彭水電站航建標船閘砼通水冷卻

1、彭水電站航建標船閘混凝土通水冷卻 摘要：彭水電站航建標船閘砼通水冷卻對預防砼溫度裂縫，成功實施寬槽回填很關鍵，它既關系到工程質量，同時對2007年的渡汛產生制約，需科學組織通水，適時檢測砼內部溫度，把握結束通水的最佳時間。關鍵詞：彭水電站 船閘 溫度 通水冷卻1概況彭水電站航建標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部最高溫升的作用，使其溫度不超過設計允許的最高值。在高溫季節(jié)澆筑的砼塊，盡管采用了預冷砼，砼內部最高溫度仍可能超過設計允許最高溫度，應采取初期通水。對高溫季節(jié)采用預冷砼澆筑的基礎約束區(qū)，即使砼內部最高溫度不超過設計允許最高溫度，也應采取初期通水

2、，把砼內部最高溫度控制在適當的范圍內。中期通水主要是起削減混凝土的內外溫差作用，進一步降低砼內部溫度，使壩體在冬季不產生裂縫。后期通水是對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行后期通水冷卻。 彭水船閘設計允許最高溫度 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 側墻強約束區(qū)2628323434弱約束區(qū)2628323537脫離約束區(qū)2628323539 左非1#壩段強約束區(qū)26283223434弱約束區(qū)2628323537脫離約束區(qū)2628323539強約束區(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為澆筑塊最長邊。2冷卻通水2.1 水源由左岸F1斷層滲水及左岸系統水供應船閘一線的冷卻通水的用水。2.2 冷卻水管選材 按照設計，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。我們重點比選了黑鐵管和塑料管。塑料管導熱性能不如黑鐵管，但塑料管購買價格低，安裝鋪設費用低，本身可彎曲接頭少。選用塑料管作為砼塊體的冷卻水管，對于相同的塊體溫度要求，中后期冷卻時間較使用黑鐵管會延長一周左右，占總通水時間的比例不到10%。因此，我們選擇了塑料管作為砼塊體的冷卻水管。經檢測，主要參數為：公稱內徑28，公稱壁厚2mm，公稱壓力0.8MP，導熱系數1.62KJ/

4、(m.h. oC)2.3管線布置在每一澆筑層中預埋蛇形冷卻水管，冷卻水管采用塑料管。倉內按2.0(澆筑層厚)1.5(水管間距)布置，埋設的冷卻水管距塊體邊線22.5m，水管在層面埋設，埋設時應特別注意間距和拐彎處的固定。凡砼結構尺寸大于6m的均按此埋設。12月份至次年3月份澆筑的砼倉內不埋設（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后12h內進行, 結束標準是砼內部溫度已降到最高允許溫度以下。由于氣溫高達40 oC,且通的是水溫為18 oC的F1斷層滲水,初期通水時間長達20天。在正式通水前，先對冷卻部位的冷卻管進行檢查、疏通，并作好管路進出口的掛牌標識。在

5、水壓0.2MPa時流量大于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。對于微通或不通的情況則延長相鄰上下層冷卻管的通水時間并加大流量。由于倉面在300m2以內，且在澆筑中，我們特別注意了倉內管路的觀察保護，供水管路全部通暢。掛牌標識的內容包括：部位、分層高程、澆筑日期、通水開始時間、通水結束時間、責任人。通水期間，每天測定冷卻水管進出口水溫，測定通水流量并記錄，結合倉內埋設溫度計監(jiān)測結果，指導現場通水流量控制。初期通水流量為大于20L/min。中期通水在九月初，我們啟動了中期通水。九月初開始中期通水的對象是當年58月份澆

6、筑的砼；十月初開始中期通水的對象是當年4月份和9月份澆筑的砼；十一月份開始中期通水的對象是當年10月份澆筑的砼。水源是工地系統水。通水前，先進行3天悶溫，掌握砼塊體內部溫度。中期通水流量為大于20L/min，每三天換調一次進出水口。中期通水的結束標準是砼內部溫度降到2022。中期通水一個半月后，結合倉內埋設溫度計的監(jiān)測結果，擇機進行5天悶溫，測定砼內部溫度，若未達標則繼續(xù)通水冷卻，并加密冷卻水管進出口水溫測定。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行后期通水。左非1#壩段后期通水的結束標準是砼內部溫度達到或接近基巖溫度，寬槽部位后期通水的

