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摘 要：本文笔者根据实际工程案例对陶岔渠首枢纽工程厂闸导墙温控防裂进行研究分析。
关键词：陶岔渠首枢纽工程；厂闸导墙；混泥土；保温；防控
Abstract: This paper according to the practical engineering case of Taocha headwork was factory gate guide wall temperature control and crack prevention studies.
Key words: Taocha headwork engineering; factory gate guide wall; concrete; thermal insulation; prevention and control
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
一、 概况
陶岔渠首枢纽工程位于丹江口水库东岸的河南省淅川县九重镇陶岔村，既是南水北调中线输水总干渠的引水渠首，也是丹江口水库副坝。南水北调中线一期工程建成后，该枢纽担负着向北京、天津、河北、河南等城市输水的任务，是南水北调中线工程的重要组成部分。陶岔渠首枢纽位于原渠首闸下游约 70m， 由引水闸和电站等组成。在引水闸消力池和电站间设5节厂闸导墙，厂闸导墙全长54.1米，底高程由EL129.4米至138.0米，顶高程为153.0米，断面为梯形。根据工程进度计划安排，厂闸导墙安排在冬季进行施工，为保证厂闸导墙的施工质量，参建单位对厂闸导墙冬季温控防裂进行研究。
二、大体积混凝土防裂措施
大体积混凝土的开裂，从根本上说是由于混凝土结构与结构之间或结构的不同部位之间的温度应力超过混凝土的抗裂能力而产生的。由于约束的存在，混凝土中水泥水化热温升引起结构的温度变形受到约束而产生温度应力，当此温度应力超过混凝土的抗裂能力时便产生了开裂；混凝土的干缩变形与温度应力的叠加助长了开裂的产生和发展。
大体积混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，以及结构不合理，材料碱活性反应，模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥释放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力；后期在降温过程中受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力；气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部温度变化很小或变化较慢，但表面温度可能变化较大或发生剧烈变化，表面干缩变形受到内部混凝土的约束也往往会导致裂缝。
混凝土防裂主要通过以下几个方面着手：一是设法减少混凝土内外温差；二是降低外界条件对混凝土变形的约束；三是提高混凝土自身的抗裂能力。
三、陶岔渠首枢纽工程厂闸导墙混凝土温控防裂方案
陶岔渠首枢纽工程厂闸导墙沿上下游方向的浇筑块长度为10m，底部最大宽度约12m，向上逐渐减小，断面为梯形，顶部宽度为1.5米；浇筑块厚度多为3m，间歇期多为5d；在138m高程以下，导墙浇筑块的底部与侧面都处于岩体的直接约束范围内。
从以上基本情况来，导墙温控防裂的有利条件是：（1）冬季浇筑，浇筑温度易控制在较低的范围内，有利于控制混凝土的最高温度；（2）浇筑块的尺寸不大，最长边为10m～12m，所以自生体积收缩和温降收缩产生的应力将较小；（3）间歇期较短，新混凝土受到老混凝土约束较小。
不利条件是：（1）冬季气温常常低于零度，混凝土表面进行保湿容易结冰；（2）浇筑块厚度较大，热量不易散发；（3）在基岩强约束区范围内，且底面和一个侧面都受到基岩强约束。
对于不利条件（1），通过加强表面保温，一方面可以保证在28d龄期内保持混凝土表面湿度，以防由干缩产生不规则的微小表面裂缝，另一方面有效减小内外温差，防止由此产生表面温度裂缝。对于不利条件（2），通过水管冷却措施导出内部热量，控制混凝土内最高温度。以往的重力坝采用薄层浇筑，最大的考虑是为了尽量利用仓面散热，以降低混凝土温度。而实际上浇筑块的厚长比越小则越容易开裂，可见，浇筑层厚度并不是越小越有利于防裂。浇筑层较厚的不利方面是热量不易散发，而这个问题完全可以通过合理的水管冷却解决。对于不利条件（3），因为受到两面强约束比受到一面强约束更不利，所以岸坡坝段需要专门进行防裂研究，比仅受到底面约束的河床坝段更加需要注意。
