(1.中國(guó)水利水電建設(shè)工程咨詢(xún)北京有限公司，北京 朝陽(yáng) 100024； 2.中國(guó)水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州 350003)

1 前 言

豐滿(mǎn)水電站重建工程位于第二松花江干流豐滿(mǎn)峽谷口，在原豐滿(mǎn)大壩下游120m處新建一座碾壓混凝土重力壩，并利用原豐滿(mǎn)三期工程。碾壓混凝土施工具有連續(xù)上升、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)，但上升速度快必然導(dǎo)致混凝土內(nèi)部水化熱產(chǎn)生的熱量難以散發(fā)，造成混凝土內(nèi)外之間溫差和上下層之間溫差增大，大大增加混凝土產(chǎn)生裂縫的幾率。因此，溫度控制也是碾壓混凝土澆筑的質(zhì)量控制重點(diǎn)。為加強(qiáng)混凝土溫控施工精細(xì)化管理，豐滿(mǎn)水電站重建工程采用了大體積混凝土溫控防裂智能通水控制系統(tǒng)進(jìn)行混凝土工程溫度控制。

2 機(jī)構(gòu)設(shè)置及管理

為加強(qiáng)智能溫控系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行的監(jiān)督管理，豐滿(mǎn)水電站工程監(jiān)理中心成立了大壩冷卻通水領(lǐng)導(dǎo)小組，安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)進(jìn)行智能溫控系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)冷卻通水、混凝土溫度監(jiān)測(cè)等方面的監(jiān)督管理。施工單位成立了信息中心，作為智能通水的管理部門(mén)，負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)字溫度傳感器的安裝埋設(shè)，電纜敷設(shè)，冷卻通水控制設(shè)備的安裝、調(diào)試、維護(hù)、運(yùn)行工作；采集分控站的建立，信息錄入等工作。監(jiān)理工程師對(duì)施工單位成立的管理機(jī)構(gòu)進(jìn)行了審批，確保滿(mǎn)足施工需要。

3 現(xiàn)場(chǎng)溫控設(shè)施管理

智能溫控系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)常規(guī)的壩體混凝土溫度質(zhì)量控制措施。大壩混凝土溫度控制措施方案中增加了采集分控站布置及設(shè)施投入方面的內(nèi)容。為充分利用智能溫控系統(tǒng)，方案中也對(duì)供排水管路布置、溫度傳感器布置及監(jiān)測(cè)等方面進(jìn)行了調(diào)整。

3.1 采集分控站構(gòu)成

現(xiàn)場(chǎng)采集分控站由智能測(cè)控及配電箱、流量測(cè)控裝置、冷卻水進(jìn)水口溫度和回水口溫度監(jiān)測(cè)數(shù)字傳感器、智能換向球閥、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)射和接收裝置等組成。其中，智能測(cè)控及配電箱內(nèi)置4臺(tái)智能數(shù)字溫度流量測(cè)控單元，每個(gè)測(cè)控單元可控制4臺(tái)流量測(cè)控裝置，即每個(gè)分控站最多可配置16臺(tái)流量測(cè)控裝置。

單個(gè)流量測(cè)控裝置最大可滿(mǎn)足10m3/h流量，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求的前提下，可通過(guò)水包頭連接4～5根冷卻水管(1拖4的方式)。以單個(gè)壩段每層4根冷卻水管為例，按3m一倉(cāng)兩層冷卻水管計(jì)算，每倉(cāng)每個(gè)壩段需要2臺(tái)水管流量測(cè)控裝置，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，以每個(gè)分控站控制兩個(gè)壩段4倉(cāng)的8層冷卻通水為最佳方案。

3.2 采集分控站選址

采集分控站選址至關(guān)重要，直接關(guān)系到智能溫控系統(tǒng)的順利實(shí)施。

該工程采集分控站布置在大壩下游側(cè)，盡量靠近大壩壩體，這樣可減少外露冷卻水管和外露內(nèi)部溫度傳感器電纜的長(zhǎng)度，減少碾壓混凝土升層備倉(cāng)過(guò)程中對(duì)下部外露冷卻水管和外露內(nèi)部溫度傳感器電纜的破壞。

