周立功 秦长安 段志刚

（西安兰特水电测控技术有限责任公司 陕西西安710043）

【摘要】李家河水库碾压混凝土重力坝在坝体、坝基等部位埋设了温度监测仪器，本文通过对施工期实测温度监测资料的分析，反映出的施工过程中坝体内部混凝土的温度变化过程和规律，符合大面积混凝土温度场分布规律。

【关键词】碾压混凝土坝；温度场；垂线断面；拱圈平面

1、工程概况

西安市辋川河引水李家河水库工程位于西安市蓝田县，是解决西安市东部用水紧张的骨干供水工程之一，工程由水库枢纽和输水渠道两大部分组成。水库枢纽距西安市约68km，距蓝田县县城23km。

李家河水库工程拦河坝坝型为碾压混凝土拱坝，坝项高程884m，最大坝高98.5m，设计洪水标准为50年一遇，相应洪峰流量为9900m3/s，校核洪水标准为500年一遇，相应洪峰流量为1152m3/s。水库正常蓄水位880.0m，死水位839.0m，设计洪水位880.0m，校核洪水位881.29m。

拦河坝为碾压混凝土抛物线双曲拱坝，最大坝高98.5m，坝顶弧长351.71m，泄洪表孔布设在坝顶中部的河床段，表孔采用单孔，堰顶高程872.0m，泄洪底孔紧临溢洪表孔的左侧布置，进口高程828.00m。

大坝基础垫层、泄洪表孔堰体和闸墩边墙、泄洪底孔堰体和闸墩边墙及胸墙、消力池护坦等部位为常态混凝土；大坝上游坝面及上游防渗层采用C9020W8F200变态二级配混凝土；坝体内部采用C9020W6F150碾压三级配混凝土；下游坝面采用C9020W6F200变态三级配混凝土。

2、坝体温度监测布置情况

对于混凝土坝，坝体温度是影响大坝工作性态的重要作用因素，其监测资料在施工期是施工质量控制和指导施工进度的重要依据，在蓄水及运行期是掌握和分析坝体位移、应力变化的重要参数。坝体混凝土温度变化对大坝的变形及应力有很大的影响，为了解混凝土水化热、水温、气温及太阳辐射等因素对坝体的温度影响，分别在坝体表面、坝基、大坝2#、3#、4#垂线断面等位置布置了83支温度计，用来监测不同时段的坝体断面温度场，分析坝体内部温度变化规律。

3、温度历时特性分析

根据垂线断面温度测点数据，绘制温度计的测值从埋设时间到2014年4月25日温度测值变化过程线以及温度日平均变化过程线如下图所示，由于数据量较大，本文仅列举3#垂线断面822m高程温度计的过程线。

  

3#垂线 822m温度测值变化过程线以及温度日平均变化过程线

从上图可以看到：3#垂线断面上温度测点在温度计埋设早期，由于混凝土水化热影响，测点的温度出现快速上升，个别测点处的温度值达到40℃以上；靠近坝体上下游表面的测点处，温度测值受外界气温的影响比较明显，随外界温度有周期性变化趋势，2014年4月25日断面测点的温度值基本在10℃~25℃之间，且测点温度随着外界气温的升高，有逐渐增大的趋势。距坝体上下游表面越接近的测点温度上升的趋势越明显。

4、温度平面分布特性

对于坝体温度平面的分布特性，对3#出现断面不同高程测点温度的平面分布进行比较分析，如图下图所示。

  高程809.5m                                    高程875.5m

图 3#垂线断面部分高程上不同时间温度变化分布图

从上图可以看到：3#垂线断面上高程809.5m的测点，靠近坝体上、下游表面测点的温度测值波动范围较大，而坝体内部测点温度变化范围相对较小，分析可能与坝体断面的厚度有关；从不同时间测点的温度值变化过程来看越靠近上下游表面的测点温度变化与外界的气温变化关系越密切；而高程875.5m上的测点断面内部测点的温度变化范围与靠近表面的测点温度变化比较接近，随着季节的不同，测点的温度也随之变化，断面整个高程上的测点受外界气温的影响比较明显。

5、垂线断面温度场分布特性

为了描述已浇筑混凝土的温度场分布图，根据大坝施工进度以及埋设监测仪器分布情况，分别绘制了3#垂线断面的温度场分布图。在绘制断面温度场时，除采用断面埋设的温度计温度测值外，还根据所在断面埋设的应变计、渗压计、测缝计等仪器的温度测值作为辅助温度。

 

图2014年1月1日3#垂线断面高程880m以下部分的温度场分布图

从上图可以看出：3#垂线断面坝体的碾压高度最大，断面的温度呈现从内向外逐渐降低散发的分布特征，坝体中间部位最大温度达21℃左右，而外围下游表面最小值在5℃左右；从断面的最大温度与最小温度值来看，该断面温度最大值与最小值相差4倍左右；从断面温度场的整体分布来看，断面基础部位的最高温度与其断面中部的最高温度基本相同。

5、拱圈平面温度场分布特性

为了解大坝拱圈面的温度分布特征，本文根据埋设仪器测点分布以及温度测点测值数据情况，选择高程830.5m、860.5m的拱圈平面绘制2014年1月1日温度场分布，如下图所示。

 

830.5m

 

860.5m

图 2014年1月1日不同高程拱圈平面温度场分布图

根据上图各拱圈的温度分布来看，不同高程拱圈温度分布基本呈现出拱圈右坝段温度略大于左坝段温度；从拱圈高程来看，拱圈温度从下往上逐渐增大；从总体来看，坝体的温度分布与坝体的碾压浇筑过程关系比较密切，同高程的拱圈，后碾压浇筑的混凝土温度较高；不同高程的拱圈，同样存在后碾压浇筑的混凝土温度较高的特点；同时由于拱圈的厚度不同，引起拱圈不同高程的坝体散热快慢不同。

5、结论

坝体内部混凝土温度变化规律良好，表面混凝土温度与外界大气温度密切相关，受外界气温的影响比较大；前期坝体内部温度主要受混凝土水化热影响，温度出现上升，随后进入漫长的降温期；后期坝体内部混凝土温度受外界气温影响较大，越靠近坝体上、下游表面的温度测点，温度测值受到外界气温变化的影响较大，并随外界气温变化呈现出周期性波动趋势；坝体底部温度测点埋设较早，因此温度变化相对比较稳定，波动较小；坝体的温度场分布符合一般大体积混凝土温度场分布规律，在施工后期需要注意控制坝体内部与表面温度不能相差过大，以避免因此原因导致坝体混凝土内部出现过大的应力变化，从而产生裂缝。

参考文献：

［1］ DL/T5178－2003混凝土坝安全监测技术规范[S]．北京:中国电力出版社，2003

［2］ 王建学等:乐昌峡碾压混凝土坝溢流坝段施工期实测温度性态分析[J]．广东水利水电，2012年5月