7、結束標準是砼內部溫度降到1315。后期通水流量為25L/min并保持連續(xù)通水，通水期間每2天調換一次進出水口，并且每天對通水情況進行測定記錄。后期通水砼降溫速率為0.25/d。當砼塊體接近達到灌漿溫度或寬槽回填溫度時，應停止通水，控制誤差在+1和-2之間。通水前及通水過程中，加強對已埋儀器的觀測，開始每3天觀測一次，接近或達到設計要求溫度期間，每3天觀測2次。通水過程中，每隔30天左右進行一次抽樣悶溫。塑料管悶溫5天，測溫時用高壓風將管內積水緩緩吹出，接于小桶內，立刻用溫度計測若干次，剔除相差2以上的異常測值后，取其平均值。冷卻水管的回填通水后,對確認不再需要通水的水管采用0.5:1水泥漿封堵

8、。3 后期通水的計算及其效果3.1 通水時間計算后期通水一般屬無內熱源的通水，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，每一冷卻水管所擔負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)。假設混凝土初始溫度為TO，冷卻水管進口水溫為Tw，混凝土平均溫度為TM,TO，冷卻水管進口水溫為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,與砼導溫系數、導熱系數、冷卻水管直徑及長度、冷卻水比熱及比重、流量等有關。a混凝土導溫系數(0.003132m2/h)。t通水時間(h)D通水冷卻等效圓直徑(m)混凝土導熱系數(2.087kcal/mH)L單層冷卻水管長度(250m)Cw水的比熱 (1 kcal/kg)w水的比重qw通水流量(m3/h)根據上述公式，我們可以測算出后期通水需要的時間，從而倒推出為滿足07年渡汛要求的后期通水最遲的啟動時間。若船閘EL275以下砼塊體經中期通水后溫度為22（由悶溫測得），寬槽回填前須進行后期冷卻通水，冷卻水為江水，假定從12月21日開始后期通水, 冷卻水管進口水溫為Tw=13，水溫每十天降

10、2,通水流量為20L/min，要達到設計要求的準穩(wěn)定溫度15，計算通冷卻水的時間。已知砼塊體初始溫度TO=22，冷卻水管內徑2r=2.8cm，間距1.52.0m，混凝土平均溫度為TM15，混凝土導溫系數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, 冷卻水管進口水溫為Tw=13，水溫每十天降2,求通水天數。D/2r2.1100/2.8 =75100因此，導溫系數a須作變換：等效導溫系數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的值查相關資料確定。Tw()TO-Twat/D2X時 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經測算,由于是通溫度較高的江水,所以要到元月下旬（1.20）

12、即近一個月的時間,才能達到寬槽回填所需溫度。當然，把后期通水時間再往后推一些，因氣溫水溫更低，通水效果會更好，所需通水時間更短，但通水結束的絕對工期會后拖，對后續(xù)工作安排也是不利的。4 結論通過現場實踐，我們對砼通水冷卻有以下認識：（1）掛牌標識很重要。以前對這些細節(jié)問題是存在認識偏差的。如果責任不到位，通水搞不好；如果搞混了，監(jiān)測資料與砼塊體不能一一對應，對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象，不能統籌兼顧，尤其倉面大，管路甩頭多的情況下更得留意。（2）三期通水各有側重，最終目的是確保砼建筑產品質量。初

13、期通水控制最高溫度，中期通水削減內外溫差，后期通水減少砼收縮。各期通水時間是可預測的。（3）各種溫控措施綜合利用，才能達到較好效果。（4）通水管的長度，壁厚，導熱性能，倉內布置等都對通水的冷卻效果有影響。增加單根水管長度，雖可減少水管根數，減小供水量，提高冷卻效率，但也會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水壓力和外部砼骨料沖擊的條件下，應盡量薄，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，若砼入倉強度能滿足平鋪法施工，應采取層中鋪設。（5）通水流量應保證在管中形成紊流，并滿足降溫要求。單根水管的流量應大于20L/min，并根據檢測結果調整流量。（6）管路的通暢程度是冷卻通水的基本保證。在澆筑過程中，除加強保護外，采用0.1MP水壓通水,可在管路覆蓋時通