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汪易森:《南水北调中线京石段应急供水工程设计、施工中的主要技术问题》
www.cws.net.cn    2008年10月28日08:47     
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汪易森
(国务院南水北调工程建设委员会办公室)

    一、工程概况


    南水北调中线工程南起湖北省丹江口水库,北至京津地区,跨越鄂、豫、冀、京等省市。中线京石段应急供水工程南起河北省石家庄西郊田庄附近的古运河暗渠进口,北至北京市团城湖,线路总长约307 km。应急供水工程的任务是在南水北调中线一期工程全线贯通前,利用总干渠京石段与河北省岗南、黄壁庄、王快、西大洋4座水库的连接渠道及配套工程,向北京应急供水。岗南、黄壁庄水库为串联水库,联合调蓄后由黄壁庄水库放水,经石津干渠和连接工程进入中线总干渠;王快水库的水量经沙河干渠和连接工程进入中线总干渠。三座水库的出库总水量3亿m³,其中岗南、黄壁庄水库出库2亿m³,王快水库出库1亿m³。


    京石河北段工程输水线路总长约226km,采用以明渠为主、局部隧洞和管涵输水形式。设计输水流量220 m³/s~50m³/s。总干渠自石家庄西郊起,沿途经石家庄的新华区、正定、新乐、曲阳、定州、唐县、顺平、满城、徐水、易县、涞水、涿州等市县,到达北拒马河中支南岸。工程沿线交叉建筑物共443座,其中控制建筑物37座,河渠交叉建筑物23座,隧洞7座,左岸排水建筑物105座,渠渠交叉建筑物29座,公路交叉建筑物240座(交通桥131座、生产桥109座),铁路交叉建筑物2座。


    京石北京段工程自北拒马河中支至团城湖段,输水线路长80.1km,首端设计流量50 m³/s,加大流量60m³/s,末端设计流量30m³/s,加大流量35m³/s,主要采用PCCP管道和暗涵的管涵加压输水形式, 工程主要包括北拒马河暗渠,惠南庄泵站,PCCP管道,西甘池隧洞,崇青隧洞,大宁调压池,永定河倒虹吸,卢沟桥暗涵,西四环暗涵,铁路及地铁交叉工程、团城湖明渠等。泵站加压输水设计流量50~30m³/s,无泵站加压时的设计流量为20m³/s。输水线路经房山城区西北关,穿越京广铁路至大宁水库副坝后斜穿永定河,于卢沟桥镇的东侧穿京西编组站等铁路后沿京石高速公路南侧往东,在大井村西穿京石公路往北进入西四环快速路,直至终点团城湖。


    应急供水工程总干渠的规模、分水口门设置均与南水北调中线一期工程一致。总干渠京石段各分段的输水流量规模见表1-2。在输送河北四库时,应急供水岗南与黄壁连接段流量设计规模为25m³/s,王快及西大洋水库连接段流量设计规模为20m³/s。

    二、工程设计、施工中的主要技术问题


    1、预应力钢筒混凝土管道(PCCP)工程技术问题


    北京段惠南庄~大宁段采用预应力钢筒混凝土管道(以下简称PCCP)输水,线路总长56.359km,占北京段总干线全长的70%。工程包括2排并行4米直径的超大型PCCP输水管道、西甘池隧洞、崇青隧洞和大宁调压池。其中54.1公里为明挖沟槽铺设PCCP,最大开槽深度为25米。2.280km为DN4000mmPCCP隧洞内穿管,另有1.7034km为DN4000mm及DN3600钢制配件(含连通设施、分水口管件、排气阀管件、排水口管件、弯头管件和末端控制阀管件、合拢管等)。工程所采用的4m直径PCCP管道20%为单层缠丝管道,80%为双层缠丝管道;单节PCCP管最大外径为4852毫米,长5米,单节管道最大重量约为77.4吨。工程地质条件复杂,土壤具有腐蚀性。该工程是我国目前采用PCCP管径最大、单节管道最重、首次采用外防腐涂层与阴极保护结合的防护、防腐蚀措施的水利工程。由于PCCP是一种复合型管材,其制造过程比较复杂,而且DN4000 PCCP的制造和安装在我国均尚属首次,在京石段施工过程中解决了许多设计、施工技术问题。


