彭水電站航建標(biāo)船閘砼通水冷卻

1、彭水電站航建標(biāo)船閘混凝土通水冷卻 摘要：彭水電站航建標(biāo)船閘砼通水冷卻對(duì)預(yù)防砼溫度裂縫，成功實(shí)施寬槽回填很關(guān)鍵，它既關(guān)系到工程質(zhì)量，同時(shí)對(duì)2007年的渡汛產(chǎn)生制約，需科學(xué)組織通水，適時(shí)檢測(cè)砼內(nèi)部溫度，把握結(jié)束通水的最佳時(shí)間。關(guān)鍵詞：彭水電站 船閘 溫度 通水冷卻1概況彭水電站航建標(biāo)船閘砼通水冷卻分為初期通水、中期通水和后期通水。初期通水主要是起削減混凝土內(nèi)部最高溫升的作用，使其溫度不超過設(shè)計(jì)允許的最高值。在高溫季節(jié)澆筑的砼塊，盡管采用了預(yù)冷砼，砼內(nèi)部最高溫度仍可能超過設(shè)計(jì)允許最高溫度，應(yīng)采取初期通水。對(duì)高溫季節(jié)采用預(yù)冷砼澆筑的基礎(chǔ)約束區(qū)，即使砼內(nèi)部最高溫度不超過設(shè)計(jì)允許最高溫度，也應(yīng)采取初期通水

2、，把砼內(nèi)部最高溫度控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。中期通水主要是起削減混凝土的內(nèi)外溫差作用，進(jìn)一步降低砼內(nèi)部溫度，使壩體在冬季不產(chǎn)生裂縫。后期通水是對(duì)1#壩段岸坡接觸灌漿和寬槽回填部位，在灌漿和回填前必須進(jìn)行后期通水冷卻。 彭水船閘設(shè)計(jì)允許最高溫度 單位：oC部 位月 份1223、114、105、968閘室，下閘首底板2628323535閘首底板2628323333 船閘 側(cè)墻強(qiáng)約束區(qū)2628323434弱約束區(qū)2628323537脫離約束區(qū)2628323539 左非1#壩段強(qiáng)約束區(qū)26283223434弱約束區(qū)2628323537脫離約束區(qū)2628323539強(qiáng)約束區(qū):建基面0.2L，弱約束區(qū): 0.2

3、L0.4L，脫離約束區(qū):0.4L以上，L為澆筑塊最長(zhǎng)邊。2冷卻通水2.1 水源由左岸F1斷層滲水及左岸系統(tǒng)水供應(yīng)船閘一線的冷卻通水的用水。2.2 冷卻水管選材 按照設(shè)計(jì)，船閘冷卻水管可選用黑鐵管，也可以用塑料高密聚乙烯類管材。我們重點(diǎn)比選了黑鐵管和塑料管。塑料管導(dǎo)熱性能不如黑鐵管，但塑料管購(gòu)買價(jià)格低，安裝鋪設(shè)費(fèi)用低，本身可彎曲接頭少。選用塑料管作為砼塊體的冷卻水管，對(duì)于相同的塊體溫度要求，中后期冷卻時(shí)間較使用黑鐵管會(huì)延長(zhǎng)一周左右，占總通水時(shí)間的比例不到10%。因此，我們選擇了塑料管作為砼塊體的冷卻水管。經(jīng)檢測(cè)，主要參數(shù)為：公稱內(nèi)徑28，公稱壁厚2mm，公稱壓力0.8MP，導(dǎo)熱系數(shù)1.62KJ/

4、(m.h. oC)2.3管線布置在每一澆筑層中預(yù)埋蛇形冷卻水管，冷卻水管采用塑料管。倉(cāng)內(nèi)按2.0(澆筑層厚)1.5(水管間距)布置，埋設(shè)的冷卻水管距塊體邊線22.5m，水管在層面埋設(shè)，埋設(shè)時(shí)應(yīng)特別注意間距和拐彎處的固定。凡砼結(jié)構(gòu)尺寸大于6m的均按此埋設(shè)。12月份至次年3月份澆筑的砼倉(cāng)內(nèi)不埋設(shè)（左非1#壩段和寬槽部位除外）。2.4 通水要求 初期通水初期通水在砼澆筑收倉(cāng)后12h內(nèi)進(jìn)行, 結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)是砼內(nèi)部溫度已降到最高允許溫度以下。由于氣溫高達(dá)40 oC,且通的是水溫為18 oC的F1斷層滲水,初期通水時(shí)間長(zhǎng)達(dá)20天。在正式通水前，先對(duì)冷卻部位的冷卻管進(jìn)行檢查、疏通，并作好管路進(jìn)出口的掛牌標(biāo)識(shí)。在

