三峽工程永久船閘混凝土溫控設(shè)計(jì)

2001-01-13 05:11黎汝潮

中國(guó)三峽建設(shè) 2001年1期

黎汝潮

摘要：三峽永久船閘結(jié)構(gòu)復(fù)雜，孔洞多，受氣溫變化影響大。三峽地區(qū)氣候炎熱，氣溫驟降頻繁，極易引起混凝土溫度裂縫。同時(shí)，塊體厚度較薄，基礎(chǔ)約束區(qū)設(shè)計(jì)允許最高溫度低，混凝土溫控防裂有很大難度。為此設(shè)計(jì)進(jìn)行合理分縫分塊，確定混凝土主要設(shè)計(jì)指標(biāo)和溫度控制標(biāo)準(zhǔn)是十分必要的。

關(guān)鍵詞：永久船閘；溫度控制；設(shè)計(jì)；最高溫度

1 工程概況

三峽工程雙線五級(jí)永久船閘分為梯級(jí)船閘，輸水系統(tǒng)，上、下游引航道等，混凝土總量為472.02萬(wàn)m3。計(jì)劃2003年6月通航。

1.1 梯級(jí)船閘

梯級(jí)船閘全長(zhǎng)1607m(不包括上、下游引航道)，從上游至下游共分為5個(gè)梯段，由5個(gè)閘室和6個(gè)閘首組成。各級(jí)閘首長(zhǎng)度為39～70m，閘室有效尺寸一般為268×34×5m(長(zhǎng)×寬×坎上水深)。邊墻與底板為分離式結(jié)構(gòu)，呈雙U形，混凝土工程量為281.46萬(wàn)m3，占混凝土總量的59.6%。

6個(gè)閘首除第1級(jí)K為70m和第6級(jí)長(zhǎng)56m外，其余各閘首長(zhǎng)41.5m。閘首邊墻為重力式結(jié)構(gòu)，最大高度為68.8m，墻體厚12～14m。第1閘首邊墻順流向分為3塊，最大尺寸為30m。底板同樣分成3塊，分縫尺寸與邊墻基本相同，底板厚度為5～10m。其它閘首底板分為2塊，塊體順流向長(zhǎng)約21～22m，閘首邊墻順流向分縫尺寸與底板類似。

閘室邊墻緊貼在開挖后并已加固好的高邊坡巖體，順流向分塊尺寸為12.0m左右，閘室底板厚5.0～8.0m；順流向最大分塊尺寸為24.0m。底板下部設(shè)有2～3孔輸水廊道，底板頂部沒(méi)有充水出口，為框架結(jié)構(gòu)。

1.2 輸水系統(tǒng)

永久船閘輸水系統(tǒng)由輸水隧洞、豎井、下游旁側(cè)泄水等建筑物組成，混凝土工程量為81.68萬(wàn)m3。4條輸水隧洞主要結(jié)構(gòu)為城門洞形，寬5m，高6.0～6.7m。

梯級(jí)船閘共有24個(gè)豎井，豎井最大高度為88.0m，豎井主要結(jié)構(gòu)形式為矩形。

旁側(cè)泄水箱涵混凝土量為21.0萬(wàn)m3。

1.3 其它建筑物

主要包括第一閘首兩側(cè)的擋水壩、進(jìn)水口、引航道及靠船墩等。混凝土量為109.4萬(wàn)m3，占總量的22.7%。

2 溫控設(shè)計(jì)基本資料

2.1 氣象資料

2.1.1 氣溫

壩址三斗坪氣象站1959年4月至1968年4月實(shí)測(cè)資料，多年年平均氣溫為17.3℃，多年各月(旬)平均氣溫見表1。

表1 三斗坪多年各月、旬平均氣溫


月份	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12

上旬	6.1	6.5	10.3	14.9	20.1	25.0	27.6	28.7	25.3	19.7	14.2	8.2
中旬	6.1	7.5	13.1	16.6	21.7	26.3	29.6	27.8	23.0	18.2	13.0	7.1
下旬	5.8	8.3	13.0	19.2	23.1	26.5	29.0	27.5	21.8	16.7	9.8	5.8
月平均	6.0	7.4	12.1	16.9	21.7	26.0	28.7	28.0	23.4	18.1	12.3	7.0

