水利水电混凝土拱坝施工技术研究论文（推荐9篇）
预应力工程在水利水电项目中专业性最强，在很多大型水利工程中预应力工程已经成为施工整个的关键。预应力锚固技术是预应力岩锚与预应力拉锚的统称。它是在预应力混凝土技术为基础开发发展而来的一种锚固技术，并且根据预先计算设计的预应力大小、锚固深度及锚固方向。对坝体结构在变形前施加预应力，使其结构得到稳定或改变其受力变形状态。预应力锚固技术相对于其它结构加固措施，最大的特点就是能够在结构（构件）内部传递拉应力。实际应用时，其主要施工步骤包括以下五方面：造孔、编束、放束和锚固、张拉以及防护等，每个施工步骤都应严格按设计要求及相关规范的规定执行，不能随意套用。常用的预应力锚束有黏着式与机械式两种方式，其中机械式利用胀壳原理，而黏着式是通过高标号的水泥来实现的。
二、施工导流
在施工中我们可以通过施工导流的过程进行围堰的修建，在修建时要将河床结构的稳定性和复杂性。在水利水电项目施工中，要将河床的水位控制放在首位，并对施工导流的整体方案进行详细和具体的安排，将科学性和可行性直接加入到大坝的施工进度中。水利水电工程的施工周期较长，所以在施工过程中会受很多自然环境和自然气候的干扰，在施工中提高施工效率是质量保证的最有效的手段，我们可以在适当的河道枯水期进行施工导流，在导流期间很多混凝土工程都可以在这一期间完成。另外在施工的过程中很多施工导流环节都以满足项目施工要求为根据，最大限度的满足水利水电工程的施工进度，保证水坝在主体施工中能够正常有序的进行。
三、数据库技术与GIS技术
随着工程测量数据采集和处理工作的逐步自动化、智能化，测量工作者如何能更有效地使用和管理好收集的大量工程测量信息，更好地为水利水电项目的施工提供反馈信息，其最有效的方法是建立数据库或信息系统，利用数据库技术或GIS技术。通过建立数据库或信息系统，能将大量的工程测量数据或信息进行有序存储，建立相应的三维数字地形模型，便于搜索、调用、分析和研究，实现管理的智能化和信息化施工，有效提升测量数据的利用率。将GIS技术用于水利水电工程项目的建设，也是近年来一直广泛推广应用和研究的课重大题。采用三维全景虚拟显示总的施工组织设计，直观反映工程实施过程在时间上和空间上的相互关系，并实现各种信息的可视化查询、分析、计算和调用，实现水利水电工程项目施工的全过程动态仿真模拟。以数字信息化、图像化、可视化为出发点，直观地模拟现代水利水电工程项目建设的施工动态过程。
四、系统工程在施工管理中的运用
很多智能系统都在水利工程管理中得到应用，我们可以设计和现场实际情况一样的软件，并对工程的施工情况进行模拟分析，并将分析结果作为工程施工中的参考要素进行分析，在实际应用的过程中，模拟软件会分析出施工环境、自然气候、场地因素等问题为施工造成的不便，并且建立合适的施工模型，对施工中的难点和可能遇见的风险因素进行分析，并以此达到提高施工进度，降低施工成本的目的。
五、总结
锦屏一级水电站大坝为混凝土双曲拱坝, 坝顶高程1 885 m, 建基面高程1 580 m, 最大坝高305 m, 是目前世界上在建的最高拱坝。大坝正常蓄水位1 880 m, 死水位1 800 m, 拱冠梁顶厚16 m, 拱冠梁底厚63 m, 顶拱中心线弧长552.23m。大坝设置25条横缝, 分为26个坝段, 横缝间距20~25 m, 平均坝段宽度22.6 m, 施工不设纵缝。工程位于四川省凉山彝族自治州盐源县和木里县境内, 大坝河床两岸陡峻, 地质条件复杂, 施工环境恶劣, 布置困难, 交叉作业干扰大, 技术复杂, 与国内外同类工程相比, 其技术要求更高, 施工难度更大。
前期因地质条件原因基坑开挖进度滞后, 大坝首仓混凝土实际于2009年10月23日开始浇筑, 比原计划推后9个月。为缩短直线工期, 加快施工进度, 迫切需要对混凝土双曲拱坝温度自动监测和控制技术进行研究和实施。
2 基于温度传感器的大坝混凝土温度自动监测和控制系统
2.1 实施背景
混凝土温度控制是为避免大体积混凝土因内部温度过高产生温度应力而开裂和拱坝达到设计要求的封拱温度必须采取的工程措施。混凝土内部温度监测、冷却通水流量和进出水温度监测的及时性和准确性以及冷却通水流量的控制是混凝土内部温度控制的关键因素。
传统的混凝土内部温度监测方法是人工携带采集设备与从坝内埋设的温度计牵引出来的电缆相连读取数据并手工记录, 劳动强度大, 及时性差。冷却通水数据流量监测方法主要是容积法和超声波流量计法, 这两种方法均为人工测量、记录, 前者效率低, 后者误差大 (10%以上) ;温度监测采用笔式温度计或红外温度计, 前者需要拔除冷却水管, 效率低;后者测量的是冷却水管外壁的温度, 误差大, 数据采集的及时性、准确性均不高, 不能满足“个性化、精细化通水”的要求;冷却通水流量的控制亦采用人工通过控制阀门的开合度调整流量大小, 精确性不高。
2.2 核心技术内容
2.2.1 锦屏混凝土温控技术标准
锦屏大坝混凝土温控标准高, 技术要求严格, 具体要求如下:
1) 浇筑块不规则、面积大, 受基岩约束强, 全部按约束区控制;
2) 内外温差按照△T≤16℃进行控制;
3) 砼出机口温度7℃, 浇筑温度5℃~11℃;
4) 最高温度:EL1 847 m以下为25℃, EL1 847 m以上为26℃;
5) 接缝灌浆温度:EL1 847 m以下为14℃, EL1 847 m以上为15℃;
6) 相邻块高差不大于12 m, 间歇期为5~14 d;
7) 通水冷却分为一期、中期和二期冷却三个阶段。各期通水温度和目标温度等见表1。
2.2.2 具体控制方法
各阶段温度控制具体控制方法如下:
1) 一期冷却控温:从砼下料入仓开始即开始采用大流量 (单根支管1.8~2.5 m3/h) 、低温水 (5℃~9℃) 进行一期控温冷却, 认真执行最高温度预警制度。
2) 一期冷却降温:砼内部最高温度峰值出现并开始下降, 逐步减小通水流量, 开始一期冷却降温控制。通过调整通水温度和通水流量, 严格控制降温速率保持在0.2℃/d~0.3℃/d。
3) 中期通水控温:通过调整通水温度和流量, 严格控制降温速率满足设计要求, 使砼内部温度均匀缓慢下降至18℃左右, 停止通水, 通过监测砼内部温度, 当温度回升至18.5℃时恢复中期通水, 始终控制砼内部温度处于18.0℃~18.5℃之间。
2.2.3 建立温控自动监测和控制系统
为做好世界级高拱坝混凝土温度控制工作, 确保大坝施工质量和安全, 葛洲坝集团在锦屏一级水电站右岸大坝施工中研究开发了大坝混凝土温度自动监测和控制系统。系统包括三个部分:混凝土内部温度自动监测子系统、冷却通水自动监测和控制子系统、混凝土内部温度管理子系统。
混凝土内部温度自动监测子系统由温度传感器 (坝内埋设的温度计) 、数据集中采集设备、无线传输装置等组成, 通过预埋电缆的方式将仓内的温度计引入其下层的廊道, 在廊道内将若干组电缆联网接入一台数据集中采集设备, 采集的数据通过无线的方式发射到数据服务器, 实现混凝土内部温度的自动监测。混凝土内部温度自动监测子系统在右岸大坝的布置见图1。
冷却通水自动监测和控制子系统由流量和温度传感器、电控阀门、数据集中采集和阀门控制设备、无线传输装置等组成, 在每组冷却水管上安装固定的温度流量传感器和电控阀门, 将同一层栈桥上的若干组冷却水管联网接入一台数据集中采集和阀门控制设备, 通过无线传输装置建立采集与控制设备和服务器之间的数据连接, 实现数据的自动监测的阀门的自动控制。冷却通水自动监测和控制子系统在右岸大坝的布置见图1。
混凝土内部温度管理子系统由数据库服务器、数据处理和分析软件系统、无线传输装置、客户端计算机等组成, 混凝土内部温度和对应的冷却通水数据通过无线方式传输至数据库服务器并存储, 数据处理和分析软件系统负责对数据进行处理和分析并生成通水调整方案和日计划, 用户通过客户端计算机对系统进行管理并决策和发出通水调整指令。
2.2.4 实施步骤及过程
采用基于温度传感器的大坝混凝土温度自动监测和控制系统采取室内研究与现场试验相结合的研究方法, 在现场试验的基础上开展实际工程应用。具体实施步骤及时间如下:
1) 混凝土温度与冷却通水信息关系数值模型由葛洲坝集团试验检测有限公司与清华大学合作共同研究, 并委托清华大学编制仿真计算软件, 实际在2012年5月完成软件编制与测试。
2) 混凝土温度数据库、自动测控软件、仿人工智能控制算法软件、混凝土温度仿真计算软件集成, 实际于2012年6月完成。
3) 现场试验选择在锦屏一级大坝1 748 m高程坝后栈桥进行, 拟安装冷却水管28组以上, 避开一期通水控温和降温阶段。实际在2012年6月完成安装, 7至8月进行试运行与维护。
2.3 实施效果
基于温度传感器的大坝混凝土温度自动监测和控制系统监测数据的及时性和准确性大幅提高, 有效保证了温度控制效果, 精确实现了“个性化、精细化通水”, 并降低工人80%左右的劳动强度。具体实施效果可参见图2。
目前, 已对锦屏一级右岸大坝约214.5万m3混凝土进行混凝土温度自动监测和控制, 温控过程及结果均满足设计及规范要求。
3 结语
【关键词】水电站工程;拱坝;混凝土施工;质量管理
【中图分类号】TV62
【文献标识码】A
Quality Management of Sidu River Hydropower Station Project Construction
Wang Li-xin
（Zhejiang Huili construction co.，LTDLishuiZhejiang323000）
【Abstract】Illustrated by the case of Sidu River Hydropower Station Project， this paper briefly introduces the content and key points about construction and quality management as the construction unit in the hydropower arch dam concrete construction， which can provide a reference for similar projects.