5、水壓0.2MPa時(shí)流量大于15L/min為通暢，用“田”表示，815L/min為半通暢，用“日”表示，小于8L/min為微通或不通用“口”表示。對(duì)于微通或不通的情況則延長(zhǎng)相鄰上下層冷卻管的通水時(shí)間并加大流量。由于倉(cāng)面在300m2以內(nèi)，且在澆筑中，我們特別注意了倉(cāng)內(nèi)管路的觀察保護(hù)，供水管路全部通暢。掛牌標(biāo)識(shí)的內(nèi)容包括：部位、分層高程、澆筑日期、通水開始時(shí)間、通水結(jié)束時(shí)間、責(zé)任人。通水期間，每天測(cè)定冷卻水管進(jìn)出口水溫，測(cè)定通水流量并記錄，結(jié)合倉(cāng)內(nèi)埋設(shè)溫度計(jì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)通水流量控制。初期通水流量為大于20L/min。中期通水在九月初，我們啟動(dòng)了中期通水。九月初開始中期通水的對(duì)象是當(dāng)年58月份澆

6、筑的砼；十月初開始中期通水的對(duì)象是當(dāng)年4月份和9月份澆筑的砼；十一月份開始中期通水的對(duì)象是當(dāng)年10月份澆筑的砼。水源是工地系統(tǒng)水。通水前，先進(jìn)行3天悶溫，掌握砼塊體內(nèi)部溫度。中期通水流量為大于20L/min，每三天換調(diào)一次進(jìn)出水口。中期通水的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)是砼內(nèi)部溫度降到2022。中期通水一個(gè)半月后，結(jié)合倉(cāng)內(nèi)埋設(shè)溫度計(jì)的監(jiān)測(cè)結(jié)果，擇機(jī)進(jìn)行5天悶溫，測(cè)定砼內(nèi)部溫度，若未達(dá)標(biāo)則繼續(xù)通水冷卻，并加密冷卻水管進(jìn)出口水溫測(cè)定。后期通水由于左非1#壩段有岸坡接觸灌漿，船閘EL275以下有寬槽，所以還需在灌漿和寬槽回填前進(jìn)行后期通水。左非1#壩段后期通水的結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)是砼內(nèi)部溫度達(dá)到或接近基巖溫度，寬槽部位后期通水的

7、結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)是砼內(nèi)部溫度降到1315。后期通水流量為25L/min并保持連續(xù)通水，通水期間每2天調(diào)換一次進(jìn)出水口，并且每天對(duì)通水情況進(jìn)行測(cè)定記錄。后期通水砼降溫速率為0.25/d。當(dāng)砼塊體接近達(dá)到灌漿溫度或?qū)挷刍靥顪囟葧r(shí)，應(yīng)停止通水，控制誤差在+1和-2之間。通水前及通水過程中，加強(qiáng)對(duì)已埋儀器的觀測(cè)，開始每3天觀測(cè)一次，接近或達(dá)到設(shè)計(jì)要求溫度期間，每3天觀測(cè)2次。通水過程中，每隔30天左右進(jìn)行一次抽樣悶溫。塑料管悶溫5天，測(cè)溫時(shí)用高壓風(fēng)將管內(nèi)積水緩緩吹出，接于小桶內(nèi)，立刻用溫度計(jì)測(cè)若干次，剔除相差2以上的異常測(cè)值后，取其平均值。冷卻水管的回填通水后,對(duì)確認(rèn)不再需要通水的水管采用0.5:1水泥漿封堵

8、。3 后期通水的計(jì)算及其效果3.1 通水時(shí)間計(jì)算后期通水一般屬無內(nèi)熱源的通水，混凝土的水化熱基本消失。彭水航建工程冷卻水管呈井形布置，每一冷卻水管所擔(dān)負(fù)的冷卻范圍為一空心圓筒。因此，砼塊體的通水冷卻變?yōu)槿舾傻系目招膱A筒的冷卻，空心圓筒的內(nèi)徑為冷卻管的直徑2r，圓筒的外徑為等效圓直徑2R，2R=1.21(S1*S2)1/2 =1.21(1.5*2.0)1/2=2.10m,(式中:S1，S2為冷卻水管的水平間距及垂直間距)。假設(shè)混凝土初始溫度為TO，冷卻水管進(jìn)口水溫為Tw，混凝土平均溫度為TM,TO，冷卻水管進(jìn)口水溫為Tw，混凝土平均溫度為TM,則TM= Tw+X(TO-Tw)。式中：X即通水冷