    1)确定管芯混凝土总碱含量的控制指标


    根据南水北调工程(北京段)拟用骨料的调查和研究,粗骨料一般情况下为非碱活性骨料,但北京地区及周边地区的砂子,大部分是具有碱活性或潜在碱活性的骨料,膨胀率大于0.1%的检出比例在35%~100%范围内。针对PCCP管芯混凝土耐久性的重要性,以及北京及周边地区骨料具有碱活性或潜在碱活性的特殊性,经过试验研究和充分比较论证,通过降低水泥用量,控制胶凝材料总量等措施来保障PCCP管混凝土的性能,同时使混凝土的总碱含量符合要求,解决了管芯混凝土总碱含量的控制标准和骨料碱活性的抑制措施等关键技术问题,并在PCCP行业首次大规模采用了高强混凝土掺加低碱粉煤灰技术。


    2)PCCP管道安装覆土回填技术标准


    PCCP管道安装完成数节后进行的覆土回填是一项重要工作,因为沟槽回填质量的好坏直接影响管道的稳定和安全运行。在PCCP管道安装前,土体在自重和地表外荷载作用下已基本完成了固结,但随着沟漕开挖回填,土体又回到松散状态,由于土体固结是一个漫长的过程,所以回填时借助于施工机械分层压实,缩短土体固结时间、增加土体密实度、提高土体抗剪强度是常用的回填施工方法,采用这种施工方法时,关键是对垫层(管下腋角)区、管侧回填Ⅰ区、管侧回填Ⅱ区和一般回填区,提出回填压实的技术要求。


    本工程沿线地质条件复杂,多呈土岩交错分布状态,且沿线土质类型繁多,为了节省投资,就地取材,工程设计选用了多种垫层材料。一些土质不适合采用开弧法,而只能采用填弧法进行垫层回填。设计单位根据现场开挖情况及时调整设计方案,针对不同土质选用不同的回填方法和控制指标,保证了工程的顺利进行。


    3)关于PCCP管道防腐蚀设计与施工


    PCCP管道埋于土壤中,而土壤是一种比水和大气更复杂的不均匀的三相体介质,影响腐蚀环境的因素较多(土壤组成成份、土壤电阻率、土壤的氧化还原电位、酸碱度、含水率等),相互关系复杂,单一评价方法和有限的测试地点很难完整评价管线全线的腐蚀环境。南水北调工程对于输水管道所经过的土壤环境做了大量检测工作,得出结论是本工程地处华北地区,地质条件复杂,土壤腐蚀性多属中、强,为确保PCCP的长寿命,防止PCCP管的腐蚀,需对全线PCCP实施多重保护方案。


    PCCP管道的外喷水泥砂浆保护层和钢筒外包混凝土都具有一定的防腐特性,这是因为混凝土和水泥砂浆的PH值高,在高碱环境下钢筒和预应力钢丝表面会在砂浆硬化前形成一层具有钝化作用的氧化铁保护膜,只要


    这一层保护膜不破坏,就可以抵抗外部的物理侵蚀,这是PCCP管道的第一道防腐保护措施。


    第二道防腐保护措施是直接在PCCP管道外壁涂装无无溶剂环氧煤沥青重防腐蚀涂料。涂装范围为全部保护层砂浆,包括管道两端保护层砂浆的厚度范围。管道安装完毕后,由安装单位在管道接口外侧凹槽内灌注1:2水泥砂浆,外部涂刷无溶剂环氧煤沥青防腐蚀涂料。由于南水北调中线京石段应急供水工程工期紧,任务重,任何PCCP外防腐材料的选用均必须要全面满足规模化工业生产要求,在保证防腐性能的前提下,不能对整个工程的工期造成影响。但在国内,还未有机械化涂装无溶剂环氧煤沥青防腐蚀涂料的先例。在设计院和其他相关单位的努力下,通过现场试验,选择了科学的PCCP管涂装工位,并研究出PCCP外防腐涂料机械化施工工艺,涂装工具采用高压无气喷涂设备,辊涂和刷涂方式用于角落狭小部位及管件连接处。外防腐材料和施工工艺已通过专家审查并应用于工程制作,填补国内空白。


