浅谈观音岩水电站大体积混凝土温度应力与温度控制

摘要：在水电站进行混凝土浇筑施工时，大体积混凝土的温度应力会对施工带来严重的影响，而如何有效的对温度进行控制是减少混凝土温度应力给施工带来不必要影响的有效手段，本文就以观音岩混凝土水坝工程为例，对大体积混凝土的温度应力以及温度控制进行分析。

关键词：大体积混凝土；温度应力；温度控制

一、观音岩水坝混凝土工程的基本资料

（一）气候条件

观音岩坝址区气温日温差较大，日温差T≥15℃的天数年平均有157.3天，占全年天数的43.1%，且集中在11月～翌年5月，该时段内湿度小，蒸发量大。

（二）工程概况

观音岩水电站为一等大（1）型工程，以发电为主，兼有防洪、灌溉、旅游等综合利用功能。水库正常蓄水位1134m，库容约20.72亿m?，电站装机容量3000（5×600）MW。

枢纽主要由挡水、泄洪排沙、电站引水系统及坝后厂房等建筑物组成。引水发电系统建筑物布置在河中，岸边溢洪道布置在右岸台地里侧，导流明渠溢洪道布置在导流明渠位置。

挡河大坝由左岸、河中碾压混凝土重力坝和右岸粘土心墙堆石坝组成为混合坝，坝顶总长1158m，其中混凝土坝部分长838.035m，心墙堆石坝部分长319.965m。混凝土坝部分坝顶高程为1139.00m，碾压混凝土重力坝部分最大坝高为159m，右岸混凝土大坝主要为：导流明渠坝段、溢洪道过渡坝段、岸边溢流坝段、混凝土坝与堆石坝连接过渡坝段。

二、大坝混凝土温度应力分析

在进行大坝混凝土温度应力分析时，要考虑到大体积混凝土在水化过程中发生的发热、传导、对流引起的随时间变化的节点温度变化以及混凝土与外界环境的热交换过程。

（一）分析混凝土温度应力时需考虑的因素

1、温度的变化。温度的变化主要是指在混凝土热传递时各个节点温度的变化，根据这些温度变化的数据可以求出大体积混凝土产生的应力以及变形。

2、混凝土体积的变形。在进行完大体积混凝土的初期养护工作，将模板拆卸下来后大体积混凝土就会发生自身的收缩变形，在其过程中就会附加产生应力和变形。

3、大体积混凝土的徐变。当大体积混凝土内部发生应力时，随着时间的推移就会发生徐变，从而诱导混凝土的变形。

以上都是在进行大体积混凝土温度应力分析时需要考虑到的事项。

（二）大坝混凝土温度应力计算

在进行大体积混凝土温度应力计算时一般采用下列公式进行计算：

（三）温度应力计算结果

温度应力的计算结果主要是顺河流方向的应力以及坝轴线方向的应力，这两处是水坝在进行混凝土施工时最重要的地方，也是混凝土最容易发生收缩徐变和产生裂缝的地方。

三、温度控制

（一）混凝土的温控方案的确定

在以观音岩水坝工程为例中，考虑到该工程的地理位置、气候因素以及混凝土施工强度，采用了通水冷却的温控方案。这种方案的好处在于针对大体积混凝土的特点，可以对混凝土进行大范围的温度控制，避免出现部分混凝土温度控制不到位而引起的收缩徐变以及强度不达标的情况。

（一）混凝土温控的具体过程

坝体混凝土冷却水的供应由移动式供水站提供，根据高程和结合进度的要求先后布置于坝后不同的高程，每处分别由一套供水系统提供冷却水的供应，一套系统由一级供水主管、二级供水主管、冷却水回水管和混凝土内部埋管组成，是一套封闭式的循环回路。对于坝后布置的移动式冷却站，在安置时根据地形情况加以必要保护和固定，保证其安全高效作业。

冷却水主管从移动式冷却站引出，向冷却站所在位置高程以下供水，供水至下部相邻冷却站所在位置高程，其目的为更好的利用高差所产生的水压力保证供水的压力和供水的强度，回水统一集中回收，在移动式供水站高程以下的部分统一集中至下部的回水池，由泵站抽至移动式冷却水站。

为确保坝体内冷却水管供水压力，坝体内的埋管与移动式供水站的水位高差不得小于20m，若小于20m时，在此高程供水主管上设置加压泵。

（二）施工排水规划

坝体混凝土施工时，在坝体的上、下游面分别布置排水系统。坝体养护用水等施工弃水主要向坝体下游排放。

（1）坝体下游面排水

坝体下游面排水主要将水排入在明渠，岸上边溢洪道施工排水在仓号内设置临时集水泵坑，再由集水泵坑将水抽排至明渠或下游河床。

（2）坝体上游面排水

坝体上游面排水在明渠导流阶段主要将水排入在坝体上游面EL.1040.00m集水坑，经沉淀处理后排入明渠。明渠截流后将水抽排至上游围堰外，排入河道。

四、总结

由于水坝工程的施工工期通常而言是比较长的，这就造成了在施工时气候变化对大体积混凝土产长严重的影响。要将大体积混凝土的收缩徐变控制到最小，就必须根据当地的气候条件和混凝土的强度做好对混凝土温度应力的计算研究，以此策划出符合相应情况的温控方案。只有这样才能保证在长时间进行水坝施工时大体积混凝土的稳定，确保大坝施工的质量，才能建造出利国利民的优质水坝工程。

参考文献：

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[2]侯景鹏，熊杰，袁勇.大体积混凝土温度控制与现场监测[J].混凝土，2004，（5）

[3]雷李梅.大体积混凝土温度控制及有限元分析[D].2009.

[4]刘伟，董必钦，李伟文等.大体积混凝土的温度应力分析及温度裂缝研究[J].工业建筑，2008，38（7）

[5]张冬秀.论析大体积混凝土的施工温度与裂缝控制[J].价值工程，2012，31（23）

王满（1986―），男，陕西商洛人，助理工程师，毕业于长安大学土木工程专业，就职于武警水电部队第一总队三支队（南宁 530028），主要从事水利水电和房建工程施工技术与管理。