【Key words】Hydropower Station Project;Arch dam;Concrete construction;Quality management
1. 概述
拱坝混凝土施工是一个复杂的系统工程，做好混凝土施工过程中的质量控制工作尤为重要。为了保证混凝土拱坝的整体性、抗渗性、耐久性，必须对混凝土施工进行认真处理、确保质量。 [1]本文以泗渡河水电站工程拱坝混凝土施工与质量管理为例，简要介绍施工单位在水电站拱坝混凝土施工与质量管理中的内容和要点，为类似工程的施工与质量管理提供参考。
2. 工程概况
泗渡河水库电站位于湖北省恩施州东北部巴东县野三关镇境内，清江左岸一级支流招徕河流域中游泗渡河上，系泗渡河流域骨干电站，是一座以发电为主，同时兼顾下游人畜饮水、农田灌溉、生态旅游等综合性水利水电工程。电站水库总库容892万立方米，装机容量15兆瓦。工程主要建筑物有拦河坝、泄水建筑物、发电引水建筑物、发电厂及升压站，泗渡河大坝是混合线型双曲变厚拱坝，坝高75.3米，坝顶长度102.08米，坝体材料为C20W8F100混凝土。拱坝坝顶厚度3.0m，坝底厚度11.62m，厚高比0.167，坝顶中心线弧长145.5m，弧高比2.09。坝体最大中心角81.68°，最小中心角65.47°。上游坝面最大倒悬度1：0.24，下游坝面最大倒悬度1：0.21。
3. 拱坝混凝土施工工艺
3.1混凝土生产。
（1）混凝土拌和系统布置在大坝左岸上游，沿上坝公路布置，吊罐起吊点高程设在▽461m左右，位于拌和机出口正下方。拌和楼布置2台750拌和机，最大生产能力为每台班210m3。水泥采用袋装水泥，由人工拆包后经溜管卸入拌和机内。
（2）成品储料仓为地弄式，大坝混凝土主要为四级配混凝土，料仓分五档，总储量为1200m3左右。混凝土骨料的计量配比均在地弄内进行，通过宽800mm的皮带输送机送往拌和楼。
3.2坝体混凝土运输。
主要运输设备为20t缆索运输机结合4.5m3混凝土吊罐吊装运输。
（1）吊罐起吊点基本位于拌和机出口储料斗的正下方，所以混凝土在装入吊罐后可以利用缆机直接起吊入仓。混凝土入仓主要采用一套20t固定式缆机，再辅之以上、下游副缆索的小幅牵拉可覆盖坝体98%的混凝土浇筑。混凝土运输能力约为每台班160～210m3。
（2）对于混凝土吊罐不能直接入仓的小体积混凝土浇筑，采用搭仓面，挂溜斗筒施工方法，即混凝土运输先由缆机吊运混凝土卸入钢制储料箱内，再经人工推双胶轮车运混凝土经溜斗筒入仓浇筑。位于坝顶以上的小体积混凝土运输，可视施工需要搭设井字架提升混凝土。
3.3模板工程。
（1）以全新的1500×300mm标准钢模板为主，在结构复杂处、边角部位辅以木模板，模板采用10拉筋和围檩方木（少数为脚手架钢管）固定。模板的安装、围檩的架设，其位置、形状和尺寸必须符合设计及规范要求，模板安装必须保证有足够的强度、刚度、稳定性及密封性，确保模板在浇筑过程中不变形、不走样、不漏浆。
（2）特殊部位的模板和支撑如冲砂闸牛腿等，安装经过专门的计算复核后方可采用。模板的脱模剂采用石腊、柴油、滑石粉配制使用。模板每次周转使用前均进行维护和清理，并涂刷上脱模油。
3.4止水止浆片安装。
止水铜片、止浆片采用双面氧焊焊接，在制作车间完成定型后再到现场焊接，焊接时做到不漏焊，并保证止水铜片和止浆铁片许可变形部位处于坝缝位置。
3.5钢筋制安工程。
钢筋制作按设计要求在加工场制作成型，在施工中确保钢筋的种类、型号、直径、数量、长度符合设计图纸要求。钢筋安装采用人工绑扎、焊接相结合，绑扎和焊接搭接长度符合设计规范要求。
3.6混凝土浇筑。
混凝土浇筑遵循薄层跳仓连续均匀上升的浇筑方式，相邻坝块高差不超过10～12m。
（1）每个混凝土浇筑块的高度为1.0m～2.8m，基础块浇筑厚度控制在1.0m～1.5m。其他部位视结构情况、气候温度条件而定。
（2）采用人工平仓，沿坝轴线方向自上游至下游平铺式浇筑上升，每层铺料控制厚度约为35cm，并不大于50cm。
（3）大坝混凝土采用高频振捣器振捣，小体积部位及结构复杂部位采用插入式软轴振动器。
（4）严禁不合格混凝土入仓;混凝土浇筑时，严禁在仓内加水。
（5）在有廊道、钢管或埋件的仓位卸料时，廊道、钢管两侧要均衡上升，其两侧高差不得超过铺料的层厚（30～50cm）。
（6）为了增加混凝土和易性，节省水泥，减少水化热及在大面积浇筑时延长混凝土初凝时间，本工程掺缓凝减水剂，使初凝时间延长2～3小时。
（7）振捣时间以混凝土不再显著下沉，不出现气泡，开始泛浆为准。振捣器移动距离不超过有效半径的1.5倍，并插入下层混凝土5～10cm，顺序依次，方向一致，保证上下层混凝土结合，避免漏振。
（8）施工缝处理采用混凝土终凝前高压水冲毛，无法采用高压水冲毛的仓面采用人工凿毛处理。
3.7冬、雨季混凝土浇筑。
（1）在大雨暴雨时停止浇筑，并在下雨前将入仓混凝土振捣密实，雨止后，若能继续覆盖则及时补充砂浆后浇筑，否则按施工缝处理。
（2）为保证施工进度，遇小雨施工时采取适当减少混凝土拌和用水量，加强仓面遮雨、防雨措施，如在仓面覆盖防雨塑料布等，在不影响混凝土质量的前提下继续浇筑。
（3）在气温低于0°C时，停止浇筑混凝土;小体积混凝土浇筑在气温高于5°C时进行。浇完后对混凝土进行二层麻袋覆盖保温。
4. 工程质量控制措施
4.1原材料质量控制。
原材料检验采用施工单位部分外委试验、监理旁站及施工单位自检来完成。
（1）水泥：采用长阳华新PoC32.5强度等级水泥， 400吨同一批号水泥为一取样单位，共检测38组，检测结果均符合要求。
（2）沙石骨料：主要来自大坝附近的人工砂石料场，砂料每1200t一批为取样单位，共检测37组;卵石每1000t、碎石每2000t一批为取样单位，分44次送检，各档料合计检测110组，检测结果均满足施工要求。
（3）钢筋：主要为酒泉钢铁（集团）有限责任公司及山西龙门钢铁（集团）有限责任公司的钢筋，每60t为一检验批，根据施工需要，原材共检测10次，焊接共检测6次，检测结果均为合格。
（4）拌和用水：泗渡河水质良好，能满足混凝土生产用水要求。
表1混凝土在浇筑地点的坍落度（使用振捣器）
建 筑 物 性 质 标准圆坍落度（cm）
水工素混凝土或少筋混凝土 3～5
配筋率不超过1%的钢筋混凝土 5～7
配筋率超过1%的钢筋混凝土 7～9
4.2拌和物质量控制。
（1）工地试验室试验员定时在出机口对一盘混凝土按出料先后各取一个试样（每个试样不少于30Kg），分别测定砂浆密度，其差值不得大于30Kg/m3。用筛分法分析测定粗骨料在混凝土中所占百分比，其差值不得大于10%。 [2]
（2）试验值班人员每班不少于两次到仓面了解混凝土质量情况，检测坍落度，量测混凝土出机、入仓和浇筑温度，并做好记录。同时出机口混凝土坍落度每班检测四次。坍落度要求见表1。
（3）现场混凝土质量检验以抗压强度为主，每一浇筑块作为一个单元工程，同一标号和级配按季度施工的主要部位取样做抗渗、抗冻试件。制作试件的混凝土是任意一盘混凝土，并取自拌和机出料口。
4.3外观质量控制措施。
（1）整个工程的模板，能用钢模的全部使用新钢模或特制新钢模;确实不能用钢模的才考虑用木模，必要时增加使用三合板贴面，以减少拼缝，增加混凝土表面的光滑、平整度。
（2）使用同一品种、规格的水泥，确保混凝土外观色泽一致。
（3）加强混凝土养护工作，对溢流面混凝土表面采用喷雾连续保湿养护，雾滴直径为40～80um ，以防止混凝土表面泛出水泥浆液。
（4）对模板系统进行科学的设计计算，验证模板和支撑体系的强度、刚度和稳定性，确保模板和支撑体系能够承受自身荷载和混凝土的侧压力或混凝土自重。
（5）在混凝土浇筑开仓前，按质量规范进行模板验收，确保达到优良标准。
（6）在混凝土浇筑过程中，加强施工过程管理，实行施工员和技术员全程旁站监管，严格把关，及时掌握包括模板、支撑的牢固性等所有施工细节，严防非设计荷载加到模板上，并及时调整可能产生的偏差，确保模板不走样，同时控制好混凝土浇筑质量，严防漏振、过振等现象，杜绝混凝土表面产生缺陷。
4.4大坝混凝土温度控制和防裂措施。
（1）对坝体混凝土进行温度控制主要是控制混凝土内部产生的最高温升（即坝内混凝土最高温度与将来稳定温度间的差值）和保证坝体各部位温度尽可能均匀，不致形成危害性的温度梯度。
（2）温控和防裂的主要措施有降低混凝土水化热温升、降低混凝土浇筑温度、混凝土人工冷却散热和表面保护等。
5. 结语
泗渡河水电站拱坝混凝土施工自2011年5月至2013年5月历时两年，期间严格执行按照施工规程，执行各项质量管理措施，从而确保了碾压混凝土的浇筑质量，降低了施工成本，大坝混凝土浇筑质量良好，强度指标均超过设计值，温度控制符合设计要求。
参考文献
[1]袁异. 拱坝混凝土施工质量控制[J]. 中国高新技术企业，2007，16：162+169.