根据以上情况，参考类似浇筑块的计算成果，陶岔渠首枢纽厂闸导墙冬季浇筑的温控防裂方案如下：
厂闸导墙混凝土浇筑温控方案
注：1、强约束区浇筑层厚为3.0m，间歇期为5天。
2、冷却水管采用内径28mm、外径32mm的HDPE管。
3、水管布置：142.5m高程以下混凝土内水管布置：层距×间距=1.0m×0.8m；在142.5~147.0m高程范围内混凝土内水管布置：层距×间距=1.0m×1.0m。
四、施工过程中注意事项
1、冷却水管安装好以后，在正式浇筑通水冷却前应采用进行压水试验，防止通水过程中水管和接头处破裂。
2、为了有效地控制混凝土最高温度，冷却水管一般在浇筑的同时就进行通水。有时候为防止因振捣损坏水管而产生冷却水溢出水管的现象而等到混凝土终凝后才开始通水，这种做法對于终凝前混凝土发热慢的情况可以适用，而对于混凝土在终凝前发热较快的情况下则水管冷却无法充分发挥作用。建议水管一般在浇筑的同时就进行通水，并做好第一仓混凝土温度的观测。
3、表面保湿养护的水温与混凝土内部的温度差异过大会导致表面开裂，建议采用冷却水管出口的水进行保湿养护。
4、混凝土温度的观测：浇筑前记录好每个测点的具体坐标或位置，对于每个测点，在混凝土最高温度出现以前，每3小时观测一次，最高温度出现后的5天，每6小时观测一次，以后10天每12小时观测一次，再往后到混凝土龄期28天之间每24小时观测一次。每次观测还需要测量的数据有：观测时间、现场气温、单根水管的冷却水流量、冷却水进口水温、冷却水出口水温；所观测的温度数据可以在EXCEL中形成曲线。
此外还需记录的信息有：表面保温材料、厚度、表面保温开始时间和结束时间、表面保湿措施、模板种类和拆模时间，便于分析总结。
5、拆模后覆盖大坝保温被时，对于无法固定保温被的区域，比如立面上，采用木条和钉子将保温被固定在混凝土上，保温被相互之间应有约20cm的搭接长度。
6、表面保湿时，应采用温度较高的水，否则将对内部温度较高的早龄期混凝土造成较大的冷击，容易出现表面裂缝；同时用于保湿工作的水管在洒水结束后不能在浇筑块某一位置不断流水，这样容易造成局部温度偏低，而周围温度偏高，特别是在日照条件下，局部温度梯度很大，混凝土局部变形不协调也将导致裂缝出现。
五、结语
大体积混凝土施工的防裂控制依然是一个十分复杂的问题，它涉及到材料、工艺、环境、结构设计等的综合性因素，所以必须采取综合性的预防措施，诸多工程经验表明，温控措施的严格落实是整个温控防裂工作中最难以做到的一个环节，只有严格落实了，才能获得比较满意的效果。在参建单位的共同努力下，陶岔渠首枢纽工程厂闸导墙施工温控效果良好。
关键词：陶岔渠首枢纽工程；厂闸导墙；混泥土；保温；防控
Abstract: This paper according to the practical engineering case of Taocha headwork was factory gate guide wall temperature control and crack prevention studies.
Key words: Taocha headwork engineering; factory gate guide wall; concrete; thermal insulation; prevention and control
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）
一、 概况
陶岔渠首枢纽工程位于丹江口水库东岸的河南省淅川县九重镇陶岔村，既是南水北调中线输水总干渠的引水渠首，也是丹江口水库副坝。南水北调中线一期工程建成后，该枢纽担负着向北京、天津、河北、河南等城市输水的任务，是南水北调中线工程的重要组成部分。陶岔渠首枢纽位于原渠首闸下游约 70m， 由引水闸和电站等组成。在引水闸消力池和电站间设5节厂闸导墙，厂闸导墙全长54.1米，底高程由EL129.4米至138.0米，顶高程为153.0米，断面为梯形。根据工程进度计划安排，厂闸导墙安排在冬季进行施工，为保证厂闸导墙的施工质量，参建单位对厂闸导墙冬季温控防裂进行研究。
二、大体积混凝土防裂措施
大体积混凝土的开裂，从根本上说是由于混凝土结构与结构之间或结构的不同部位之间的温度应力超过混凝土的抗裂能力而产生的。由于约束的存在，混凝土中水泥水化热温升引起结构的温度变形受到约束而产生温度应力，当此温度应力超过混凝土的抗裂能力时便产生了开裂；混凝土的干缩变形与温度应力的叠加助长了开裂的产生和发展。