    第三道防腐保护措施是对全线PCCP实施阴极保护。为了最大限度地减小南水北调工程北京段所用PCCP管道中钢筒和预应力钢筋的腐蚀破坏,延长PCCP管道的使用寿命,采用牺牲阳极阴极保护系统对PCCP管道进行保护,平行PCCP管道埋设带状锌阳极对PCCP管道内的钢筒和预应力钢筋进行保护;对PCCP管道钢制构件连接,如排气阀井、排空阀井、连通设施、分水口和弯头处,采用棒状镁阳极对PCCP管道的钢制构件进行保护。在PCCP管子预制期间,预先将钢筒和预应力钢筋进行电连接,并在PCCP管子两端承口钢环和插口钢环上焊接PCCP管道阴极保护系统电跨接用钢片。


    目前国内尚无PCCP阴极保护的工程实例可借鉴,也没有相关的标准和规范可遵循,需要在本工程实施过程中获取相关技术参数,以解决北京南水北调工程中PCCP管阴极保护的技术问题,同时为国内其他同类工程提供借鉴,并为编制国内第一部关于PCCP管的阴极保护技术标准提供依据。


    此外,根据南水北调工程实际需要,南水北调中线局和北京南水北调建设管理中心组织有关科研单位研究PCCP管道阴极保护测试探头结构和技术性能,进行室内外模拟测试。经专家评审认为:该探头可以满足现场PCCP管自然腐蚀电位、通/断电电位测试以及阴极保护效果的评价;该测试探头的结构设计具有创新性,填补了国内空白,达到国际先进水平。


    4)进行了国内隧洞内首次安装大口径PCCP管的施工


    北京段惠南庄~大宁段西甘池隧洞、崇青隧洞采用洞内安装PCCP管结构形式,这是国内首次在隧洞内安装直径4m的大口径PCCP管。


    从技术路线上,本次设计对隧洞二次衬砌形式进行多方案技术经济比较,确定采用洞穿PCCP管方案,现工程基本顺利施工完成,证明所采用的技术路线是正确的,对其它低水头的有压输水隧洞工程设计有着重要的参考价值。采用洞穿PCCP管方案,设计隧洞开挖断面可选用圆形断面,受力条件好,工程量少,投资省,洞穿管施工亦可行。目前洞内安装PCCP管施工工艺已基本成熟,洞壁与管外壁间距大于200mm时即可顺利安装PCCP管。隧洞内安装PCCP管道后,洞壁与管壁间空间仅为200~650mm,本工程最终确定采用自密实混凝土填充洞壁与管壁间空间。随着自密实混凝土的应用,PCCP管作为钢筋混凝土衬砌内模也可行,合并衬砌结构与填充混凝土,可极大地减少隧洞开挖直径,节约工程投资。


    2、穿越五棵松地铁站、西四环快速路和立交桥的施工技术


    五棵松地铁工程为国内首例大直径高压水工隧洞下穿城市地铁工程。由于地铁1号线承担着北京市11%以上的公交客运量,为保证运力,对地铁轨道结构沉降变形的控制非常严格,本工程要求暗涵下穿施工引起的地铁结构沉降变形不得超过5mm。


