深溪溝水電站泄洪閘混凝土澆筑溫控研究

石太軍，楊德超，張逢銀

(中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川 成都 610072)

1 工程概況及特點(diǎn)

1.1 工程概況

深溪溝水電站位于四川省大渡河中游漢源縣和甘洛縣接壤處，為大渡河干流規(guī)劃的第十八級(jí)電站，電站的主要任務(wù)為發(fā)電，兼有對(duì)瀑布溝水電站調(diào)峰下泄流量過(guò)程進(jìn)行反調(diào)節(jié)要求。水庫(kù)正常蓄水位660.00m，相應(yīng)庫(kù)容3 227萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容787萬(wàn)m3，最大水頭38.60m，引用流量2 619m3/s，電站裝機(jī)容量660MW，年發(fā)電量32.35億kW·h，枯期電量9.18億kW·h，設(shè)計(jì)枯水年枯水期平均出力253MW，為河床式電站，工程等別為二等工程，樞紐主要建筑物按2級(jí)設(shè)計(jì)。

樞紐主要建筑物由1孔排污閘、3孔泄洪閘、河床式廠房、2條泄洪沖沙洞(與導(dǎo)流洞全結(jié)合)及右岸擋水壩段組成，壩頂高程662.50m，壩頂全長(zhǎng)223.0m，擋水壩采用混凝土閘壩，最大閘高54.5m，正常蓄水位為660.00m，工作弧門(mén)擋水高度40.0m。3孔泄洪閘和1孔排污閘為一閘室單元，底板垂直于水流向?qū)?1.5m，順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)65.0m，底板厚7m。泄洪閘為胸墻式平底板寬頂堰，底板高程620.00m，孔口尺寸為7.0m×17.0m(寬×高)，中墩厚5.0m，邊墩厚4.0m。

1.2 工程特點(diǎn)

(1)泄洪閘規(guī)模較大，閘室結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，結(jié)構(gòu)混凝土在溫度與自重荷載作用下的應(yīng)力分布狀態(tài)復(fù)雜，存在明顯的局部高應(yīng)力區(qū)域。

(2)3孔泄洪閘和1孔排污閘作為一個(gè)閘室結(jié)構(gòu)單元，泄洪閘為胸墻式平底板寬頂堰，垂直水流方向?qū)挾葹?1.48m，順?biāo)飨蜷L(zhǎng)度為65.00m，最大閘高54.50m。閘室孔口尺寸為7.0m×17.0m，閘墩為預(yù)應(yīng)力閘墩，中墩厚5.0m，邊墩厚4.0m，底板厚7.0m。根據(jù)施工進(jìn)度安排，泄洪閘底板混凝土將于夏季澆筑。大體積混凝土在澆筑時(shí)混凝土的溫度升高，在熱量散發(fā)過(guò)程中混凝土底板收縮，由于受到基巖的約束，在澆筑塊中產(chǎn)生了較大的溫度應(yīng)力，導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生。外界溫度驟降所產(chǎn)生的溫差也會(huì)使混凝土表面產(chǎn)生裂縫。這些裂縫往往受各種條件的影響而形成貫穿裂縫以至危及大壩安全。為確保工程質(zhì)量及泄洪閘的安全，按照(DL/T 5108-99)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，需對(duì)泄洪閘底板混凝土溫控進(jìn)行專(zhuān)門(mén)研究，并提出相應(yīng)措施。

2 泄洪閘混凝土澆筑溫控研究

2.1 三維有限元溫控仿真計(jì)算模型

取3孔泄洪閘閘室整體以及巖石基礎(chǔ)作為計(jì)算模型，其中巖石基礎(chǔ)取60.0m深度，基礎(chǔ)上下游方向各取80.0m長(zhǎng)?；A(chǔ)底部取地溫邊界，基巖左右岸方向按絕熱邊界處理；基礎(chǔ)垂直平面按絕熱邊界處理。

2.2 穩(wěn)定溫度場(chǎng)及溫控標(biāo)準(zhǔn)

(1)典型季節(jié)的準(zhǔn)穩(wěn)定溫度場(chǎng)。根據(jù)深溪溝水電站區(qū)域相關(guān)資料，分別計(jì)算了年平均氣溫、1月、7月的準(zhǔn)穩(wěn)定溫度場(chǎng)，以其為施工中溫控標(biāo)準(zhǔn)作參考。

(2)最高溫度控制標(biāo)準(zhǔn)。參照混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范控制標(biāo)準(zhǔn)，得到混凝土允許最高溫度值見(jiàn)表1。

表1 泄洪閘混凝土允許最高溫度值 ℃

(3)應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn)。參照混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范，混凝土允許拉應(yīng)力按極限拉伸值控制，并考慮正常使用極限狀態(tài)短期組合系數(shù)1.5和結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1。不同強(qiáng)度等級(jí)混凝土各齡期允許拉應(yīng)力值見(jiàn)表2。

表2 90天齡期混凝土允許拉應(yīng)力

2.3 閘底板溫控仿真計(jì)算

計(jì)算中對(duì)底板的分層、分縫方式進(jìn)行了比較計(jì)算，并給出了可能的分層分縫方式，以及相應(yīng)的溫控措施如下：在高溫季節(jié)(氣溫超過(guò)15℃)，控制混凝土澆筑溫度為15℃、通水溫度為17℃(河水)、通水14天，水管布置方式采用1.5m×1.5m。建議采取短間歇即間歇5天，在保證施工強(qiáng)度前提下，可采取一條施工縫的分縫方式，但要注意表層的保護(hù)與養(yǎng)護(hù)，防止表面裂縫的產(chǎn)生。

2.4 閘墩溫控仿真計(jì)算

閘墩混凝土溫控有其特殊性，在計(jì)算中，除了常規(guī)溫控計(jì)算外(降低澆筑溫度、通水冷卻)，還就澆筑層厚對(duì)最高溫度影響進(jìn)行了分析，提出了可選的溫控措施、分縫方式及澆筑層厚，建議推薦的措施為：閘墩設(shè)2條施工縫，澆筑層厚2m，間歇時(shí)間5天；控制混凝土澆筑溫度為13℃且不通水冷卻。若結(jié)構(gòu)分縫與溫度控制仍達(dá)不到防裂的目的，可按規(guī)范配置一定溫度鋼筋限制溫度裂縫的擴(kuò)展。

2.5 閘底板、閘墩溫控措施

泄洪閘底板、閘墩溫控措施見(jiàn)表3。

表3 泄洪閘底板、閘墩溫控措施

注：冷卻水管采用非金屬水管，管長(zhǎng)300m，管厚2mm，水管外半徑16mm，內(nèi)半徑14mm，冷卻水流量為36L/min，

3 結(jié) 語(yǔ)

泄洪閘混凝土澆筑溫控研究根據(jù)深溪溝水電站工程的基本資料和設(shè)計(jì)特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)大、中型河床式水電站混凝土施工溫控技術(shù)和工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)泄洪閘底板混凝土與閘墩混凝土溫控措施、溫度應(yīng)力、分層分縫分塊方式進(jìn)行研究，為泄洪閘混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及溫控設(shè)計(jì)提供依據(jù)。同時(shí)，為類(lèi)似工程在混凝土澆筑溫控方面，提供了借鑒經(jīng)驗(yàn)。