[2]蓝文坚. 水工碾压混凝土施工质量控制研究与实践[D].广西大学，2006.
（3）大坝混凝土采用高频振捣器振捣，小体积部位及结构复杂部位采用插入式软轴振动器。
（4）严禁不合格混凝土入仓;混凝土浇筑时，严禁在仓内加水。
（5）在有廊道、钢管或埋件的仓位卸料时，廊道、钢管两侧要均衡上升，其两侧高差不得超过铺料的层厚（30～50cm）。
（6）为了增加混凝土和易性，节省水泥，减少水化热及在大面积浇筑时延长混凝土初凝时间，本工程掺缓凝减水剂，使初凝时间延长2～3小时。
（7）振捣时间以混凝土不再显著下沉，不出现气泡，开始泛浆为准。振捣器移动距离不超过有效半径的1.5倍，并插入下层混凝土5～10cm，顺序依次，方向一致，保证上下层混凝土结合，避免漏振。
（8）施工缝处理采用混凝土终凝前高压水冲毛，无法采用高压水冲毛的仓面采用人工凿毛处理。
3.7冬、雨季混凝土浇筑。
（1）在大雨暴雨时停止浇筑，并在下雨前将入仓混凝土振捣密实，雨止后，若能继续覆盖则及时补充砂浆后浇筑，否则按施工缝处理。
（2）为保证施工进度，遇小雨施工时采取适当减少混凝土拌和用水量，加强仓面遮雨、防雨措施，如在仓面覆盖防雨塑料布等，在不影响混凝土质量的前提下继续浇筑。
（3）在气温低于0°C时，停止浇筑混凝土;小体积混凝土浇筑在气温高于5°C时进行。浇完后对混凝土进行二层麻袋覆盖保温。
4. 工程质量控制措施
4.1原材料质量控制。
原材料检验采用施工单位部分外委试验、监理旁站及施工单位自检来完成。
（1）水泥：采用长阳华新PoC32.5强度等级水泥， 400吨同一批号水泥为一取样单位，共检测38组，检测结果均符合要求。
（2）沙石骨料：主要来自大坝附近的人工砂石料场，砂料每1200t一批为取样单位，共检测37组;卵石每1000t、碎石每2000t一批为取样单位，分44次送检，各档料合计检测110组，检测结果均满足施工要求。
（3）钢筋：主要为酒泉钢铁（集团）有限责任公司及山西龙门钢铁（集团）有限责任公司的钢筋，每60t为一检验批，根据施工需要，原材共检测10次，焊接共检测6次，检测结果均为合格。
（4）拌和用水：泗渡河水质良好，能满足混凝土生产用水要求。
表1混凝土在浇筑地点的坍落度（使用振捣器）
建 筑 物 性 质 标准圆坍落度（cm）
水工素混凝土或少筋混凝土 3～5
配筋率不超过1%的钢筋混凝土 5～7
配筋率超过1%的钢筋混凝土 7～9
4.2拌和物质量控制。
（1）工地试验室试验员定时在出机口对一盘混凝土按出料先后各取一个试样（每个试样不少于30Kg），分别测定砂浆密度，其差值不得大于30Kg/m3。用筛分法分析测定粗骨料在混凝土中所占百分比，其差值不得大于10%。 [2]
（2）试验值班人员每班不少于两次到仓面了解混凝土质量情况，检测坍落度，量测混凝土出机、入仓和浇筑温度，并做好记录。同时出机口混凝土坍落度每班检测四次。坍落度要求见表1。
（3）现场混凝土质量检验以抗压强度为主，每一浇筑块作为一个单元工程，同一标号和级配按季度施工的主要部位取样做抗渗、抗冻试件。制作试件的混凝土是任意一盘混凝土，并取自拌和机出料口。
4.3外观质量控制措施。
（1）整个工程的模板，能用钢模的全部使用新钢模或特制新钢模;确实不能用钢模的才考虑用木模，必要时增加使用三合板贴面，以减少拼缝，增加混凝土表面的光滑、平整度。
（2）使用同一品种、规格的水泥，确保混凝土外观色泽一致。
（3）加强混凝土养护工作，对溢流面混凝土表面采用喷雾连续保湿养护，雾滴直径为40～80um ，以防止混凝土表面泛出水泥浆液。
（4）对模板系统进行科学的设计计算，验证模板和支撑体系的强度、刚度和稳定性，确保模板和支撑体系能够承受自身荷载和混凝土的侧压力或混凝土自重。
（5）在混凝土浇筑开仓前，按质量规范进行模板验收，确保达到优良标准。
（6）在混凝土浇筑过程中，加强施工过程管理，实行施工员和技术员全程旁站监管，严格把关，及时掌握包括模板、支撑的牢固性等所有施工细节，严防非设计荷载加到模板上，并及时调整可能产生的偏差，确保模板不走样，同时控制好混凝土浇筑质量，严防漏振、过振等现象，杜绝混凝土表面产生缺陷。
4.4大坝混凝土温度控制和防裂措施。
（1）对坝体混凝土进行温度控制主要是控制混凝土内部产生的最高温升（即坝内混凝土最高温度与将来稳定温度间的差值）和保证坝体各部位温度尽可能均匀，不致形成危害性的温度梯度。
（2）温控和防裂的主要措施有降低混凝土水化热温升、降低混凝土浇筑温度、混凝土人工冷却散热和表面保护等。
5. 结语
泗渡河水电站拱坝混凝土施工自2011年5月至2013年5月历时两年，期间严格执行按照施工规程，执行各项质量管理措施，从而确保了碾压混凝土的浇筑质量，降低了施工成本，大坝混凝土浇筑质量良好，强度指标均超过设计值，温度控制符合设计要求。
参考文献
[1]袁异. 拱坝混凝土施工质量控制[J]. 中国高新技术企业，2007，16：162+169.
[2]蓝文坚. 水工碾压混凝土施工质量控制研究与实践[D].广西大学，2006.