9、卻函數(shù),與砼導(dǎo)溫系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、冷卻水管直徑及長(zhǎng)度、冷卻水比熱及比重、流量等有關(guān)。a混凝土導(dǎo)溫系數(shù)(0.003132m2/h)。t通水時(shí)間(h)D通水冷卻等效圓直徑(m)混凝土導(dǎo)熱系數(shù)(2.087kcal/mH)L單層冷卻水管長(zhǎng)度(250m)Cw水的比熱 (1 kcal/kg)w水的比重qw通水流量(m3/h)根據(jù)上述公式，我們可以測(cè)算出后期通水需要的時(shí)間，從而倒推出為滿足07年渡汛要求的后期通水最遲的啟動(dòng)時(shí)間。若船閘EL275以下砼塊體經(jīng)中期通水后溫度為22（由悶溫測(cè)得），寬槽回填前須進(jìn)行后期冷卻通水，冷卻水為江水，假定從12月21日開始后期通水, 冷卻水管進(jìn)口水溫為Tw=13，水溫每十天降

10、2,通水流量為20L/min，要達(dá)到設(shè)計(jì)要求的準(zhǔn)穩(wěn)定溫度15，計(jì)算通冷卻水的時(shí)間。已知砼塊體初始溫度TO=22，冷卻水管內(nèi)徑2r=2.8cm，間距1.52.0m，混凝土平均溫度為TM15，混凝土導(dǎo)溫系數(shù)a=0.0833m2/d，通水冷卻等效圓直徑D=2R=2.1m，2.50W/m， L=150m， Cw4.17 Kcal/kg，P=1000kg/m3，通水流量qw=20L/min1.2m3/h。假定從12月21日開始后期通水, 冷卻水管進(jìn)口水溫為Tw=13，水溫每十天降2,求通水天數(shù)。D/2r2.1100/2.8 =75100因此，導(dǎo)溫系數(shù)a須作變換：等效導(dǎo)溫系數(shù)a=aln100/ln(D/2

11、r)=0.0833ln100/ln75=0.08331.067=0.0889 at/D20.0889t/2.12.1=0.0202t L/Cwwqw2.53.6150/4.1710001.20=0.2691 X的值由at/D2和L/CwwqW的值查相關(guān)資料確定。Tw()TO-Twat/D2X時(shí) 間(月.日)12.2112.311.101.201390.2020.716.394.593.151120.4040.511.421.02920.6060.351.42X(TO-Tw)6.396.015.59TM2219.3917.0114.59經(jīng)測(cè)算,由于是通溫度較高的江水,所以要到元月下旬（1.20）

12、即近一個(gè)月的時(shí)間,才能達(dá)到寬槽回填所需溫度。當(dāng)然，把后期通水時(shí)間再往后推一些，因氣溫水溫更低，通水效果會(huì)更好，所需通水時(shí)間更短，但通水結(jié)束的絕對(duì)工期會(huì)后拖，對(duì)后續(xù)工作安排也是不利的。4 結(jié)論通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，我們對(duì)砼通水冷卻有以下認(rèn)識(shí)：（1）掛牌標(biāo)識(shí)很重要。以前對(duì)這些細(xì)節(jié)問題是存在認(rèn)識(shí)偏差的。如果責(zé)任不到位，通水搞不好；如果搞混了，監(jiān)測(cè)資料與砼塊體不能一一對(duì)應(yīng)，對(duì)通水的整體安排是不利的，有的部位可能發(fā)生欠冷，而有的部位則可能發(fā)生超冷，在冷卻過程中，還可能發(fā)生相鄰塊體之間溫差過大的不利現(xiàn)象，不能統(tǒng)籌兼顧，尤其倉(cāng)面大，管路甩頭多的情況下更得留意。（2）三期通水各有側(cè)重，最終目的是確保砼建筑產(chǎn)品質(zhì)量。初

13、期通水控制最高溫度，中期通水削減內(nèi)外溫差，后期通水減少砼收縮。各期通水時(shí)間是可預(yù)測(cè)的。（3）各種溫控措施綜合利用，才能達(dá)到較好效果。（4）通水管的長(zhǎng)度，壁厚，導(dǎo)熱性能，倉(cāng)內(nèi)布置等都對(duì)通水的冷卻效果有影響。增加單根水管長(zhǎng)度，雖可減少水管根數(shù)，減小供水量，提高冷卻效率，但也會(huì)使冷卻水在管中的水力損失增加，降低冷卻效果；管壁在水管能承受內(nèi)水壓力和外部砼骨料沖擊的條件下，應(yīng)盡量薄，以利傳熱；黑鐵管在通水效果上優(yōu)于塑料管，但差異有限；水管鋪在澆筑層中比鋪在層面效果更好，若砼入倉(cāng)強(qiáng)度能滿足平鋪法施工，應(yīng)采取層中鋪設(shè)。（5）通水流量應(yīng)保證在管中形成紊流，并滿足降溫要求。單根水管的流量應(yīng)大于20L/min，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果調(diào)整流量。（6）管路的通暢程度是冷卻通水的基本保證。在澆筑過程中，除加強(qiáng)保護(hù)外，采用0.1MP水壓通水,可在管路覆蓋時(shí)通