    本工程区内地层为第四系全新统冲洪积物。根据地质纵剖面图,暗涵主要穿越卵石③层及卵石、漂石④层。其中卵石③层粒径最大为190mm,一般为90~140mm,亚圆形,级配好,亚砂土夹层,含砂量15~30%;卵石、漂石④层粒径最大为200mm,一般为140~160mm,亚圆形,级配好,细砂、卵石混亚粘土夹层,含砂量15~30%。受西四环五棵松立交桥和地铁车站的限制,双孔暗涵需从五棵松地铁车站下方近距离正交穿越,为保证五棵松地铁车站结构安全和正常运营,拟定了小导管深孔长管超前注浆加固地铁车站下方土体的施工措施,通过深孔长管注浆工艺参数的最优化研究、细观离散单元法的注浆加固效果评价、人工智能的隧道信息化施工方法研究等,取得了科学、合理的最佳控制技术。施工过程中,对地面沉降、洞内拱顶沉降和水平位移进行全天24h的人工监测和自动化实时监测。初期支护施工完成后地表沉降最大值10.2mm,其中五棵松地铁车站结构最终沉降值为3.9mm,五棵松桥桥墩最大沉降1mm,差异沉降0.98mm,沉降曲线变化趋势符合常规。与设计沉降控制标准值(地表沉降30mm,五棵松地铁站结构沉降5mm,桥墩沉降10mm,桥墩差异沉降3mm)相比,本工程沉降控制较好,有效地控制了地铁结构的沉降变形,确保了五棵松地铁运营车站结构安全和正常运营。


    西四环暗涵工程11km长线路位于北京市西四环路下,是目前国内首次在城市快速路下砂卵石地层中修建的长距离大规模输水隧洞。工程周边环境复杂,加之所处地层为第四系砂卵石,自稳能力差。在设计过程中,针对技术难点问题,根据西四环暗涵所处地层及周边环境的实际情况,经深入研究比选,因地制宜地从盾构和浅埋暗挖两大工法中,选定适合在无水砂砾石地层中施作的浅埋暗挖法作为西四环暗涵工程的施工方法,并因地制宜地制定了地层加固方案。通过工程实践证明,采用该种工法,有效地降低了地表沉降,保证了工程安全,并节约了工程投资。另外监测成果表明,暗涵结构安全,地表沉降很小。这说明结构设计及地层加固方案是合理的,保证了暗涵自身和上部西四环路的交通安全。


    西四环暗涵工程位于西四环快速路正下方,沿途需穿越23座立交桥及8座人行天桥。由于暗涵开挖时势必引起桥梁的不均匀变形,而桥梁基础对不均匀变形有很高要求,为保证暗涵施工时立交桥及暗涵结构自身的安全,设计院对暗涵穿越立交桥方案进行了专题研究。根据暗涵与桥梁的距离的远近及不同的桥梁基础形式,结合桥梁原设计单位提供的桥梁现状分析结果及桥梁变形控制指标,对所穿越的立交桥进行安全等级划分,对危险级别高的桥梁进行重点控制,采用多种加固措施。在确定了桥梁的变形控制指标及安全等级后,采用二维及三维非线性有限元,对暗涵穿越施工进行了大量模拟计算分析,根据计算分析结果,结合以往工程成功经验,制定了暗涵穿越立交桥基础的加固方案。立交桥及人行天桥最大不均匀沉降值2mm,小于桥梁的允许沉降值。


    3、砂土填筑方案在渠道工程中的应用


    在初设阶段,渠道填筑设计采用壤土填筑,料源采用渠道自身开挖土料与征用土料场相结合的方式。在施工图阶段, 由于S3标(穿滹沱河)、S12标、中9标、S13标(穿沙河)和S19标(穿唐河)等标段均处于大河河滩地,地质岩性变化复杂,土层分布不均且多质多变;渠道开挖后可利用土料减少,造成相应的土料场征地面积增加。而且由于当地担心土地砂化,影响村民生产生活,对部分征地限制开采深度,而有一部分征地迟迟未能征用。为了保证工程进度及工程质量,结合渠道开挖和土料场征地实际情况,对部分标段渠道填筑进行了替代方案的比选设计工作。


    通过多方案比较分析,最后推荐中细砂填筑方案及壤土斜墙填筑方案。各标段均根据实际填筑情况进行了优化设计。其中:S12标、中9标及S13标利用自身开挖及已征用的料场土料,采用壤土斜墙方案,斜墙厚度1~2m,墙后采用中细砂或砂壤土填筑。S3标和S19标土料不足地段均采用全断面中细砂加筋填筑的设计方案,外边坡采用1:2.5或1:3.0。南水北调中线干线工程建管局组织专家召开“南水北调中线京石段应急供水工程总干渠部分标段土方填筑设计方案比选报告”审查会,会议同意填筑变更设计方案。