因數(shù)據(jù)傳輸采用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，采集分控站的布置應(yīng)注意壩后結(jié)構(gòu)物對(duì)無(wú)線(xiàn)信號(hào)的影響。該工程為壩后式廠(chǎng)房，因此進(jìn)行采集分控站布置時(shí)考慮到了壩后主廠(chǎng)房、安裝間及端部副廠(chǎng)房等結(jié)構(gòu)物對(duì)無(wú)線(xiàn)信號(hào)的影響。

3.3 采集分控站平臺(tái)搭設(shè)

隨著碾壓混凝土的澆筑，采集分控站平臺(tái)的搭設(shè)也有所不同。

低高程澆筑階段，壩體距離下游邊坡較近，采集分控站可利用在基坑開(kāi)挖產(chǎn)生的馬道、較緩的邊坡或壩趾區(qū)域墊層混凝土滿(mǎn)塘澆筑后隨著壩體體型變化而產(chǎn)生的混凝土平臺(tái)進(jìn)行布置。備倉(cāng)和倉(cāng)面養(yǎng)護(hù)會(huì)產(chǎn)生較多廢水，本工程利用不同高程的壩趾區(qū)域逐層設(shè)置集水池。因此對(duì)低高程分控站設(shè)置進(jìn)行審核時(shí)應(yīng)結(jié)合工程排水方案，避免在施工廢水匯集范圍內(nèi)設(shè)置采集分控站，如無(wú)法避開(kāi)時(shí)應(yīng)采用搭設(shè)腳手架的方式作為采集分控站的布置平臺(tái)。

隨著澆筑高度的上升，壩體逐漸遠(yuǎn)離邊坡，可采用搭設(shè)腳手架平臺(tái)或設(shè)置壩后鋼平臺(tái)作為采集分控站布置平臺(tái)。該工程上下游壩面采用連續(xù)翻升模板，進(jìn)行備倉(cāng)過(guò)程中，下層碾壓混凝土?xí)嬖阡撃０迳形床鸪那闆r。因此，為保證采集分控站鋼平臺(tái)的布置，應(yīng)結(jié)合澆筑升倉(cāng)情況提前預(yù)埋埋件。

隨著澆筑高程的不斷增高，搭設(shè)腳手架的難度逐漸增加，搭設(shè)較高的腳手架，周期較長(zhǎng)，因此，不宜采用搭設(shè)腳手架的方式作為采集分控站平臺(tái)，可利用原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)內(nèi)的壩后工作橋或壩后鋼平臺(tái)進(jìn)行采集分控站建設(shè)。

3.4 供水、排水管路布置

冷卻通水供水管路應(yīng)在大壩碾壓混凝土施工區(qū)整體供水管路的基礎(chǔ)上進(jìn)行布置，在每年碾壓混凝土澆筑前提前策劃。根據(jù)碾壓混凝土澆筑計(jì)劃和分控站布置，提前策劃好冷卻通水供水管路與主供水管路的連接點(diǎn)。進(jìn)行主供水管路布置時(shí)，提前在連接點(diǎn)位置設(shè)置三通結(jié)構(gòu)和法蘭盤(pán)閥門(mén)，以便于冷卻通水供水管路的連接。冷卻通水供水管路與各層分控站分支供水管路的連接點(diǎn)也應(yīng)做好相同設(shè)置。盡量避免在冷卻通水過(guò)程中通過(guò)切割主管路或分支管路進(jìn)行下一級(jí)供水管路連接，從而避免冷卻通水過(guò)程暫時(shí)中段。

