所帮助。 【关键词】大坝混凝土；供水系统；通水冷却 一、工程概述 在龙江水利枢纽大坝施工工程中，遇到根据大坝总进度计划对大坝横缝灌浆的计划安排，完全按照龙江水电站枢纽工程大坝混凝土温度控制施工技术要求中的要求无法满足现场实际进度要求，为保证大坝后
2、续施工节点要求，根据实际对大坝混凝土制冷系统、通水冷却时间重新进行了分析、计算、调整，确保了大坝横缝灌浆及下闸蓄水节点目标按期实现。本方案主要针对 EL846 以下部位进行调整优化，EL846 以上部位仍按龙江水电站枢纽工程大坝混凝土温度控制施工技术要求进行。二、制冷水需求强度 根据龙江水电站枢纽工程大坝混凝土温度控制施工技术要求及专家会议讨论要求，对需要接缝灌浆的灌区，其顶部 6m 范围内的混凝土块必须同时冷却，达到接缝灌浆所需的温度时，才开始施灌。EL765EL795 灌区进行横缝灌浆需冷却 EL765EL801 之间坝体混凝土至封拱温度，共计 116 个接口，则每小时供水量为1161=1
3、16m3/h；EL795EL819 灌区进行横缝灌浆需冷却 EL795EL825之间坝体混凝土至封拱温度，共计 146 个接口，则每小时供水量为1461=146m3/h；EL819EL831 灌区进行横缝灌浆需冷却 EL819EL837之间坝体混凝土至封拱温度，共计 135 个接口，则每小时供水量为1351=135m3/h；EL831EL846 灌区进行横缝灌浆则需冷却EL837EL852 之间坝体混凝土至封拱温度，共计 174 个接口，则每小时供水量为 1741=174m3/h。 根据大坝混凝土施工计划，2009 年 8 月份2010 年 3 月份各月份新增接口数及一期冷却水需求量如表 1-
4、1。 各月份制冷水需求表 1-1 月份 接口数（个） 制冷水需求量（m3） 单月制冷水需求量（m3） 2009 年 7 月份 31 34.1 70.4 2009 年 8 月份 33 36.3 70.4 2009 年 9 月份 31 34.1 69.3 2009 年 10 月份 32 35.2 74.8 2009 年 11 月份 36 39.6 82.5 2009 年 12 月份 39 42.9 90.2 2010 年 1 月份 43 47.3 78.1 2010 年 2 月份 28 30.8 78.1 2010 年 3 月份 43 47.3 三、制冷系统总体规划 （一）原制冷水供应系统 制冷水
5、系统在右岸导流洞支洞口部位布置了二冷厂，制冷量为 150万大卡，总的产冷水量为 150m3/h；在左岸 EL845 马道上布置了三冷厂，总的产冷水量为 100m3/h。 前期规划大坝混凝土制冷水供水系统安排是：二冷厂全面负责大坝原设计中的初期冷却，二冷厂总产冷水量为 150m3/h，即可以同时对 150个仓号进行原设计中的初期冷却或后期冷却；三冷厂主要负责大坝原设计中的后期期冷却，三冷厂总产冷水量为 100m3/h，即可同时对 100 个仓号进行初期冷却或后期冷却。 （二）优化制冷水供应系统 根据龙江水电站枢纽工程下闸蓄水节点目标，EL846 高程以下横缝灌浆于 2010 年 3 月中旬完成，
6、经计算目前的规划无法保证其工程节点，现对其制冷水供应系统优化如下： （1）原设计方案将大坝坝体混凝土冷却分为初期、中期、后期三个阶段，中期冷却采用江水进行冷却。但由于工期较紧，将原设计的初期通水和中期通水合并，本方案中为一期冷却；原设计的后期冷却在本方案中简称为二期冷却。一期、二期冷却全部采用制冷水进行冷却。 （2）根据龙江水电站枢纽工程大坝混凝土温度控制施工技术要求，每年 11 月至次年 3 月采用江水进行一期冷却。但根据龙江水电站枢纽工程大坝下闸蓄水节点目标及大坝施工计划说明中横缝灌浆工期安排，一期冷却用江水进行冷却无法满足工期要求，故对 EL846 以下全部采用制冷水进行一期冷却。 （3
7、）根据龙江水电站枢纽工程下闸蓄水目标、大坝施工工期安排、设计图纸对灌区的划分、 龙江水电站枢纽工程大坝混凝土温度控制施工技术要求及专家意见，对大坝横缝灌浆进度进行了重新核算。如若能在 EL837 高程增设一灌区，能加快施工进度且有利于后期横缝灌浆施工进度。 （4）为确保龙江水电站枢纽工程下闸蓄水的节点目标按期实现，EL846 以下大坝坝体混凝土部分灌区只安排一期冷却和二期冷却，即一期冷却完成后直接进入二期冷却。EL765EL801 之间灌区直接同时进行二期冷却，EL795EL825、EL819EL837、EL831EL852 之间灌区同时进行一期和二期冷却。根据大坝坝体混凝土施工进度安排，三冷