（3）大坝混凝土采用高频振捣器振捣，小体积部位及结构复杂部位采用插入式软轴振动器。
（4）严禁不合格混凝土入仓;混凝土浇筑时，严禁在仓内加水。
（5）在有廊道、钢管或埋件的仓位卸料时，廊道、钢管两侧要均衡上升，其两侧高差不得超过铺料的层厚（30～50cm）。
（6）为了增加混凝土和易性，节省水泥，减少水化热及在大面积浇筑时延长混凝土初凝时间，本工程掺缓凝减水剂，使初凝时间延长2～3小时。
（7）振捣时间以混凝土不再显著下沉，不出现气泡，开始泛浆为准。振捣器移动距离不超过有效半径的1.5倍，并插入下层混凝土5～10cm，顺序依次，方向一致，保证上下层混凝土结合，避免漏振。
（8）施工缝处理采用混凝土终凝前高压水冲毛，无法采用高压水冲毛的仓面采用人工凿毛处理。
3.7冬、雨季混凝土浇筑。
（1）在大雨暴雨时停止浇筑，并在下雨前将入仓混凝土振捣密实，雨止后，若能继续覆盖则及时补充砂浆后浇筑，否则按施工缝处理。
（2）为保证施工进度，遇小雨施工时采取适当减少混凝土拌和用水量，加强仓面遮雨、防雨措施，如在仓面覆盖防雨塑料布等，在不影响混凝土质量的前提下继续浇筑。
（3）在气温低于0°C时，停止浇筑混凝土;小体积混凝土浇筑在气温高于5°C时进行。浇完后对混凝土进行二层麻袋覆盖保温。
4. 工程质量控制措施
4.1原材料质量控制。
原材料检验采用施工单位部分外委试验、监理旁站及施工单位自检来完成。
（1）水泥：采用长阳华新PoC32.5强度等级水泥， 400吨同一批号水泥为一取样单位，共检测38组，检测结果均符合要求。
（2）沙石骨料：主要来自大坝附近的人工砂石料场，砂料每1200t一批为取样单位，共检测37组;卵石每1000t、碎石每2000t一批为取样单位，分44次送检，各档料合计检测110组，检测结果均满足施工要求。
（3）钢筋：主要为酒泉钢铁（集团）有限责任公司及山西龙门钢铁（集团）有限责任公司的钢筋，每60t为一检验批，根据施工需要，原材共检测10次，焊接共检测6次，检测结果均为合格。
（4）拌和用水：泗渡河水质良好，能满足混凝土生产用水要求。
表1混凝土在浇筑地点的坍落度（使用振捣器）
建 筑 物 性 质 标准圆坍落度（cm）
水工素混凝土或少筋混凝土 3～5
配筋率不超过1%的钢筋混凝土 5～7
配筋率超过1%的钢筋混凝土 7～9
4.2拌和物质量控制。
（1）工地试验室试验员定时在出机口对一盘混凝土按出料先后各取一个试样（每个试样不少于30Kg），分别测定砂浆密度，其差值不得大于30Kg/m3。用筛分法分析测定粗骨料在混凝土中所占百分比，其差值不得大于10%。 [2]
（2）试验值班人员每班不少于两次到仓面了解混凝土质量情况，检测坍落度，量测混凝土出机、入仓和浇筑温度，并做好记录。同时出机口混凝土坍落度每班检测四次。坍落度要求见表1。
（3）现场混凝土质量检验以抗压强度为主，每一浇筑块作为一个单元工程，同一标号和级配按季度施工的主要部位取样做抗渗、抗冻试件。制作试件的混凝土是任意一盘混凝土，并取自拌和机出料口。
4.3外观质量控制措施。
（1）整个工程的模板，能用钢模的全部使用新钢模或特制新钢模;确实不能用钢模的才考虑用木模，必要时增加使用三合板贴面，以减少拼缝，增加混凝土表面的光滑、平整度。
（2）使用同一品种、规格的水泥，确保混凝土外观色泽一致。
（3）加强混凝土养护工作，对溢流面混凝土表面采用喷雾连续保湿养护，雾滴直径为40～80um ，以防止混凝土表面泛出水泥浆液。
（4）对模板系统进行科学的设计计算，验证模板和支撑体系的强度、刚度和稳定性，确保模板和支撑体系能够承受自身荷载和混凝土的侧压力或混凝土自重。
（5）在混凝土浇筑开仓前，按质量规范进行模板验收，确保达到优良标准。
（6）在混凝土浇筑过程中，加强施工过程管理，实行施工员和技术员全程旁站监管，严格把关，及时掌握包括模板、支撑的牢固性等所有施工细节，严防非设计荷载加到模板上，并及时调整可能产生的偏差，确保模板不走样，同时控制好混凝土浇筑质量，严防漏振、过振等现象，杜绝混凝土表面产生缺陷。
4.4大坝混凝土温度控制和防裂措施。
（1）对坝体混凝土进行温度控制主要是控制混凝土内部产生的最高温升（即坝内混凝土最高温度与将来稳定温度间的差值）和保证坝体各部位温度尽可能均匀，不致形成危害性的温度梯度。
（2）温控和防裂的主要措施有降低混凝土水化热温升、降低混凝土浇筑温度、混凝土人工冷却散热和表面保护等。
5. 结语
泗渡河水电站拱坝混凝土施工自2011年5月至2013年5月历时两年，期间严格执行按照施工规程，执行各项质量管理措施，从而确保了碾压混凝土的浇筑质量，降低了施工成本，大坝混凝土浇筑质量良好，强度指标均超过设计值，温度控制符合设计要求。
参考文献
[1]袁异. 拱坝混凝土施工质量控制[J]. 中国高新技术企业，2007，16：162+169.
关键词:水利工程;混凝土;温度控制
1工程概况
长洲水利工程地处梧州市，采用混凝土重力坝。该水力工程坝长为530．80m、最大坝高49．60m、坝底最大宽度95．0m，大坝混凝土浇筑总量为58万m3。该工程所在地区为亚热带气候，不利于混凝土浇筑控制，工程坝址为花岗岩坝基，会对混凝土产生较大约束力。本工程施工存在以下难点:工程最大仓号790．0m2，单仓浇筑达2356．4m3;工程施工期间高温持续，并伴随频繁气温骤降;进水口具有较大钢筋制安量，需长时间停歇;过长制冷供水线路产生大量热损耗。
2混凝土温度控制措施
2．1科学选择材料
首先，使用低发热量水泥。实际中控制水泥水化热升温的关键措施就是降低水泥使用量和使用低发热水泥。多次实验对比后，本工程胶凝材料选择福建漳州广丰水泥厂产生的热硅酸盐水泥(P．O42．5)其次，外加剂掺加。掺加外加剂后混凝土和易性能够得到改善，混凝土水泥水化热显著降低，水泥出现水化热峰值时间被延缓，出现混凝土温度峰值时间被推迟，更加有利于混凝土温度控制的实现，同时也使得混凝土质量得到有效保证。该工程选择的减水剂和粉煤灰分别为福建建科院JM－Ⅱ高效缓凝减水剂和福建大唐电厂Ⅱ级粉煤灰。
2．2对混凝土配合比进行优化
首先，科学设置骨料级配，以获得骨料大小均匀的混凝土，使单位水泥用量降低。通过实验发现，增加混凝土级配可降低水泥使用量。所以本工程以三级配混凝土为主，钢筋密集、各结构物周边、孔洞使用一级配和二级配混凝土。其次，减小混凝土塌落度。实验发现，混凝土塌落度减小1cm，水泥用量就能够降低4～6kg。本工程多采用7～9cm、5～7cm塌落度混凝土，不易振捣部位(泵送混凝土、尾水椎管底部)选择塌落度较高混凝土。再次，水泥水化热发散速度和混凝土水灰有关，增大水灰比会增加水化热发散速度。所以，应当将混凝土水灰比尽量降低、依据实验和检测结果，本工程使用0．50～0．60水灰比混凝土。
2．3降低出机口温度
首先，控制预冷混凝土温度回升。仓面振捣会提升预冷混凝土温度，此时应采取措施进行防晒保温，将温度回升率控制在0．4以内。混凝土出机口温度和混凝土浇筑温度存在以下关系:T机=TP－0．4(Ta－TP)，其中T机为混凝土出机口温度、TP为混凝土浇筑温度、Ta当时气温。其次，控制风冷骨料。本工程中控制出机口温度的关键手段之一就是风冷骨料，所以采用的施工工艺为冰水加一、二次风冷骨料拌和混凝土，在该施工工艺中利用冷风封闭循环冷却拌和楼骨料出料仓和拌合系统调节料仓中的骨料，进而促进骨料温度下降。另外搅拌过程中将冰屑加入混凝土，在冰融化时热量能够被吸收，进而促进混凝土出机口温度降低。再次，检测混凝土生产系统温度。为实现对出机口混凝土温度的有效控制，应当对混凝土各原材料温度进行检测，包括骨料制冷前后、水泥、拌和水温温度等，以对材料存储、运输的保温防晒措施进行调整。
2．4运输中的防热遮晒