    通过砂土筑堤方案的应用,解决了当地土料缺少的难题,同时避免了土地砂化的可能,减少了征地,缓解了社会矛盾,对于有效利用当地原材料方面值得借鉴。


    4、大型渠道混凝土衬砌机的应用


    明渠渠道长201km,渠道过水断面采用现浇混凝土衬砌。土渠段边坡护砌厚度为10cm、渠底衬砌厚度为8cm;石渠段以及河滩地段边坡和渠底衬砌厚度为15cm。衬砌混凝土采用强度等级C20,抗冻等级F150,抗渗等级W6。衬砌分缝间距一般为4x4m,渠底、渠坡横缝沿渠道长度方向间距一般为4m,渠坡纵缝为切缝,缝宽1cm;横缝(垂直于水流方向)每隔12m设2cm宽通缝,每隔4.0m设1cm宽半缝,为切缝。缝内填聚乙烯闭孔泡沫板和聚硫密封胶(明渠专用)。渠道在边坡衬砌顶部设置封顶板,宽度采用38cm,板厚10cm。


    渠道过水断面平整度要求高,边坡坡度大,尺寸偏差要求严格,设计采用全断面土工膜防渗,再在土工膜上浇筑衬砌混凝土,如果采用常规的施工机械或方法,土工膜的保护和混凝土拌和物振捣后的稳定很难保证,为了解决这些问题,参建单位的工程技术人员在消化国外技术的基础上,引进和研制了大型渠道混凝土机械化衬砌施工成套设备。该套设备包括振捣滑模成型机(SCFM)、振动碾压成型机(CCFM)、布料机(CDM)渠道衬砌成型设备等系列产品,具有结构合理、重量轻、能耗低、自动化程度高、拆装转移方便等特点。SCFM采用异型高频电动振捣装置,实现了衬砌混凝土的均匀、密实、平整光洁;CCFM小车行走系统采用销齿轮传动,实现了渠肩、渠坡和坡脚的一次成型;CDM仓内采用双螺旋布料装置,实现了斜坡混凝土衬砌的均匀布料,可以一次性地完成渠道坡角、斜坡和渠肩的混凝土布料、输料、振捣、提浆和成型。


    渠道护衬采用了110台衬砌成型设备,大大提高了工作效率,加快了工程建设进度,同时保证了渠道的平整度、混凝土密实性和外观质量,促进了应急供水工程建设目标的实现。


    5、大流量三向预应力输水渡槽设计与槽身混凝土裂缝防控措施


    漕河渡槽位于河北省保定市满城县城西北9km的神星镇,距保定市约30km。该工程全长2300m,由进口段、槽身段(包括8.4m的进口连接段、240m长的落地矩形槽段、710m长的20m跨度三槽一联多侧墙段、1230m长的30m跨度三槽一联多侧墙段以及10.6m长的出口连接段组成)、出口段组成,设计输水流量125m³/s,加大流量150m³/s,为一等工程、I级建筑物,是南水北调中线京石段应急供水工程的重要组成部分。


    渡槽上部结构设计由单向(纵向)预应力结构调整为三向预应力结构。部分结构断面有所减小,降低了槽身自重。优化后在计算荷载、计算工况、计算模型等方面比初步设计阶段更加完善,解决了由于荷载和计算工况的调整带来的问题,改善了槽身上部结构的应力状态,有利于抗裂性能和耐久性的提高。