3.5 冷卻水管布置

碾壓混凝土內(nèi)埋設(shè)冷卻水管，采用蛇形布置。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)采用1.50m×1m(層間距×水平間距)，基礎(chǔ)弱約束區(qū)和非約束區(qū)均為1.50m×1.50m(層間距×水平間距)，單根循環(huán)蛇型水管長(zhǎng)度不大于250m。擋水壩段、廠(chǎng)房壩段冷卻水管從大壩下游面引出，溢流壩段冷卻水管采用跨縫管從兩側(cè)導(dǎo)墻非溢流面引出，接至分控站。

3.5.1 出壩面處理

隨著壩體的升高，一般分控站位置低于冷卻水管所在高程，冷卻水管引出壩面后會(huì)向下垂?，F(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)，冷卻通水過(guò)程中，由于冷卻水管和水的自重影響，易造成冷卻水管出壩面位置彎折，外露冷卻水管越長(zhǎng)越易出現(xiàn)。因此，應(yīng)注意控制外露冷卻水管的長(zhǎng)度，同時(shí)控制冷卻水管出壩面角度，盡量與壩面呈較小的角度，可一定程度上避免冷卻水管出壩面處彎折。

3.5.2 跨越廊道處理

冷卻水管布置不跨越橫縫，但壩內(nèi)廊道系統(tǒng)對(duì)冷卻水管的布置影響較大，特別是碾壓倉(cāng)內(nèi)含有橫向基礎(chǔ)灌漿廊道和橫向排水廊道或交通廊道的情況，冷卻水管布置往往需要跨越2次廊道。根據(jù)該工程施工情況，碾壓混凝倉(cāng)內(nèi)冷卻水管跨廊道主要采用以下兩種方式：

a.廊道底板內(nèi)預(yù)埋。為便于碾壓混凝土澆筑，本工程廊道底板單獨(dú)設(shè)置澆筑倉(cāng)進(jìn)行變態(tài)混凝土澆筑，澆筑過(guò)程中將跨廊道底板冷卻水管預(yù)埋至倉(cāng)內(nèi)，即澆筑廊道所在壩段碾壓混凝土?xí)r，將碾壓倉(cāng)內(nèi)冷卻水管與廊道底板預(yù)埋冷卻水管連接，形成統(tǒng)一循環(huán)管路。這一方式優(yōu)點(diǎn)在于容易控制單組冷卻水管的長(zhǎng)度，使得同一組冷卻水管基礎(chǔ)處于同一層面，冷卻水管一次布置完成。缺點(diǎn)在于增加了單組冷卻水管的接頭數(shù)量，如跨越2次廊道則會(huì)出現(xiàn)8個(gè)接頭，接頭數(shù)量過(guò)多就會(huì)增加冷卻水管布置時(shí)間和漏水的概率。但由于廊道底板鋼筋布置，廊道底板厚度往往大于1m，即為大體積混凝土，因此布置冷卻水管是必要的。

b.廊道頂拱跨越。從廊道頂拱跨越主要是在碾壓倉(cāng)冷卻水管布置時(shí)采用從廊道鋼筋網(wǎng)外側(cè)跨越廊道頂拱布置冷卻水管。這一方式優(yōu)點(diǎn)是單組冷卻水管倉(cāng)內(nèi)沒(méi)有接頭，一般情況下不會(huì)出現(xiàn)漏水情況。缺點(diǎn)是由于廊道頂拱在高程上一般高于冷卻水管布置高程，因此在跨越廊道頂拱兩側(cè)會(huì)增加冷卻水管的彎曲，可能會(huì)出現(xiàn)彎折情況。

本工程廊道高程的碾壓混凝土澆筑時(shí)，單倉(cāng)澆筑高度一般為3m，布置兩層冷卻水管。一般第一層冷卻水管位于廊道底板高程，采用穿過(guò)廊道底板預(yù)埋的布置方式。第二層冷卻水管則采用跨越廊道頂拱進(jìn)行布置。