首先，进一步完善混凝土运输设备的构造，例如为防止混凝土因阳光直射升温，在车厢上设置遮阳棚。具体实施中可用钢管在车辆两边焊接支架，用滑环将防雨棚和钢架连接，拌合楼接料后滑动滑环打开遮阳棚，卸料后关闭遮阳棚。其次，冲击降温混凝土运输车。进行楼受料拌合前，使用冷水冲洗车厢外侧已达到降温目的，防止混凝土因阳光被车辆吸收而升温。再次，降低混凝土倒运次数和运输距离。对混凝土运输路线和过程进行科学规划，尽量减小混凝土运输距离，同时合理设置混凝土倒运次数，避免因路线过程过倒运次数过多而造成的混凝土温度升高。
2．5控制浇筑温度
首先，对仓号内外部环境温度进行控制。将喷雾设施安装在仓号内，并依据需要开展喷雾操作，在雾化气体凝结过程中大量热量会被吸收，进而促进仓号内温度降低，以形成对混凝土建筑温度倒灌的控制。其次，对混凝土浇筑温度和入仓温度进行控制。实验表明减小混凝土浇筑温度，能够促进混凝土最高温升降低，进而促进初凝时间延长，最终是混凝土现场质量控制和混凝土浇筑性能得到改善。本工程依据本工程温度控制要求和工程实际情况，本工程确定了不同时间不同部位的温度控制值。再次，提升入仓浇筑速度。在夏季进行混凝土浇筑容易发生温度倒灌，如果混凝土浇筑连续性不够，就会造成局部初凝，甚至会出现施工冷缝问题，进而对结构物耐久性和整体性造成影响。为避免因温度倒灌而出现的冷缝，应当对混凝土浇筑施工方案进行优化，对资源进行合理配置，促进混凝土平仓振捣、吊运、运输速度提升。强化施工缝面振捣。实际中出现混凝土层面裂缝的重要原因之一就是新老混凝土面未有效接合，所以施工时应有效处理新老混凝土施工封面。
2．6混凝土养护
在强烈光照和高温下，混凝土表面水分会迅速增发，混凝土表面干缩裂缝就会增加，所以应当采取相应的混凝土养护措施。首先，水平面混凝土养护。混凝土浇筑完成6～18h后，混凝土进入初凝状态，此时应当通过人工洒水进行混凝土表面养护，同时应当注意未初凝混凝土面不可流入水，避免混凝土稀释的发生。其次，永久面养护。混凝土拆模后进行洒水养护，日间养护采用不间断水流，夜间养护使用间断水流(养护和保持湿润交替进行)。阴雨天气将水管关闭。最后，侧面养护。侧面养护仍采用人工洒水方式，养护时间应当大于30d直至覆盖。
2．7人工冷却
水泥水化热可产生70℃的最高温升，相应的温度可超过80℃。大体积混凝土内部要想符合设计温控要求，就需要使用人工制冷措施。依据工程设计，本工程冷却水管选择黑铁管，人工通水包括前期冷却、后期冷却。首先，利用前期冷却降低新浇筑混凝土水化热温升。冷却水管依据蛇形布置，水平距离为1．5m、垂直距离为2m，通水冷却应当在浇筑开始后4h内进行，前期冷却时间应当控制在40d以上，该阶段混凝土最高温升不应超过37℃。其次，增加水管层次或降低水管间距。施工过程中浇筑2m层时，可缩小冷却水管间距或将塑料冷却水管加入到层中间进行初冷。再次，后期冷却。该阶段可使用河水，冷却需连续进行45d以上，同时进行闷管检查测温，当满足该浇块准稳定温度即可停止。
2．8布置防裂钢筋
为实现施工整体的有效控制，对于因布置机械或调整高差而出现长间歇期的部位，可在试验和论证后将Φ28@20防裂钢筋布置于该仓号周边部位，为限制裂缝发生或预防裂缝布置时应长短相间。本工程仓号在加设防裂钢筋后，均未出现裂缝。
2．9低温季节外露面保温
气温降低会造成新浇筑混凝土毛细管和孔隙水分冻结，这个过程中会出现体积膨胀，进而损害混凝土结构，最终对混凝土耐久性和强度产生影响。低温环境进行混凝土浇筑，在较大内外温差作用下混凝土表面会有裂缝产生。正常温度养护后混凝土能够产生一定强度，此后低温环境不会破坏其结构。所以，混凝土早期受冻预防是一项非常重要的工作。首先，11月至次年2月进行永久暴露面浇筑，应当用保温被覆盖浇完拆模混凝土表面。混凝土浇筑如果在3月～10月进行，那么需要11月处进行保温材料覆盖和悬挂。其次，如果日气温在3d内持续下降6℃以上时，应当用聚乙烯片材覆盖30d龄期混凝土。对保温被无法覆盖度地方(如钢管预留槽部位)，使用草袋子进行覆盖。再次，在10月末封堵进水口、廊道等部位，并用保温灯照射孔口。最后，如发生气温骤降，则应当将拆模时间推迟，并使用保温材料覆盖混凝土表面。
3结语
依据长洲水利工程成功施工经验可知，水利工程混凝土温度控制是一项长期而系统的工作，只有有效完成各阶段控制工作才能够保证工程质量。所以水利工程人员应当充分借鉴长洲水利工程混凝土温度控制经验，并依据工程实际要求和具体情况开展温度控制工作，只有这样才能够有效控制温度裂缝，提升工程施工水平。
参考文献:
［1］范欢齐．关于工程施工中的混凝土温度与裂缝控制的探析［J］．科技信息，2013，(23):358．
［2］裴银花．关于水利水电工程混凝土施工的问题与对策的探析［J］．门窗，2013，(12):173，177．
阴贯松王稳周曙光
（中国水利水电第七工程局有限公司，四川 郫县 611730）
关键词：底孔钢衬制作安装龙滩水电站
摘要：本章主要介绍了龙滩水电站底孔钢衬面临着工期紧、制作安装工程量大的特点，通过采取合理的制作、安装等工艺措施，按期完成了底孔钢衬施工，保证了后续混凝土浇筑的顺利进行，取得了良好的经济效益和社会效益，为同类工程积累了经验。
1工程概况
龙滩水电站是红水河梯级开发中的重点水电工程，位于广西壮族自治区天峨县境内的红水河上，坝址距县城15km。工程以发电为主，兼有防洪、航运等综合效益。左岸布置地下引水发电系统，装机9台；右岸布置有通航建筑物，坝体中部布置有泄洪与溢流建筑物。在表孔溢洪道两侧对称布置2个底孔，主要为水库放空设置，并可用于大坝后期施工导流。孔身为矩形断面，孔身尺寸5m×10m(宽×高)，上游进口段设叠梁检修闸门和平板事故闸门，底孔不运行时由事故闸门挡水。下游出口设弧形工作门，孔身采用钢板衬砌。
底孔钢衬施工高峰期集中，整个大坝底孔钢衬制作、安装近3500 t要在六个月内完成，施工强度大。为满足大坝整体施工进度，钢衬制作和安装将同时进行。底孔钢衬主要工程量见表1 表1底孔钢衬主要工程量表
2施工布置
2.1施工场地
为了快速地完成大坝底孔钢衬制作和安装，根据施工特点，就近合理布置施工场地，创造多平台、多工作面同时进行钢衬制作作业，提高钢衬制作强度。施工场地设4个工位，可同时加工4节钢衬，从而保证了钢衬的制作工期，确保了后续安装的顺利进行。
2.2风、水、电布置
（1）施工供风。根据钢衬制作施工强度和作业面要求，结合现场实际情况，钢衬制作场地和安装现场均采用0.9m3/min的小型移动式空压机。
（2）施工供水。钢衬制作生产用水主要为钢衬防腐用水，采取系统供水。
（3）施工供电。钢衬制作用电，主要由右岸侧变压器供电。钢衬安装用电在12#坝段后变压器处取电。
3底孔钢衬制作和防腐
3.1底孔钢衬制作
3.1.1钢板的下料和坡口加工
首先根据钢板到货情况对钢板进行划线和齐边，钢板划线后，用钢印、油漆分别标出钢衬分段、分节、分块的编号、水流方向、水平和垂直的中心线、排气孔位置、坡口角度以及切割线等符号。
钢板下料采用半自动切割机进行切割，气割前清除切割边缘50mm范围内的锈斑、油污等，气割后用砂轮清除熔渣和飞溅物等。对坡口采用半自动切割机加工。所有板材加工后的边缘不得有裂纹、夹层和夹渣等缺陷。坡口加工完毕按规定立即涂刷无毒且不影响焊接性能的涂料以防坡口生锈。钢衬纵缝采用 “V”型坡口，安装环缝坡口，在钢结构拼装存放场内加工好，坡口型式不对称单面“X”型坡口。
钢板划线的极限偏差值见表2。
表2钢板划线的极限偏差表
3.1.2钢衬制作组装
考虑到缆机的起吊能力，单节钢衬最大重量不超过25t。
钢衬在专用组装平台上进行组装。钢构件组装前，进行零部件的检验，并作好记录，检验合格后才能投入组装。
组装时，严格控制以下制作公差：
（1）对接口不平度：钢衬对接在平台上进行，其接口平面度允许极限偏差为3mm；
（2）周长允许偏差：实测周长与设计周长允许偏差不超过±24mm；
（3）相邻管节周长差不应大于10mm；
（4）错牙公差：钢衬纵缝对口错位不大于2mm，环缝对口错位不大于3mm；