   由于该类大型渡槽是国内首次施工,没有现成经验可借鉴,导致前期槽身混凝土施工时侧墙壁上出现了浅表层裂缝。针对出现的问题,进行了原因分析,发现渡槽混凝土水化热释放较快,第一层混凝土在收仓后1.5天后达到最高温度,收仓后30天左右混凝土内外温度趋于平衡;第二层混凝土在收仓后0.5天后达到最高温度,收仓后12天左右混凝土内外温度即趋于平衡。槽身混凝土内外温差最大可达48.6℃以上,尤其是体积略大的中纵梁部位,水化热散发较多、内外温差较大。墙体裂缝主要出现在上层墙体长度方向的中间1/3区,裂缝表迹长度从几十厘米至3~4米不等,裂缝基本呈垂直向分布。这些裂缝主要出现在早期混凝土升温阶段和随后早期降温阶段,其中迹线长而高的裂缝为早期启裂于混凝土表面的“由表及里”型裂缝,主要由早期内外温差所致;迹线短、位置低的则为早期降温期间所出现的,为“由里及表”型裂缝,主要因为上层新混凝土降温时的冷缩变形和底层老混凝土的变形约束所致。主梁裂缝主要为梁中横向裂缝,相对在高度方向上表面迹线较长,也主要是垂直向分布。这些裂缝的成因主要是早期混凝土内外温差应力和结构的部分自重应力。次梁相对较短且固结于主梁和底板上,造成横梁裂缝的主要因素是温度应力和冷缩变形,以及干缩时受到主梁的约束。


    经过对漕河渡槽裂缝发生的具体原因的分析,明确了温控防裂的总体思路:即必须采取适当的温控措施降低早期槽身混凝土内外温差,削减槽身混凝土早期温度应力,同时要注意槽身混凝土在早期的保温和养护,避免内外温差过大产生早期温度裂缝。施工中采取的主要温控防裂措施为:


    ①采用综合措施控制混凝土内外温差。无论是在高温季节或在低温季节进行混凝土施工,均要优化混凝土配合比、控制入仓浇筑温度、采用表面保温和内部降温等综合措施来防止施工期和运行期混凝土裂缝的出现,达到温控防裂的目的。


    ②、为降低混凝土出机口温度对原材料进行预冷,对料仓进行改造,增加料堆高度,高温时段两标段分别采用冷水浸泡和冷水喷淋的方式降低骨料温度,同时采用井水加冰制成冰水(温度约在3~4℃左右)进行混凝土拌和。在混凝土运输过程中进行保温,防止混凝土温度回升,配料机、提升料斗运行轨道及拌和楼均采用隔热板进行封闭隔热,砼搅拌运输车同样用保温隔热材料包裹,以减少热交换,在舱面搭设遮阳棚减少太阳直射升温,防止混凝土温度回升。在渡槽底部采用采条布等进行封堵,避免起风形成空气对流;舱面收仓后尽早对渡槽底板和施工舱面进行覆盖。


    ③、混凝土表面保温。在混凝土钢模板外表面肋板之间粘贴塑料保温板(各块塑料板的大小要严格按肋板之间空间的大小和形状来裁剪),并随环境温度的升高逐渐削弱表面保温厚度,边墙肋板的模板表面不需要粘贴保温板。在底板顶面和舱面形成后应立即覆盖一层不透气的农用塑料膜,膜上再覆盖草袋或 “一膜一布”形式的土工膜,以起到保湿和保温的作用。


    ④、布置冷却水管。选用铁质水管进行混凝土冷却,内径4.00cm,外径4.60cm~4.80cm,壁厚3~4mm。每道主梁内布置一根水管,竖向5层,交叉布置在梁中预应力波纹管的两侧;次梁中布置两层水管;上层施工的边墙和中隔墙均只布置一道竖向6层分布的冷却水管。


    考虑到混凝土早期水化反应放热量小,在此期间水管冷却作用下,1天左右时间内混凝土温度甚至呈下降趋势。为有效地控制混凝土温升幅度,充分利用混凝土早期水化反应速度缓慢的特性,冷却水管的初始水温控制在较低水平(8~10℃)。在龄期2~3d的温升阶段,控制水池水温不宜过高,早期池水温度也不宜过低,防止混凝土结构内部产生过大的水管内外温差,导致水管表面混凝土出现过大的拉应力。当混凝土温度达到最高温度后,控制水池水温在25℃~30℃之间,并适当减小流量以控制后期混凝土的温降幅度。