現(xiàn)場(chǎng)檢查中發(fā)現(xiàn)施工單位進(jìn)行廊道底板澆筑過(guò)程中，為方便模板安裝，采用原上下游面大塊鋼模板，預(yù)埋的冷卻水管往往從廊道底板澆筑頂面上下游邊緣穿出。在后續(xù)碾壓倉(cāng)備倉(cāng)過(guò)程中，安裝廊道模板和廊道鋼筋時(shí)容易碰到預(yù)埋冷卻水管，造成冷卻水管彎折，特別是出混凝土面位置的彎折，對(duì)后續(xù)碾壓倉(cāng)冷卻水管布置帶來(lái)較大麻煩。澆筑過(guò)程中也會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似情況。為保證冷卻水管布置良好，進(jìn)行廊道底板倉(cāng)面設(shè)計(jì)審查時(shí)應(yīng)注意加強(qiáng)模板布置和冷卻水管預(yù)埋部位的審查，要求施工單位預(yù)埋冷卻水管應(yīng)從上下游側(cè)面穿出，并在該部位采用木模板并預(yù)留穿出孔洞。對(duì)于預(yù)埋冷卻水管外露長(zhǎng)度也應(yīng)進(jìn)行控制，在保證接頭足夠長(zhǎng)度的情況下，一般外露長(zhǎng)度控制在50cm～80cm為宜。同時(shí)應(yīng)在備倉(cāng)及澆筑過(guò)程中監(jiān)督施工單位，注意對(duì)外露冷卻水管的保護(hù)。進(jìn)行碾壓倉(cāng)澆筑旁站過(guò)程中，應(yīng)提醒施工單位注意控制廊道上下游側(cè)澆筑速度，上下游澆筑進(jìn)度盡量一致，盡量保證每層冷卻水管上下游側(cè)同時(shí)布置，以便于通水檢查，確保冷卻水管布置質(zhì)量。完成跨廊道頂拱冷卻水管布置后，應(yīng)注意該部位廊道兩側(cè)變態(tài)混凝土澆筑，振搗時(shí)注意控制冷卻水管彎曲的位置，避免彎折。

3.5.3 跨縱縫處理

大壩混凝土澆筑過(guò)程中縱縫對(duì)冷卻水管的布置也有較大影響。本工程低高程階段主要在變態(tài)混凝土澆筑倉(cāng)塊設(shè)置有縱縫。當(dāng)先澆筑上游塊時(shí)，冷卻水管和溫度傳感器電纜直接從縱縫穿出，穿過(guò)整個(gè)下游塊到大壩下游側(cè)分控站。而進(jìn)行下游塊備倉(cāng)作業(yè)時(shí)，由于倉(cāng)面內(nèi)含有上游塊的冷卻水管和溫度傳感器電纜，對(duì)備倉(cāng)造成很大影響，極易出現(xiàn)冷卻水管破損、溫度計(jì)電纜損壞的情況，大大增加了維護(hù)難度。因此，對(duì)于設(shè)置縱縫的壩段最好采用先下游塊再上游塊的施工方式，在下游塊澆筑過(guò)程中預(yù)埋上游塊所需的進(jìn)水和回水管路以及溫度傳感器電纜或電纜穿線(xiàn)預(yù)埋管路。

3.6 溫度傳感器布置

溫度傳感器按大倉(cāng)每5個(gè)壩段2～3根，獨(dú)立小倉(cāng)1～2根布置。碾壓大倉(cāng)面溫度傳感器埋設(shè)為第一個(gè)壩段上游四分之一處，中間壩段中部，最后一個(gè)壩段下游四分之一處。溫度傳感器進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行率定，確保溫度傳感器正常。安裝前也應(yīng)對(duì)溫度傳感器進(jìn)行檢查，確保使用前溫度傳感器完好。碾壓混凝土內(nèi)的溫度傳感器及電纜的埋設(shè)采用后埋法。在埋設(shè)高程碾壓分層施工完成后，挖設(shè)坑槽。坑槽深度大于20cm，采用該部位原混凝土，剔除大于40mm粒徑骨料的新鮮混凝土進(jìn)行人工回填并搗實(shí)，確保回填混凝土的密實(shí)。由于在溢流壩段溫度傳感器電纜不得從溢流面穿出，因此，須做好溫度傳感器電纜跨橫縫處理。