（5）单节钢衬轴线长度偏差：单节钢衬轴线长度与设计值之差不大于±5.0mm。
3.1.3附件的制作
附件主要包括加劲环、止水环的制作和加工，附件的制作加工满足施工图纸及以下要求：
加劲环、止水环的对接焊缝与钢衬纵缝错开100mm以上，加劲环与钢衬管壁间的组合焊缝为双面连续焊缝，止水环与管壁间的组合焊缝为连续焊缝。
直管段加劲环组装的极限偏差，应符合DL5017－93表4.1.15的规定。
在制作钢衬时，按施工图纸所示的孔位和结构要求预留排气孔。
3.1.4钢衬内支撑
为了防止钢衬运输、吊装变形，在钢衬加工厂对管节加设内支撑。内支撑采用型材“井”字型布置，在管节进口和出口均布置一片内支撑，保证钢衬在运输与吊装过程中不发生较大变形。内支撑钢管与钢衬接触面之间采用橡皮垫实，然后用螺杆顶紧，保证运输过程中，内支撑不发生脱落。
3.2钢衬防腐
底孔钢衬组焊完成，检查合格后，开始进行表面防腐工作。为避免与底孔钢衬制作相互干扰，防腐
作业设在较为封闭的专门防腐区域进行。
（1）防腐时，注意保证管节顶、底中心线、水平中心线及管节编号、水流方向等标记在防腐工作前后的一致性。
（2）钢管内表面采用喷砂后喷涂厚浆型环氧煤焦沥青漆涂料；钢管外表面喷砂后喷涂苛性钠水泥砂浆。内壁钢管防腐基层清洁度要求达到Sa21/2级；表面粗糙度为Ra40~70μm。外壁钢管防腐基层清洁度要求达到Sa1级。钢管内壁喷涂后干膜厚度不低于400μm；钢管外壁喷涂后砂浆厚度不低于1mm。
（3）钢管表面预处理采用喷砂除锈的方法。喷砂所用的磨料为清洁、干净、有尖锐棱角的石英砂，其粒径为0.5~1.5mm。喷砂选在天气晴朗的时段进行。
喷砂前，仔细清除焊渣、飞溅等附着物，清洗金属表面污物。
喷砂采用 0.4~0.6Mpa的压缩空气进行。喷砂时喷嘴至被喷面的夹角为40°～50°之间。喷嘴移动路线为“弓”字形，其移动速度从看不到结构表面原清洁度时起，再继续喷射原喷射时间的1/4，并用净空气清除表面灰尘后进行照片目视比较以调整喷枪移动速度。
（4）钢管喷砂后，分别按涂料说明书有关要求喷涂内外壁涂料（水泥砂浆）。
环缝两侧各200mm范围内，在表面预处理后，立即涂刷不影响焊接质量的环氧富锌底漆，以免坡口生锈。
防腐处理采用照片目视及湿膜测厚仪进行检验。
防腐后用油漆在钢管内壁（原位置）标注顶、底中心线、水平中心线及管节编号、水流方向，外壁写明管节编号及水流方向。
4底孔钢衬安装
4.1钢衬运输与吊装
钢衬运输时，根据钢衬各运输部件的不同情况，制订详细的运输措施，其内容包括采用的吊装、运输设备。管节运输时，将钢衬安放在加垫木梁上，以保护管节及其坡口免遭损坏，并与运输车捆绑牢固。采用钢索捆扎吊运钢衬时，在钢索与钢衬间加设软垫。
根据钢衬分节制作的重量，装车选用20t龙门吊进行吊装，选用40 t平板拖车运输，钢衬装车时，其重心应尽量与平板车中心一致，捆绑使用4台5 t手拉葫芦。运输行车速度宜保持在20km/h范围内，并配备专业人员押车。
安装现场采用25 t缆机进行吊装。吊装采用专用的工装进行吊装以防止钢衬变形。
4.2底孔钢衬安装工艺
4.2.1底孔钢衬安装方法
钢衬现场安装时，从上、下游方向向中间安装，最后在中间设置凑合节，凑合节采用瓦片形式拼装、焊接。
钢衬现场安装时，采用合理的施工程序，保证其中心、高程、里程符合有关技术要求。现场焊接时，严格按照监理工程师批准的焊接工艺进行施焊，保证焊缝质量，并防止焊接变形。
钢衬安装时，考虑到支撑高度超过1.5米以上，为避免温差的影响，采用混凝土支撑，保证钢衬管在混凝土浇筑过程中不发生位移和变形。
每个坝段钢衬整体安装验收后，交付混凝土施工。在浇筑钢衬管侧壁混凝土时，两侧混凝土均匀上
升，并避免吊罐碰撞支架和钢衬管。钢衬管内支撑要有足够的刚度，防止混凝土浇筑过程中产生变形或移位。
钢衬底板设计布置有灌浆孔，混凝土浇筑后，进行全面检查，对与混凝土不密实的空隙，需回填灌浆，灌浆完毕后，对灌浆孔进行焊堵并磨平，采用磁粉探伤检查。
钢衬管安装允许偏差符合下列要求：
(1)始装节管口中心偏差不大于5mm，里程偏差不超过±5mm，且两相邻管口垂直度偏差不超过3mm；
(2)钢衬管安装后，管口对应边距离和对角线偏差不大于15mm，相邻环缝对口错边量不大于2mm，对边间隙0～3mm；
(3)钢衬管安装后，每米范围内的波浪（即弯曲变形）数不多于2处，波峰间距应大于400mm，波峰的倾斜度小于1/50。
4.2.2底孔钢衬现场安装焊接
钢衬现场安装焊缝主要是对接环焊缝，有平焊、立焊和仰焊，顶板和底板为不对称X坡口，立板为对称X坡口。
每节钢衬对口安装完成并经过检验合格后，先进行定位焊接，定位焊缝为100，间隔400，选用φ
3.2mmJ507焊条，焊接电流110-140A。定位焊完成后即开始正式焊接，不对称坡口先焊大坡口侧，立焊先焊里侧，采用分段退焊，打底选用φ3.2mmJ507焊条，焊接电流110-140A，中间层选用φ4mm焊条，焊接电流200-250A，盖面选用φ4mm焊条，焊接电流160-200A。单侧焊接完毕后，反面清根打磨干净采用同样焊接工艺焊接。整个焊接过程采用偶数个焊工进行对称施焊的原则进行,从而防止焊接变形。
4.2.3底孔钢衬焊缝检验
所有焊缝在经过外观检查合格后，再由焊缝检测人员对一类焊缝和二类焊缝按要求进行探伤。在焊缝局部探伤时，若发现有不允许缺陷，则在缺陷方向或在可疑部位做补充探伤，若经补充探伤仍发现有不允许缺陷，则对该条焊缝进行全部探伤。
5综合制作安装工艺实施效果评价
大坝底孔钢衬制作安装近3500 t的制安工程量，制作工期近4个月，而安装工期仅不到2个月，制作和安装的月平均强度达到了近440t和875t，钢衬的月最高安装强度达到了近1000t，通过采取以上的施工措施，钢衬制作安装均满足了工程总体进度要求。底孔钢衬制作安装2006年1月份相继开始，其中19#坝段钢衬安装于2006年3月31日完成；12#坝段钢衬安装于2006年4月3日完成。
通过严格的质量检查制度的控制，使施工过程始终处于有效的受控状态。钢衬制作安装验收单元为82个，全部合格，优良单元数量为80个，单元合格率为100％，单元优良合格率为97％，总的钢衬制作安装质量达到了优良水平。
4结语
1 碾压混凝土拱坝工程特点
碾压混凝土筑坝技术具有施工速度快、施工方法简便、建设周期短、工程投资少、大坝运行性能良好等优点。碾压混凝土技术自问世以来多用于修建重力坝,取得了许多成功的筑坝经验。但是,该技术在很长时间内未能用于其他坝型,主要原因是人们对新事物的认识有一个渐进过程。坝工界的工程技术人员怀着谨慎负责的态度一直在探索如何将该技术应用于混凝土拱坝,终于在1986年提出了用碾压混凝土修建拱坝的新概念。碾压混凝土拱坝的研究最先是从拱围堰开始的,而后该技术用于修建低拱坝,现在修建成功的最高高度为165.8 m (万家口子拱坝),可以说碾压混凝土拱坝已经进入了全面发展的崭新时期。
碾压混凝土拱坝与常态混凝土拱坝相比,结构功能完全相同,但由于筑坝材料及施工方法的不同,因此带来了新的坝体结构问题。碾压混凝土拱坝一般采用大仓面整体分层碾压连续上升的施工工艺,不同于常态混凝土拱坝的柱状分块浇筑的方法,碾压混凝土拱坝在施工时的形式上已经形成封拱,使得坝的基础约束增强与约束范围增大。由于碾压混凝土在施工期的水化热温升高会影响到最终的拱坝应力状态,坝体的温度下降收缩可能使高大规模的坝体产生贯穿性裂缝,破坏拱坝的整体稳定性。因此,对碾压混凝土拱坝施工期的温度场和温度应力场进行研究是十分必要的。