    受结构形态限制,底板未布置冷却水管,随着环境温度升高,底板内混凝土温度甚至高于主梁等结构,这对主梁、次梁及底板混凝土的温控防裂不利。受高温度底板混凝土的变形影响,主梁和次梁混凝土相对受拉,尤其在降温阶段,若主梁混凝土降温过快,受底板混凝土的变形限制,很容易导致主梁开裂。因此,为控制主梁、次梁和底板的温度变形和应力,需调节主梁和次梁水管的流量以及底板表面保温力度,和谐三者之间的温度变形,降低结构之间的约束应力。


    由于昼夜温差较大,夜间上层墙体的早期温降速度很快,这对早期降温期的墙体防裂极为不利。因上层墙体收到底部先期施工的底板层“老”混凝土的变形强约束,在早期墙体不但会因内外温差而导致启裂于表面的裂缝,而且在早期降温期甚至在后期降温期也会产生启裂于混凝土内部的裂缝,因此墙体的通水冷却措施需谨慎执行。在墙体内部温度达到峰值后,因严格控制冷却通水时间,避免夜间墙体混凝土温度降幅过大。


    ⑤、结构内部温度降到环境温度时先松模,为降低拆模所致的混凝土表面冷击力度,拆模时间选在下午4点左右。在出现寒潮、昼夜温差或风速过大的时候,拆模时间应相应后延。


     ⑥、高温季节浇筑的混凝土温度较高,但由于环境温度同样较高,混凝土的早期温度降幅较小。高温季节过后,如8、9月份环境温度有所降低,混凝土遭遇二期降温收缩,很容易导致开裂,这也是8、9月份墙体等结构容易开裂的主要原因。因此高温期浇筑的墙体等结构尽早施加三向预应力,缓解早期降温引起的混凝土应力较大的状况,避免后期出现裂缝。


     从现场观测资料分析可知,采取以上温控防裂措施后,浇筑过程中温控效果比较显著,水化热降低效果比较明显,槽身混凝土内部温度控制较好,除56-1跨施工过程控制异常外,其余各单元混凝土内部平均最高温度均低于51℃。当槽身混凝土内部温度上升到最高值时,混凝土内外温差基本控制在允许的25℃范围之内。


     三.结语


    在南水北调京石段应急调水工程的设计、施工过程中,建设、设计和施工单位进行了大量的专题研究,取得了丰硕的科技攻关成果。这些成果及新技术具有很强的实用性和创新性,已经在工程中得到应用检验,技术效益、经济效益均十分明显。


    通过南水北调京石段应急调水工程的建设实践,增强了对南水北调工程建设的认识,在设计理论、经验积累、新技术应用等方面已取得初步成果。在南水北调东、中线一期工程的后续建设工作中,这批已取得的科技成果将进一步激励各相关部门加大科技攻关的力度,不断开拓进取,广泛开发应用新技术,争取为南水北调工程做出更大的贡献。


报告人简介

汪易森,1944年12月出生于江苏省,教授级高级工程师,享受政府特殊津贴专家。原国务院南水北调办总工程师,现任国务院南水北调工程建设委员会专家委员会秘书长、中国水利学会常务理事、水利部科学技术委员会委员、国务院南水北调专家委员会成员、国务院三峡枢纽工程验收组大坝厂房专家组副组长等职。


    1967年毕业于华东水利学院(现名河海大学)。1987年受国家教委派遣以访问学者身份赴日本东京工业大学大学院任客座研究员,1990年初回国。曾任世界银行贷款项目、国家重点工程天荒坪抽水蓄能电站设计总负责人、工程建设总监理工程师,国电公司华东设计研究院副院长,水利部水利水电规划设计总院总工程师等职。


    几十年来参加或主持设计了十多座大型水力发电工程, 有三项工程的科研、设计先后荣获国家科技进步二等奖、国家第四届优秀工程设计金质奖和国家第十一届优秀工程设计金质奖。在水利部工作期间代表国家主持审查大、中型重点工程项目建议书、可行性研究、初步设计数十项,是紫坪铺工程的主审总工和建设期间工程特聘咨询专家。目前承担组织国内外专家对南水北调东、中线一期工程建设中的重大技术问题进行技术决策咨询工作。

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中国水利学会