大体积混凝土中产生裂缝有多种原因，主要是温度和湿度的变化，以及结构不合理，材料碱活性反应，模板变形，基础不均匀沉降等。混凝土硬化期间水泥释放出大量水化热，内部温度不断上升，在表面引起拉应力；后期在降温过程中受到基础或老混凝土的约束，又会在混凝土内部出现拉应力；气温的降低也会在混凝土表面引起很大的拉应力，当这些拉应力超出混凝土的抗裂能力时，即会出现裂缝。许多混凝土的内部温度变化很小或变化较慢，但表面温度可能变化较大或发生剧烈变化，表面干缩变形受到内部混凝土的约束也往往会导致裂缝。
混凝土防裂主要通过以下几个方面着手：一是设法减少混凝土内外温差；二是降低外界条件对混凝土变形的约束；三是提高混凝土自身的抗裂能力。
三、陶岔渠首枢纽工程厂闸导墙混凝土温控防裂方案
陶岔渠首枢纽工程厂闸导墙沿上下游方向的浇筑块长度为10m，底部最大宽度约12m，向上逐渐减小，断面为梯形，顶部宽度为1.5米；浇筑块厚度多为3m，间歇期多为5d；在138m高程以下，导墙浇筑块的底部与侧面都处于岩体的直接约束范围内。
从以上基本情况来，导墙温控防裂的有利条件是：（1）冬季浇筑，浇筑温度易控制在较低的范围内，有利于控制混凝土的最高温度；（2）浇筑块的尺寸不大，最长边为10m～12m，所以自生体积收缩和温降收缩产生的应力将较小；（3）间歇期较短，新混凝土受到老混凝土约束较小。
不利条件是：（1）冬季气温常常低于零度，混凝土表面进行保湿容易结冰；（2）浇筑块厚度较大，热量不易散发；（3）在基岩强约束区范围内，且底面和一个侧面都受到基岩强约束。
对于不利条件（1），通过加强表面保温，一方面可以保证在28d龄期内保持混凝土表面湿度，以防由干缩产生不规则的微小表面裂缝，另一方面有效减小内外温差，防止由此产生表面温度裂缝。对于不利条件（2），通过水管冷却措施导出内部热量，控制混凝土内最高温度。以往的重力坝采用薄层浇筑，最大的考虑是为了尽量利用仓面散热，以降低混凝土温度。而实际上浇筑块的厚长比越小则越容易开裂，可见，浇筑层厚度并不是越小越有利于防裂。浇筑层较厚的不利方面是热量不易散发，而这个问题完全可以通过合理的水管冷却解决。对于不利条件（3），因为受到两面强约束比受到一面强约束更不利，所以岸坡坝段需要专门进行防裂研究，比仅受到底面约束的河床坝段更加需要注意。
根据以上情况，参考类似浇筑块的计算成果，陶岔渠首枢纽厂闸导墙冬季浇筑的温控防裂方案如下：
厂闸导墙混凝土浇筑温控方案
注：1、强约束区浇筑层厚为3.0m，间歇期为5天。
2、冷却水管采用内径28mm、外径32mm的HDPE管。
3、水管布置：142.5m高程以下混凝土内水管布置：层距×间距=1.0m×0.8m；在142.5~147.0m高程范围内混凝土内水管布置：层距×间距=1.0m×1.0m。
四、施工过程中注意事项
1、冷却水管安装好以后，在正式浇筑通水冷却前应采用进行压水试验，防止通水过程中水管和接头处破裂。
2、为了有效地控制混凝土最高温度，冷却水管一般在浇筑的同时就进行通水。有时候为防止因振捣损坏水管而产生冷却水溢出水管的现象而等到混凝土终凝后才开始通水，这种做法對于终凝前混凝土发热慢的情况可以适用，而对于混凝土在终凝前发热较快的情况下则水管冷却无法充分发挥作用。建议水管一般在浇筑的同时就进行通水，并做好第一仓混凝土温度的观测。
3、表面保湿养护的水温与混凝土内部的温度差异过大会导致表面开裂，建议采用冷却水管出口的水进行保湿养护。
4、混凝土温度的观测：浇筑前记录好每个测点的具体坐标或位置，对于每个测点，在混凝土最高温度出现以前，每3小时观测一次，最高温度出现后的5天，每6小时观测一次，以后10天每12小时观测一次，再往后到混凝土龄期28天之间每24小时观测一次。每次观测还需要测量的数据有：观测时间、现场气温、单根水管的冷却水流量、冷却水进口水温、冷却水出口水温；所观测的温度数据可以在EXCEL中形成曲线。
此外还需记录的信息有：表面保温材料、厚度、表面保温开始时间和结束时间、表面保湿措施、模板种类和拆模时间，便于分析总结。
5、拆模后覆盖大坝保温被时，对于无法固定保温被的区域，比如立面上，采用木条和钉子将保温被固定在混凝土上，保温被相互之间应有约20cm的搭接长度。
6、表面保湿时，应采用温度较高的水，否则将对内部温度较高的早龄期混凝土造成较大的冷击，容易出现表面裂缝；同时用于保湿工作的水管在洒水结束后不能在浇筑块某一位置不断流水，这样容易造成局部温度偏低，而周围温度偏高，特别是在日照条件下，局部温度梯度很大，混凝土局部变形不协调也将导致裂缝出现。
五、结语
大体积混凝土施工的防裂控制依然是一个十分复杂的问题，它涉及到材料、工艺、环境、结构设计等的综合性因素，所以必须采取综合性的预防措施，诸多工程经验表明，温控措施的严格落实是整个温控防裂工作中最难以做到的一个环节，只有严格落实了，才能获得比较满意的效果。在参建单位的共同努力下，陶岔渠首枢纽工程厂闸导墙施工温控效果良好。