碾压混凝土拱坝的温度裂缝与一般混凝土拱坝中的表面温度裂缝相比,在性质上有很大不同:①温度荷载的大部分来自施工期的温升和温降,温度拉应力遍及整个坝厚。裂缝深度远大于一般混凝土拱坝因内外温差引起的表面裂缝。②温度应力主要是由两岸岩基约束引起的结构性应力,裂缝多发生在最关键的拱冠和拱端的高应力区。③裂缝面大多垂直于水平拱的传力方向,对拱向受力结构有较大的影响。大量实测表明,当后期内部降温引起拉应力或外部升温拉应力区转向内部时都将引起表面裂缝向内部发展而贯穿坝体。目前已经研究出对于较低的拱坝采用不分缝通仓薄层连续上升的施工方法,使用这种施工方法产生的温度裂缝不会危及大坝的安全运行。但若不对高拱坝裂缝进行有效的控制,将对拱坝的整体稳定性造成严重的破坏,危及坝体安全。选择适合碾压混凝土拱坝结构的构造分缝设计,对裂缝进行有效控制,对碾压混凝土拱坝设计尤其重要。
2 国内外碾压混凝土拱坝发展概况[1,2]
1960—1961年，我国台湾地区修筑石门坝心墙首次使用了碾压混凝土材料。1981年,世界上第一座碾压混凝土重力坝——岛地川坝在日本建成。目前,碾压混凝土重力坝在世界各地得到了迅速发展,且不断向高坝方向发展。中国、日本、美国、西班牙、巴西等国已经建成和正在修建的碾压混凝土重力坝已多达200多座,我国即将建成的龙滩碾压混凝土重力坝将成为目前世界最高的碾压混凝土重力坝。由于碾压混凝土具有良好的可碾压性和较低的水化热温升,同时又具有普通混凝土的强度,满足碾压混凝土坝快速、连续、高强度的碾压施工要求,可大大缩短施工工期,提早产生经济效益,克服了水利工程一直以来施工周期长、发挥效益慢的缺点。碾压混凝土筑坝技术正是水利工作者长期寻求的新的筑坝技术,可以说碾压混凝土筑坝技术的应用和推广是混凝土筑坝技术的一场革命,而碾压混凝土坝大有取代其他坝型的趋势。
到目前为止,已建成和正在建设的碾压混凝土拱坝(含围堰)已达25座,正在设计的4座,主要集中在我国和南非(见表1)。
3 碾压混凝土拱坝温度应力仿真分析的研究近况[3,4,5]
世界上最早把有限元时间过程分析引入混凝土温度应力分析中的是美国加州大学的威尔逊(E.L Wilson)教授。他在1968年为美国陆军工程师团研制出可以模拟大体积混凝土结构施工期温度场的二维有限元程序DOT—DICE,并用于德沃歇克(Dworshak)坝温度场的计算。威尔逊还与他人合作研制了考虑混凝土徐变的应力分析程序。
1982年,美国陆军工程师团的工程师Tatro和Schrader对DOT—DICE程序进行了修改,将其用于美国第一座碾压混凝土坝——柳溪坝的温度场分析。为了减小计算规模,Tatro和Schrader在计算剖面中部取0.9 m宽的条带,两条垂直边界绝热,只有顶层单元的表面散热,基岩深度取为3 m,每一层浇筑层取一层单元,单元尺寸为0.3 m×0.3 m。这个是比较粗浅的一维成果,发表在1985年美国混凝土学会会刊上,这一成果被认为是碾压混凝土温度场有限元分析的第一份文献。
我国坝工界早在1956年就认识到温度载荷对大体积坝体结构的重要性,并不断地对其进行研究。
1985年,在第十五届国际大坝会议上,朱伯芳院士发表了题为“大体积混凝土中考虑徐变效应的温度应力计算”的研究。他在研究中用有限元模拟实际施工过程进行高碾压混凝土坝的仿真分析时,提出了“仿真并层法”,认为在混凝土分层浇筑时,随着坝块的上升,由于各层的混凝土龄期不同,各层的弹性模量、徐变度、水化热温升等都相差较多,各层应单独计算;而随着龄期的增长,在坝块中下部各层的弹性模量、徐变度、水化热温升等逐渐接近,于是可以把几个相邻的浇筑层合并为一大层,按复合体和均质体考虑,这样实际计算的层数并不多,节省了计算空间,使混凝土高坝的仿真计算在微机上可行。
西安理工大学在1989年结合三峡大坝坝体快速施工,对大仓面薄层浇筑混凝土的施工期温度应力进行了黏弹性有限元模拟,采用了一种将2层或多层单元并于一个单元的“互层单元”,提出“互层单元”是解决该问题的关键。在“互层单元”概念的基础上,经过多年的探索和研究,提出了“三维有限元浮动网格法”,并结合朱伯芳院士提出的“混凝土不稳定温度场的分区异步长算法”理论,推导了有关公式并编制了三维有限元浮动网格不稳定温度场分区异步长解法计算程序。
河海大学在约束系数矩阵法的基础上,提出了一套用于我国碾压混凝土重力坝温度控制设计的广义约束矩阵法,这一方法既能反映变温和应力沿坝高方向的变化规律,又能反映变温和应力沿水平方向的变化规律,不仅能用于研究防止贯穿性裂缝和深层裂缝,而且能够用于研究防止由于上下游表面环境温度变化与内部约束引起的表面裂缝。
广西大学对仿真计算也进行了研究,并取得了一些成果,先后对龙滩重力坝及沙牌、下桥、招徕河等拱坝进行了仿真计算。
我国对已建成的碾压混凝土拱坝均进行了仿真分析,得出了对大坝分缝设计和温控方案选择的有益的结论。最为显著的是,众多科研单位沙牌碾压混凝土拱坝结合所进行的一系列研究,使我国在碾压混凝土拱坝仿真计算方面取得了许多有价值的成果,为工程设计和施工提供了指导依据。
通过众多工程技术人员和科技工作者的努力,我国的大体积混凝土结构的温度应力数值分析水平与理论研究水平已处于世界前列,在大体积混凝土结构的施工期温度场和徐变应力场有限元计算方面也处于世界先进水平。
参考文献
[1]美国肯务局.拱坝设计[M].北京:中国水利水电出版社,1984.
[2]潘家铮.中国大坝50年[M].北京:中国水利水电出版社,2000.
[3]朱伯芳.多层混凝土结构仿真应力分析的并层算法[J].水利学报,1987(10).
[4]朱伯芳.不稳定温度场数值分析的时间域分区异步长解法[J].水利学报,1995(8).
2.2 锯槽成墙的防渗墙技术。锯槽成墙防渗墙技术主要使用锯槽机的刀杆根据地层的不同情况，保持0.9～1.6m/h 的速度向上推进，同时导孔中又要以一定的倾角做上下往复切割运动和向前的切割运动，被切割的土体则由排渣系统以正循环或反循环的方式，通过泥浆护壁、浇筑塑性混凝土等形式排出槽外，最终形成宽度为0.2～0.3m的防渗墙体。锯槽机有机械式与液压式两种，开槽宽可达20～50cm，深度达40m。
锯槽成墙防渗墙技术的优点：可连续成槽且成墙深、工作效率高、墙体质量好。灌浆方式有固化灰浆、自凝灰浆，以满足不同的防渗要求。主要应用于黏土、粒径>10cm的鹅卵石或砂石构成的砂砾石土层中，为使建筑符合抗渗标准，可以依据工程要求自由进行固化灰浆或自凝灰浆形成防渗墙。
2.3 多头深层搅拌水泥土成墙的防渗墙技术。多头深层搅拌水泥土成墙就是用多头深层搅拌桩机进行钻孔，钻好孔后就将水泥浆喷入土体中，要加强搅拌，以使土体与水泥浆液充分地混合，经过一段时间后就会固结成一组水泥土桩，如果桩与桩相接就会形成水泥土防渗墙。目前水泥土防渗墙最大成墙为深度22m，抗压强度>0.3MPa，渗透系数为<10cm/s。
施工实践证明，多头深层搅拌水泥土成墙的防渗墙技术优点为：防渗效果佳、操作简便、无泥浆污染、质量有保证、造价低廉。此防渗墙处理技术广泛适用于粘土、淤泥、直径<5cm的砂砾和沙土中。由此可知，此技术将会在水利工程防渗处理技术应用中具有很好的发展前景。
2.4 链斗法成墙防渗墙技术。链斗法成墙防渗墙技术是使用链斗式开槽机和可旋转链斗，在排桩上面进行土壤的移动工作，并将排桩下放置成墙体需要的深度，开槽机前进开挖沟槽，同时还要用泥浆进行护壁，链斗式开槽机最大开槽宽度可达16～50cm，深度最深达10～15m。链斗法成墙防渗墙技术主要适用于砂土、砂砾含量≤30%、粒径不大于槽厚的砂砾地质或粘土地质中。
2.5 射水法成墙的防渗墙技术。射水法成墙的防渗墙技术是利用造孔机成型器内的喷嘴喷射出高速水流，用此水流切割土层，然后再使用成型机对切割出的孔洞进行修整，最后采用泥浆护壁，槽孔形成以后，要浇筑塑性混凝土或水下混凝土，最后形成薄壁防渗墙。墙厚最大可达20～45m，最深可达30m左右，成墙垂直精度极高，可达1/3000。
