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论工程混凝土技术
1.三峡工程概述
长江三峡水利枢纽是开发和治理长江的关键性骨干项目,具有防洪、发电、航运等巨大的综合效益。
三峡大坝坝址位于湖北省宜昌市境内。大坝控制流域面积100万km2,总库容393亿m3。枢纽主要由拦河大坝、水电站、通航建筑物等三大部分组成。大坝为混凝土重力坝,最大坝高181m。水电站为坝后式,安装有26台700 MW的水轮发电机组,总装机容量18,200 MW,年平均发电量84.7 TW·h。通航建筑物包括永久船闸和垂直升船机,永久船闸为双线五级连续梯级船闸,可通过万吨级船队;升船机为单线一级垂直提升式,一次可通过一艘3,000吨级的客货轮。
三峡工程采用分期导流方式,分三期进行施工,总工期需17年。第一期工程5年(1993~1997),以实现大江截流为标志;第二期工程6年(1998~2003),以实现首批机组投入运行和永久船闸开始通航为标志;第三期工程6年(2003~2009),以全部土建工程完工和全部机组投入运行为标志。工程自1993年开始施工准备,工程完全按照预定计划顺利实施,目前已进入二期工程收尾阶段。
主要工程量如下:土石方开挖10,283万m3;土石方填筑3,198万m3;混凝土2,794万m3;钢筋46.30万t;金属结构25.65万t。
2.三峡大坝混凝土的特点
2.1混凝土量巨大,施工强度极高。三峡工程混凝土总量近2800万m3,二期工程施工强度更为突出,1999、2000和2001年三年分别浇筑混凝土458万m3,548万m3和402万m3,连续三年远远超过原苏联古比雪夫电站创造的364万m3的世界纪录。
2.2结构复杂。三峡大坝不是普通实体挡水大坝,由于长江洪峰量大,加上分期导流要求,泄洪坝段共设三层泄洪孔口,使得坝体结构异常复杂, 而且导流底孔和为深孔的高速水流流速均达30m/s以上,体形要求和表面平整度要求极高,给施工以及质量控制带来极大难度。
2.3混凝土温控难度大。大坝混凝土属大体积混凝土,必须采取严格的温控措施,保证大坝不出现危害性裂缝。要严格控制混凝土内部最高温升、上下层温差、基础温差、混凝土内外温差。而且三峡地区夏季炎热,温控难度尤其大。
2.4耐久性要求特别高。这是由于三峡大坝的特殊重要性,大坝混凝土的抗冻性要求:内部混凝土D100、外部达到D250,抗渗要求内部要达到S8,外部要达到S10(10-9cm/s)。
2.5 有些特殊部位要求采用有特殊要求的混凝土。如蜗壳周围、钢管底部等不易浇筑的部位要采用高流态、自密实混凝土,围堰防渗墙采用能适应较大变形、弹模低的柔性混凝土。
3.混凝土配合比设计
三峡大坝混凝土是用大坝基坑和船闸开挖出来的新鲜岩石作骨料,岩性为闪云斜长花岗岩,这种岩石具有较高的抗压强度(100MPa以上),但是其拉压比小,骨料中含有较多的云母,破碎过程中容易产生隐性节理,而且易产生泌水。因此,给最大限度的减少水泥用量,优化配合比,尽可能减少水化热带来了极大的困难。另外,由于对混凝土质量要求中,又特别突出了耐久性问题,因此,在混凝土配合比设计中,各种技术指标相互制约,必须与温度控制要求矛盾进行全面平衡和优化,这是一个十分复杂的技术难题。为此做了大量的试验研究工作,所采取的主要措施有:
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