2.1.2 水溫

宜昌水文站1958～1987年實(shí)測(cè)水溫資料，多年平均水溫為17.9℃。

2.2 混凝土主要設(shè)計(jì)指標(biāo)

2.2.1 混凝土原材料、標(biāo)號(hào)

膠凝材料為525#中熱水泥摻Ⅰ級(jí)粉煤灰，骨料為閃云斜長(zhǎng)花崗巖碎石和下岸溪人工砂，外加劑為zB-1A，各種主要標(biāo)號(hào)混凝土的配合比詳見表2。

表2 永久船閘混凝土標(biāo)號(hào)及主要設(shè)計(jì)指標(biāo)


部位		設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)	級(jí)配	限制最大水膠比	極限拉伸值 (×10^-4)		抗凍	抗?jié)B
部位		設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)	級(jí)配	限制最大水膠比	28d	90d	抗凍	抗?jié)B

	外部	R₉₀250^#	3	0.45	≮0.80	≮0.85	D₂₅₀	S₁₀
閘首邊墻				0.55	≮0.80	≮0.85	D₁₅₀	S₈
	內(nèi)部	R₉₀200^#	3、4	0.6	≮0.75	≮0.80	D₁₅₀	S_6～8
閘首底板		R₉₀250^#	3	0.45	≮0.80	≮0.85	D₂₅₀	S₁₀
閘室襯砌墻		R₂₈250^#	3	0.55	≮0.85		D₁₅₀	S₈
		R₂₈250^#	3	0.55	≮0.85		D₁₅₀	S₈
閘室底板		R₂₈300^#	3	0.5	≮0.85		D₁₅₀	S₈
	豎井段襯	R₂₈400^#	2	≤0.38/0.42	≥0.88	≥0.90	D₁₅₀	S₈
	砌混凝土	R₂₈350^#	2	≤0.38/0.42	≥0.88	≥0.90	D₁₅₀	S₈
輸水隧洞	標(biāo)準(zhǔn)段襯	R₂₈300^#	2	≤0.45	≥0.85	≥0.88	D₁₅₀	S₈
	砌混凝土	R₂₈300^#	2	≤0.45	≥0.85	≥0.88	D₁₅₀	S₈
豎井		R₂₈250^#	2	≤0.55	≥0.80	≥0.85	D₁₅₀	S₈
泄水箱涵		R₂₈250^#	2	≤0.55	≥0.80	≥0.85	D₁₅₀	S₈
施工支洞回填混凝土		R₂₈250^#	2、3	≤0.55	≥0.80	≥0.85	D₁₅₀	S₈

2.2.2 混凝土力學(xué)及熱學(xué)性能

花崗巖人工骨料混凝土熱學(xué)性能見表3。

表3 混凝土熱學(xué)性能


導(dǎo)溫系數(shù) (m²/h)	導(dǎo)熱系數(shù) (W/m·℃)	比熱 (J/kg·℃)	線膨脹系數(shù) (×10^-5/℃)

0.003471	2.50	959	0.85

2.2.3 膠凝材料水化熱

葛洲壩水泥廠生產(chǎn)的525#中熱水泥摻Ⅰ級(jí)粉煤灰并摻ZB-1A型減水劑，膠凝材料水化熱見表4。

表4 膠凝材料水化熱 kJ/kg


No.	摻灰量	ZB-1A	1h	2h	3h	24h	50h	72h	90h	120h	140h	168h

1	0	0.5%	18.7	21.0	21.3	124	193	222	238	256	262	268
2	20%	0.5%	17.0	18.8	19.6	72	150	180	197	219	228	238
3	30%	0.5%	13.7	14.8	16.7	85	153	178	192	209	219	228
4	40%	0.5%	11.2	12.2	13.2	46	123	149	162	177	184	191