1.1 混凝土坝分缝分块技术 在大坝的浇筑过程中，混凝土施工无法做到连续不断地一次性浇筑完成，因此，需要将坝体分成为若干个浇筑块进行浇筑。一般来说，浇筑混凝土坝是在永久横缝已经进行段落划分的基础上，再使用水平缝和临时性的纵缝将常见的坝体分缝分成为几种形式：第一，通仓浇筑，这样的浇筑进行纵缝设置是根据整个坝体段落逐层进行混凝土浇筑来进行的，还需要埋设到冷却水管，并且所涉及到的仓面较大，提供了加大的机械化施工便利，也有利于施工效率的提升。但考虑到浇筑的距离较长，由于温度的变化，很容易引起裂缝，所以，温度控制是第一要求。第二，错缝浇筑，主要是根据高度的防线，将竖块错开分成为几块来进行浇筑，相比通仓浇筑，错缝浇筑对于温度的.要求较高，并且在混凝土浇筑施工当中也不需要进行接缝灌浆处理。但由于浇筑块之间存在约束，很容易出现温度裂缝，使浇筑块之间出现相互的干扰现象。第三，纵缝分块，其主要优势在于施工工艺简单，温度控制方便，并且浇筑块之间的干扰较小，方便施工，但是值得注意的是，要进行接缝灌浆，才能够确保整个坝体的完整性。
1.2 混凝土坝接缝灌浆技术 接缝灌浆管路系统布置主要采用重复式、盒式以及骑缝式三种。重复式的优点在于灌浆中可以重复进行，不会造成堵塞管路的问题;盒式灌浆管理系统在进浆和出浆的时候不容易堵塞，有利于灌浆质量的保证，但需要耗费较多的管材;骑缝式灌浆的灌浆流畅性、不易堵塞管路和升降均匀是其最主要的优势。
1 水利水电施工中混凝土的浇筑原则
为避免水利水电施工中已完成的相邻浅基坑在施工中再次受影响而破坏, 减少不必要的重复施工, 其首先必须遵循深基础浇筑原则;其次为规避建筑施工过程中自重大的建筑结构受重力影响牵动其临近自重相对轻的结构, 使建筑某部分发生变形甚至受损, 使基础物的沉实效果更理想, 要遵循自重大结构先浇筑的原则;再次, 在建筑浇注混凝土的过程中不同高度建筑结构其受力作用、施工条件等方面都存在差异, 为尽量避免施工过程相互干扰, 要遵循高建筑结构先浇筑的原则;最后, 为保证水利水电工程整体特别是关键部位的浇筑质量, 将多种浇筑方法在施工过程中灵活使用, 应遵循重点结构先浇筑的原则, 将小结构或分散零星结构放缓[1]。
2 水利水电施工中混凝土技术应用概述
水利水电施工中混凝土技术应用主要由混凝土搅拌、混凝土运输、混凝土浇筑和混凝土养护四个环节组成, 任何一个环节出现技术问题都会直接影响施工质量, 给整体工程埋下隐患, 在混凝土搅拌方面, 要求在混凝土施工之前依据工程施工的具体情况, 对混凝土中所包含的所有混合材料进行均匀的搅拌, 我国传统混凝土搅拌几乎完全依靠人力, 搅拌的质量和工期都并不理想, 而现阶段随着机械化水平的逐渐提升, 我国已经实现大范围的机械自动搅拌, 不仅极大地节省了人力, 而且使混凝土搅拌的质量和功效都明显提升, 混凝土搅拌机已经成为目前使用最为广泛的搅拌工具, 极大地推动了混凝土搅拌环节的发展;在混凝土运输方面, 由于水利水电工程施工位置普遍较偏远, 而且混凝土搅拌和混凝土使用通常在不同地域完成, 对混凝土运输提出了较高的要求, 如何实现重量沉、体积大的混凝土在运输的过程中避免发生分层、离析问题成为困扰混凝土运输的主要问题, 现阶段主要通过缩短混凝土运输距离, 调整混凝土运输量和加强运输设备严密程度的方式来缓解, 但并不能完全解决问题, 所以混凝土的运输问题仍将在一段时间内持续存在;在混凝土浇筑方面, 浇筑顺序、浇筑方式、以及混凝土的振捣情况都会直接影响到水利水电工程的施工质量, 浇筑顺序应以自重大结构、高度大结构、关键结构为先, 浇筑方式应结合施工的实际情况灵活选择, 振捣过程应使用专业的振捣器完成, 保证其振实不会出现空洞问题;在混凝土保养方面, 应结合水利水电工程的实际使用情况和动态的整体质量为依据, 长期伴随其使用过程中, 不能盲目也不可一蹴而就, 具体情况具体分析。
3 水利水电施工中水闸施工的相关混凝土技术
水闸施工包括上游防冲槽、放坡等连接段、中游底板、闸门等闸室结构和下游消力池等连接段部分, 是一个工序复杂的施工环节, 水闸施工特别是水闸底板和水闸闸墩施工中混凝土技术尤为重要, 在水闸底板浇筑施工前, 要在施工地域软土地基的表面铺设8厘米至10厘米的素混凝土, 以达到保护地基和找平地面的作用, 设立模型环节要将侧模板设置于水闸周围, 并利用地龙木将其固定于起支撑作用的木桩上, 由于水闸底板在浇筑的过程中受重力等外力影响会发生变形, 所以混凝土强度应与底板浇筑部分持平, 通过表面的麻面增加两者的摩擦力, 并在其冷死状态下穿插钢筋, 利用铅丝绑和脚手架控制混凝土减料口面层的钢筋因受力而变形, 混凝土的浇筑厚度、钢筋分布情况等应严格按照水利水电工程相关设计图纸进行操作, 使混凝土的强度不会出现冷缝等问题, 保证施工质量[2]。
在水闸闸墩施工过程中, 受到水闸门槽钢筋分布密集、预埋结构复杂, 闸墩厚度小、高度大、平面窄等因素的制约, 混凝土技术难度较大, 混凝土浇筑要严格按照其施工缝的倾斜度进行, 以免因局部存在缝隙造成施工隐患, 当闸墩中部存在沉陷缝时, 要通过混凝土浇筑完成止水作业;当闸墩与底板需要连接时, 为避免两者分别进行沉降要利用混凝土浇筑技术将两者充分连接;当对闸槽进行浇筑时, 通常采用预留二期混凝土一次浇筑的固定模板施工方式, 以达到最大程度缩减闸墩厚度和垂直度误差, 考虑到对拉螺栓加套固定方式后期可能会使闸墩表面平整度受影响, 现阶段将硬质橡胶垫片与其有机结合, 效果明显。
4 水利水电施工中水大坝施工的相关混凝土技术
为提升大坝整体强度现阶段混凝土浇筑方式得到普遍应用, 但受到施工量和混凝土浇筑特点决定其要将大坝整体施工进行分块, 现阶段以坝段作为依据, 舍去预埋冷却水管和纵缝的通仓分块浇筑, 以高度和方向差异而产生的竖缝作为依据的错缝分块技术, 和以大坝整体上的缝隙为依据的纵缝分块浇筑三种方式最为常见, 通仓分块浇筑受浇筑长度的影响, 为避免出现裂缝, 在浇筑的过程中对温度必须严格把控, 由于其符合机械化操作的条件, 所以施工速度快, 稳定性好;错缝分块技术同样会受到温度裂缝的威胁, 但其整体施工对温度、接缝灌浆等因素的依赖性小, 易操作;纵缝分块浇筑要在大坝完整的前提下作业, 浇筑过程虽工艺简单但过程复杂[3]。
大坝混凝土浇筑除要考虑分块外, 还应注意接缝灌浆工艺, 以达到大坝完整性的需求, 在接缝灌浆管路系统常规布置方面, 重复式、盒式和骑缝式灌浆现阶段都较常用, 重复式对管道并不造成直接堵塞, 所以满足接缝灌浆的重复多次进行, 而盒式凭借其进浆和回浆对管道并不构成堵塞, 而且灌浆质量较好, 对纵缝灌浆作用明显, 现阶段被广泛应用, 但对管材的大量消耗在一定程度上制约了其推广, 骑缝式通过扩散使灌浆管道不宜堵塞, 所以也得到广泛使用。大坝接缝压力通常以0.2MPa为标准, 顶区接缝相对于递呈接缝更重要, 而且接缝的张开度应在水泥最大颗粒的三倍以上, 通常在1毫米至3毫米之间, 以免混凝土接缝过程中水泥含量过大而导致干缩性增强, 除特殊情况外要先对横缝进行浇筑接缝, 后对纵缝进行, 任何情况都应避免两种缝隙同时进行。
在水利水电施工过程中应加强对混凝土技术的管理, 使工程整体的施工质量和施工进程得到保证, 混凝土技术的实现对施工人员的专业技能和实际操作经验有很强的依赖, 所以在应用的过程中应注重对施工人员职业技能和素养的培训, 使其遵循混凝土施工原则、全面掌握混凝土技术, 并在水利水电工程具体施工过程中全面把握水闸施工和大坝施工工艺, 避免施工过程中混凝土技术为整个工程埋下隐患。
5 结论
通过上述分析可以发现, 混凝土施工技术应用于水利水电施工过程中对工程质量提升具有重大意义, 可是受到外界因素或混凝土技术的影响, 水利水电工程质量仍存在诸多隐患, 所以全面了解混凝土技术在水利水电施工中的应用, 并针对性的完善是现阶段其发展的必然途径。
参考文献
[1]连新强.浅析混凝土施工技术在水利水电施工中的应用[J].中华民居 (下旬刊) , 2013, 12 (12) :356-358.
[2]刘玉新.混凝土施工技术在水利水电施工中的应用[J].科技创新与应用, 2015, 11 (12) :180-183.
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