8、厂只进行一期冷却还有一定地富于冷水量，可辅助二冷厂进行二期冷却。 （三）制冷系统分析 （1）EL831 高程以下灌区 一期冷却：根据大坝混凝土大坝施工计划说明工期安排，大坝混凝土制冷水最高峰需求量为 90.2m3/h，而三冷厂总产冷水量完全可以满足大坝混凝土一期冷冷要求。为加快坝体混凝土降温至横缝灌浆温度要求，二冷厂专门为三冷进行供水。 通过表 1-1 中数据可以看出，无论是原设计方案还是优化后的设计方案，均满足一期冷却制冷水供应强度，且有一定富余。 二期冷却：根据龙江水电站枢纽工程下闸蓄水目标，横缝灌浆工期较紧，EL765EL795 达到封拱条件，则需冷水需求量为116m3/h，EL795E
9、L819 制冷水需求量为 146m3/h，EL819EL831 制冷水需求量为 135m3/h。我部配备的二冷厂的总产冷水量为 150m3/h，三冷厂的总产冷水量为 100m3/h。 原设计方案完全无法满足二期冷却制冷水的供水强度；优化后的制冷水供水系统完全满足 EL831 以下的灌区制冷水供水强度。 （2） EL831.0 高程以上灌区 经计算 EL831EL846 灌区灌前二期冷却制冷水需求量为 174m3/h，目前我部二冷厂的总产冷水量为 150m3/h，无法保证其制冷水供水强度。而此时就需要用三冷厂进行辅助冷却，即三冷厂为靠近左岸的部分仓号完成一期冷却后直接进入二期冷却。 四、坝体混凝
10、土温控措施 （一）温控措施 （1）一期通水要求：对于坝体混凝土及基础约束区部位混凝土按照要求应采取通冷水降温 60 天，通水后，每天进出水方向互换一次，日降温度不超过 1。在混凝土浇筑收仓后 12 小时内开始通水，制冷水温12以内，水管通水流量不小于 18 升/分，以确保混凝土最高温度在允许范围内。 （2）二期通水要求：需进行坝体接缝灌浆及岸坡接触灌浆的部位，在灌浆前，进行后期通水冷却。后期通水时间约为 30 天。具体要求如下：在通水前，对各坝块进行闷温，闷温时间为 7 天，根据实际测温资料分析并确定通水制冷水的水温及时间。 对需要接缝灌浆的灌区，其上部必须有 6m 同温区，6m 的过渡区。才
11、开始进行横缝灌浆。 （3）对混凝土粗骨料进行预冷以及加片 冰、加制冷水拌和以降低混凝土出机口温度，降低大坝混凝土浇筑温度峰值。同时为缩短大坝混凝土通水冷却降温时间，EL846 以下的坝体混凝土全部采用制冷混凝土，以加快横缝灌浆施工进度。 （4）自卸车顶部加设活动式遮阳棚，自卸车装满料出楼前，人工必须将遮阳棚拉好，防止太阳光照射，以有效控制混凝土在运输途中的温度回升。同时加强运输各环节的组织管理，提高运输效率，缩短混凝土运输及等待卸料时间，减少砼在运输途中的温度损失。 （二）坝体温度监测 （1）安排专职技术人员负责检测和记录通水冷却有关参数，收仓前3 天内每 8 小时测温一次，以后每 12 小时
12、测温一次。 （2）为了进一步掌握准确的坝体内部温度数据，在9#、11#、13#、15#、18#等 5 个典型坝段埋设 30 支温度计，以加强坝体混凝土内部温度观测，根据实测坝体内部温度，绘制一、二期通水冷却的时间与温度曲线图，从而为大坝横缝灌浆提供更有效的温度数据。 （3） （测温计安装 温度计安装位置表 断面 坝段 仪器编号 高程 1-1 9#坝段 9T01-9T03 EL825 9T04-9T06 EL837 2-2 11#坝段 11T01-11T03 EL819 11T04-11T06 EL831 3-3 13#坝段 13T01-13T03 EL822 13T04-13T06 EL834
13、 4-4 15#坝段 15T01-15T03 EL831 15T04-15T06 EL842 5-5 18#坝段 18T01-18T03 EL825 18T04-18T06 EL834 注： 监测断面具体位置：1-1 断面：距 8#、9#坝缝 2m；2-2 断面：距11#、12#坝缝 2m；3-3 断面：距 12#、13#坝缝 2m；4-4 断面：距14#、15#坝缝 2m；5-5 断面：距 18#、19#坝缝 2m。温度计埋设位置为拱坝中心线上 1 支，上下游距中心线 5m 部位各 1 支。 监测仪器编号规则：同一高程上编号自下游至上游一次增大。 监测仪器埋设高程参考本表，并结合施工进度可根据想成实际浇筑情况作适当调整。 五、结束语 大体积混凝土在施工过程中，由于采取了充足的技术准备与合理的施工方法，按期实现了下闸蓄水，大坝蓄水运行至今混凝土表面未发生任何裂纹，外观质量良好，已通过主体相关部门工程验收。