3 分縫分塊及設(shè)計(jì)允許最高溫度

3.1 分縫分塊

3.1.1 船閘主體段

永久船閘主體段全長(zhǎng)1621m，閘室寬34m，船閘的底板和邊墻為分離式結(jié)構(gòu)。船閘底板一般設(shè)兩條順流向縫，縫距30m，將底板與邊墻分離。一閘首底板的上游第1、2塊考慮到無(wú)檢修條件，在底板小央位置設(shè)置一條順流向結(jié)構(gòu)縫。此外，一閘首下游側(cè)第4塊，第2、3、4閘首底板的上游第1塊及下游側(cè)第3塊，第5閘首底板的上游第1塊及下游側(cè)第3、4塊，各閘室底板上游側(cè)1～4塊和下游側(cè)第16～19塊，因需在夏季澆筑，施工時(shí)在底板中央增設(shè)了一條順流向結(jié)構(gòu)縫，澆筑塊長(zhǎng)邊尺寸相應(yīng)縮小為15m。

第1閘首邊墻設(shè)兩條垂直流向縫，將邊墻分為30m、15.7m、24.3m3塊；第2、3閘首邊墻各設(shè)1條垂直流向縫，將邊墻分為24.8m及18.7m2塊；第4閘首邊墻設(shè)一條垂直流向縫，將邊墻分為22.8m及18.7m2塊；第5閘首邊墻設(shè)2條垂直流向縫，將邊墻分為22.8m、15.0m及15.0m3塊(其中北邊墻結(jié)合地質(zhì)處理加長(zhǎng)至28.2m)。第1閘首底板設(shè)3條垂直流向縫，將底板分為15m、20m、19m及14m4塊；第2閘首底板設(shè)一條垂直流向縫，將底板分為24.8m及12.5m2塊，第3、4閘首底板均設(shè)2條垂直流向縫，將底板分為11.5m、18.5m及12.5m3塊；第5閘首底板設(shè)3條垂直流向縫，將底板分為11.5m、18.5m、12.5m及12.5m4塊；第6閘首設(shè)3條垂直流向縫，將邊墻和底板分為16.71m、22.29m、17m及16m4塊。各閘室邊墻和底板均設(shè)垂直流向縫，縫距一般為12m，個(gè)別塊可達(dá)24m。

第1、5、6閘首邊墻厚14～30m；第2、3、4閘首邊墻厚14m；閘室襯砌墻厚1.5～2.1m；閘首和閘室底板厚5～7m。

3.1.2 地下輸水系統(tǒng)

地下輸水隧洞標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)度12m，閥門井段最大段長(zhǎng)為21.4m。隧洞為城門洞形，寬5m，高5～7m，豎井最大高度為88m。南坡及北坡輸水隧洞標(biāo)準(zhǔn)段襯砌混凝土壁厚60cm，閥門井附近可達(dá)100cm。中隔墩輸水隧洞為雙洞，標(biāo)準(zhǔn)段最小襯砌厚100cm，雙洞間混凝土厚150cm，閥門井附近襯砌混凝土壁厚120cm，雙洞間混凝土厚可達(dá)500cm。泄水箱涵為雙孔9.6m×9.6m方形涵管，厚度約為1.5m，標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)15m。

3.1.3 上游擋水壩

壩段寬度20m左右，不設(shè)縱縫。壩塊順?biāo)飨蜃畲蟪叽?0m。

3.2 準(zhǔn)穩(wěn)定溫度

永久船閘閘墻和底板一般可簡(jiǎn)化為半無(wú)限體或無(wú)限平板兩種類型，地面建筑物以施工期準(zhǔn)穩(wěn)定溫度控制，船閘輸水洞襯砌混凝土以運(yùn)行初期準(zhǔn)穩(wěn)定溫度控制。不同厚度半無(wú)限體、無(wú)限平板準(zhǔn)穩(wěn)定溫度見表4、表5和表6。

表5 氣溫環(huán)境半無(wú)限體施工期最低溫度


厚度(m)	2	4	6	8	10	12	14	16

溫度(℃)	9.0	11.2	12.9	14.0	14.7	15.2	15.5	15.8

表6 運(yùn)行期水溫環(huán)境半無(wú)限平板及無(wú)限平板最低溫度


項(xiàng)目	半無(wú)限平板最低溫度						無(wú)限平板最低溫度

厚度(m)	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0
溫度(℃)	10.9	11.5	12.0	12.4	12.8	9.7	9.7	9.7	9.8	9.8