3.7 采集分控站遷移

現(xiàn)場(chǎng)施工高峰期時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑、碾壓混凝土入倉(cāng)道路臨時(shí)變化、備倉(cāng)過(guò)程模板拆除作業(yè)、混凝土倉(cāng)面沖洗、混凝土養(yǎng)護(hù)、供水管路改線(xiàn)等均對(duì)分控站產(chǎn)生一定影響，其中，影響較大的為入倉(cāng)道路臨時(shí)變化和供水管路改線(xiàn)。入倉(cāng)道路臨時(shí)變化會(huì)導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)分控站拆除、遷移，從而導(dǎo)致該區(qū)域智能通水中斷。鋪筑入倉(cāng)道路易造成內(nèi)部溫度傳感器外露電纜損壞或引起內(nèi)部溫度無(wú)法采集，從而導(dǎo)致無(wú)法指導(dǎo)冷卻通水。這就要求在分控站拆除和遷移過(guò)程中加強(qiáng)溫度傳感器電纜和外露冷卻水管的保護(hù)和標(biāo)記。一般將外露冷卻水管整理后對(duì)該區(qū)域采用細(xì)石渣或細(xì)砂進(jìn)行足夠厚度的覆蓋，溫度傳感器電纜采用穿管保護(hù)，保證修筑過(guò)程中不會(huì)被石塊砸斷或壓斷。另外，對(duì)溫度傳感器電纜和外露冷卻水管接頭做好標(biāo)記，確保與分控站設(shè)備接口一一對(duì)應(yīng)。供水管路改線(xiàn)將導(dǎo)致通水中斷，內(nèi)部溫度無(wú)法控制，因此應(yīng)盡量保證供水正常，如必須改線(xiàn)應(yīng)盡快施工，盡可能縮短供水中斷時(shí)間。

針對(duì)上述情況，應(yīng)提前規(guī)劃，在年度溫控方案中直接說(shuō)明，在月施工計(jì)劃中也須做好分控站與施工通道、供排水管線(xiàn)、入倉(cāng)口之間的相互配合，盡量避免采集分控站運(yùn)行過(guò)程中的遷移。

4 系統(tǒng)軟件管理

大體積混凝土智能溫控系統(tǒng)軟件是現(xiàn)場(chǎng)溫控設(shè)備的延伸，是整個(gè)智能溫控系統(tǒng)的核心，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接收現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并將各類(lèi)指令發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)分控站，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)溫控設(shè)備進(jìn)行各項(xiàng)溫控措施。施工單位安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)將現(xiàn)場(chǎng)澆筑信息、溫控設(shè)備使用信息、水管信息等錄入軟件系統(tǒng)，并完成調(diào)試工作，保證軟件及硬件運(yùn)行正常，同時(shí)負(fù)責(zé)系統(tǒng)軟件的預(yù)警處理工作。軟件研發(fā)單位系統(tǒng)管理員協(xié)助指導(dǎo)施工單位進(jìn)行系統(tǒng)的日常使用和維護(hù)工作。監(jiān)理單位安排專(zhuān)人負(fù)責(zé)對(duì)施工單位錄入的各項(xiàng)基本信息進(jìn)行審核，確保與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相一致，監(jiān)督施工單位完成調(diào)試工作，確?，F(xiàn)場(chǎng)分控站正常運(yùn)行，開(kāi)始進(jìn)行智能通水；根據(jù)系統(tǒng)軟件預(yù)警信息監(jiān)督施工單位及時(shí)進(jìn)行預(yù)警處理。

根據(jù)目前本工程智能溫控系統(tǒng)軟件運(yùn)行以來(lái)的管理情況，智能溫控系統(tǒng)運(yùn)行初期出現(xiàn)最多的問(wèn)題在于錄入信息錯(cuò)誤、錄入不及時(shí)等，主要是由于初次運(yùn)用智能溫控系統(tǒng)，對(duì)溫控系統(tǒng)軟件和現(xiàn)場(chǎng)溫控設(shè)備不熟悉，智能溫控系統(tǒng)應(yīng)用與過(guò)去溫度控制管理有所差別，施工人員思想觀(guān)念尚未轉(zhuǎn)變，認(rèn)為溫控系統(tǒng)應(yīng)用增加了很多的錄入工作，增加了較多的工程量，導(dǎo)致溫控系統(tǒng)軟件管理與現(xiàn)場(chǎng)溫控實(shí)際管理存在一定的脫節(jié)現(xiàn)象。

隨著混凝土的澆筑，溫控系統(tǒng)和溫控設(shè)備逐步應(yīng)用，溫控系統(tǒng)逐漸融入到混凝土溫控管理當(dāng)中，錄入信息錯(cuò)誤、錄入不及時(shí)等問(wèn)題很少發(fā)生，系統(tǒng)中更多的出現(xiàn)溫度采集中斷、通水中斷或通水流量不足等問(wèn)題。這主要是由于施工逐漸進(jìn)入高峰期，各項(xiàng)施工作業(yè)全面展開(kāi)，現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境復(fù)雜，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)分控站設(shè)備運(yùn)行、溫度傳感器及電纜、冷卻水管布置等出現(xiàn)了變化，從而導(dǎo)致系統(tǒng)不斷出現(xiàn)溫度采集中斷、通水中斷或通水流量不足等各類(lèi)預(yù)警。應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工人員教育，注意溫控設(shè)備的保護(hù)，規(guī)范布置冷卻水管、溫度傳感器及電纜。

5 結(jié) 語(yǔ)

大體積混凝土智能溫控系統(tǒng)正處于起步階段，硬件配套設(shè)施還有待完善。通水控制設(shè)備及溫度采集設(shè)備個(gè)體較大，現(xiàn)場(chǎng)布置困難，與其他工作面施工相互干擾，造成設(shè)備多次搬遷影響正常通水；數(shù)據(jù)采集分析工程量大，對(duì)計(jì)算機(jī)配置及網(wǎng)絡(luò)需求較高，需要不斷優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)覆蓋及傳輸路線(xiàn)，避免數(shù)據(jù)丟包，避免對(duì)混凝土內(nèi)部溫度控制不連續(xù)；豐滿(mǎn)水電站重建工程主體為碾壓混凝土施工，溫度傳感器及電纜線(xiàn)需增加自身強(qiáng)度，避免碾壓施工損壞溫度傳感器，造成溫度監(jiān)測(cè)缺失；由于現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境復(fù)雜，且氣候多變，需增強(qiáng)溫度傳感器溫度采集的準(zhǔn)確性和抗干擾性，確保溫度采集數(shù)據(jù)真實(shí)，便于系統(tǒng)更準(zhǔn)確地進(jìn)行溫度控制和數(shù)據(jù)分析。

施工管理的智能化、信息化是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。就豐滿(mǎn)水電站重建工程而言，目前大體積混凝土智能溫控系統(tǒng)主要運(yùn)用于現(xiàn)場(chǎng)冷卻通水的智能化以及各項(xiàng)溫控信息的綜合分析與指導(dǎo)，主要是針對(duì)混凝土內(nèi)部溫度的智能化控制。大體積混凝土的溫度控制也將逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土出機(jī)口溫度、混凝土澆筑溫度等各方面各環(huán)節(jié)的智能化控制。各級(jí)管理人員的思想觀(guān)念應(yīng)有所轉(zhuǎn)變，加強(qiáng)對(duì)施工人員的教育培訓(xùn)，各工種之間加強(qiáng)溝通、密切配合，才能將智能溫控系統(tǒng)順利應(yīng)用于施工管理之中。