表7 永久船閘地面建筑物各部位施工期最低溫度


			閘室					閘首
部位
	邊墻		底板		邊墻			底板

厚度(m)	1.5	2.0	5.3	6.4	12	14	16	4	5.3
溫度(℃)	8.3	9.0	12.3	13.1	15.2	15.5	15.8	11.2	12.3

注：①L為澆筑塊長(zhǎng)邊尺寸。

②閘室底板增設(shè)分縫后允許最高溫度放寬2～4~C。

③填塘、陡坡混凝土必須冷卻至18～20℃方可上升。

輸水隧洞混凝土設(shè)計(jì)允許最高溫度為34～36℃以內(nèi)(雙洞取低值)；豎井混凝土允許最高溫度為32℃；泄水箱涵底板允許最高溫度為26℃，邊墻和頂板允許最高溫度為30℃?？紤]到輸水隧洞和豎井混凝土膠凝材料用量大，參照專家意見，經(jīng)三峽總公司決定輸水隧洞和豎井設(shè)計(jì)允許最高溫度不作為溫控質(zhì)量主要評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，控制輸水隧洞和豎井澆筑溫度不大于16～18℃。

表8 設(shè)計(jì)允許最高溫度


						月份
	部位		區(qū)域
				12～2	3、11	4、10	5、9	6～8

閘		厚度<13m	0～0.2L	24	28	30	30	30
首	邊		0.2～0.4L	24	28	31	32	32
	墻		>0.4L	24	28	31	34	34
			0～0.2L	24	28	31	31	31
		厚度≥13m	0.2～0.4L	24	28	31	33	33
			>0.4L	24	28	31	34	35
		厚度<6m		24	28	29(31)	29(32)	29(32)
底		厚度6～8m		24	28	30(31)	30(32)	30(32)
板		厚度>8m	0～0.2L	24	28	31	31(33)	31(33)
		襯砌墻	> 0.2L	24	28	31	34	34
			0～0.2L	25	30	32	32	32
			>0.2L	25	30	32	34	34
閘		重力墻	0～0.4L	24	28	31	34	34
			>?0.4L	24	28	31	34	36
室	底	厚度<6m		24	28	29	29	29
	板	厚度6～8m		24	28	30	30	30
			0～0.2L	24	28	31	31	31
		厚度>?8m	>0.2L	24	28	31	34	34

3.3.2 溫控措施

(1)在進(jìn)行混凝土配合比設(shè)計(jì)和混凝土施工時(shí)除應(yīng)滿足標(biāo)書及有關(guān)設(shè)計(jì)文件規(guī)定的混凝土標(biāo)號(hào)、抗凍、抗?jié)B、極限拉伸值等主要設(shè)計(jì)指標(biāo)和混凝土均質(zhì)性指標(biāo)。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)施工管理，提高施工工藝，改善混凝土性能，提高混凝土抗裂能力。

(2)應(yīng)采取必要的溫控措施，使塊體實(shí)際出現(xiàn)的最高溫度不超過(guò)塊體設(shè)計(jì)允許最高溫度。其有效措施是降低混凝土澆筑溫度和減少膠凝材料的水化熱溫升。

(3)合理選擇澆筑層厚及間歇期、合理安排施工程序及施工進(jìn)度、合理安排各部位混凝土澆筑時(shí)間、混凝土澆筑力爭(zhēng)短間歇連續(xù)上升等有效措施，使混凝土最高溫度控制在設(shè)計(jì)允許最高溫度范圍內(nèi)。

(4)通水冷卻是混凝土溫度控制的有效措施之一，各階段的通水冷卻有著不同的目的和要求：初期通水是削減澆筑層水化熱溫升的有效措施之一。中期通水是削減壩體內(nèi)外溫差的有效措施之一，后期通水是使混凝土柱狀塊達(dá)到接縫灌漿溫度的必要措施。

(5)施工期間對(duì)已建建筑物進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。必要時(shí)對(duì)新澆混凝土表面必須進(jìn)行保溫保護(hù)。

[作者簡(jiǎn)介]

作者簡(jiǎn)介：長(zhǎng)江委三峽代表局施工處工程師。

国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

三峽工程永久船閘混凝土溫控設(shè)計(jì)