“無縫”交響曲——寫在三峽蓄水156米之際

　　由于水泥水化熱的作用，水泥加水及其它骨料混合拌制成混凝土，必然先升溫，待達到一定的溫度后冷縮，致使混凝土可能因溫度應力出現(xiàn)裂縫。主要有三種原因：1、混凝土澆筑初期，產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土是熱的不良導體，水化熱積聚在混凝土內部不易散發(fā)，常使混凝土內部溫度上升，而混凝土表面溫度為室外溫度，這就形成了內外溫差，這種內外溫差在混凝土凝結初期產(chǎn)生的拉應力當超過混凝土抗壓強度時，就會導致混凝土裂縫；2、在拆模以后，因氣溫驟降等原因引起混凝土表面溫度降低過快，也會導致裂縫產(chǎn)生；3、當混凝土達到最高溫度后，熱量逐漸散發(fā)而達到使用溫度或最低溫度，與最高溫度差值所形成的溫差，在基礎部位同樣導致裂縫。

　　三峽工程混凝土澆筑需求量之巨大為世界之最，高強度施工貫穿始終。即使在夏季高溫季節(jié)，混凝土施工也得照常進行。向裂縫挑戰(zhàn)，成為三峽工程大壩澆筑主攻目標。防止大壩因溫度應力出現(xiàn)危害性裂縫，是三峽工程施工尤其是夏季施工必須關注的關鍵技術，更何況要實現(xiàn)比原計劃提前8個月澆筑到頂?shù)哪繕?，需要實現(xiàn)高強度快速澆筑，混凝土溫度控制的第一道關口至關重要。

　　第一樂章：二次風冷骨料技術把住第一關

　　國內外常規(guī)的混凝土預冷技術為水冷骨料加上風冷保溫，最后加片冰拌和混凝土，俗稱“三冷法”。然而，不可避免帶來的問題是，占地面積大，工藝環(huán)節(jié)多，運行操作復雜，冷量損耗大，材料出口溫度不穩(wěn)定，且工程投資大，運行費用高，還會產(chǎn)生危害環(huán)境的廢水。三峽工程夏季高峰時低溫混凝土生產(chǎn)強度每小時1720立方米，骨料平均溫度高達28度多，而溫控要求生產(chǎn)7度的低溫混凝土，這意味著四種骨料的冷卻終溫必須達到0度左右。如此之大的生產(chǎn)強度和溫差幅度，若采用“三冷法”，需要很大的場地，需要很復雜的工藝。這在地處山區(qū)、施工場地狹窄的三峽工地不僅不經(jīng)濟，還幾乎無法實施。

　　據(jù)長江委設計院施工制冷專家龍慧文介紹，該院在三峽工程重點項目中研究了“混凝土二次風冷骨料技術”，打破了常規(guī)預冷方式，首創(chuàng)了“二次風冷骨料技術”。通過多次試驗及實際運用表明，創(chuàng)新的工藝流程產(chǎn)生極為可觀的效益：一是利用地面二次篩分所設骨料倉兼作一次冷卻倉，將傳統(tǒng)的水冷骨料改為風冷骨料，同等生產(chǎn)能力下可減少占地面積80%，又可節(jié)約投資，同時無影響環(huán)境的廢水產(chǎn)生；二是通過上料膠帶機將一次風冷后的骨料直接送入二次風冷倉，保證連續(xù)生產(chǎn)和連續(xù)冷卻；三是最后加入片冰拌和混凝土，預冷混凝土溫度可穩(wěn)定地達到7度。

　　混凝土二次風冷骨料技術為國內外首創(chuàng)，與常規(guī)技術相比，除占地減少外，還降低能耗31%，減少投資32%，節(jié)省運行費用39%。因而，三峽二期工程中節(jié)約投資近1億元，節(jié)省運行費1.16億元。其工藝技術及配套的地面調節(jié)風冷倉冷風機等獲得一項國家發(fā)明專利、兩項國家實用新型專利等三項技術專利，其中“混凝土二次風冷骨料技術”獲湖北省技術發(fā)明一等獎。在三峽工程建設過程中，此項技術改變了以往業(yè)內人士認定風冷骨料只能保溫且效率低的觀點，打破了國內外認定混凝土出機口溫度難以達到7度以下的定論，三峽工程低溫混凝土出機口溫度可達到5度。

　　“三峽混凝土預冷二次風冷骨料工藝”創(chuàng)新成果一鳴驚人，該技術作為一項高效、節(jié)能、環(huán)保的新技術全面替代了常規(guī)混凝土預冷工藝，得以在全國水電建設中全面迅速推廣，如繼三峽工程之后的龍灘、小灣、構皮灘、彭水、景洪、南水北調中線丹江口大壩加高等國內大中型水電項目，巴基斯坦、埃塞俄比亞、沙特、蘇丹等國外工程也相繼使用。

　　正是有了混凝土出機口溫度過硬的把關技術“打底”，當三峽三期工程加大混凝土連續(xù)澆筑量，澆筑層厚由1.5米～2米調整為3米時，高質量地保證了連續(xù)澆筑的混凝土用量。

　　第二樂章：控制過程面面俱到

　　混凝土澆筑到位后的溫控措施與材料出倉溫度控制同等重要，是挑戰(zhàn)裂縫的第二道戰(zhàn)線。長江設計院技術人員沖出“裂縫無法避免”的傳統(tǒng)思維模式，在三峽三期工程中對此從技術保障層面作了較大的改進，其復雜精細程度、周密措施可謂史無前列，正如人們所形容的“像呵護嬰兒那樣”養(yǎng)護冷熱相交的混凝土。

　　據(jù)長江設計院施工處副總工程師范五一介紹，在研究措施的過程中，考慮到三期施工澆筑層厚大于二期，防止裂縫的難度加大，于是，分三個思路進行，一是對可能影響溫控的各個方面作了全面分析計算，實現(xiàn)混凝土高強度施工溫控理論計算水平的突破。如采用有限元仿真分析計算，首次對塔帶機、皮帶機等設備快速運送混凝土溫度回升進行了詳細的觀測、分析研究，計算出準確的溫度回升率；在廣泛調研的基礎上，對多種材料的保溫效果進行計算，提出針對性措施。二是改變傳統(tǒng)基礎固結灌漿澆筑3米壓重混凝土的方式，采用壩基澆筑找平混凝土封閉后進行固結灌漿，避免了低溫季節(jié)基礎薄塊出現(xiàn)裂縫的風險，提前進行“無蓋重”固結灌漿，形成人造整體基巖，防止壩塊長時間間歇而遇寒潮沖擊產(chǎn)生裂縫。三是從結構優(yōu)化創(chuàng)新入手，以適應全年高強度施工。如合理進行澆筑區(qū)的分縫分塊，減少容易出現(xiàn)裂縫的縱縫；優(yōu)化混凝土標號，將原來一個澆筑倉中有6～7個混凝土標號簡化為最多3種標號；預先對可能出現(xiàn)裂縫部位采取結構措施，如在長間歇面澆筑最后一個坯層（表層）的混凝土中摻入增加抗拉力的聚丙烯纖維，并改進大壩上游面（迎水面）鋪設鋼筋網(wǎng)的方式，既能減小裂縫風險又大大降低成本。

　　設計人員貫徹長江委設計院倡導的以質量為核心的精細設計理念，計算3米層厚混凝土澆筑時，對可能防范混凝土裂縫的各項溫控措施進行了反復研究，實行區(qū)別對待的動態(tài)措施，制定了極為詳細的技術方案。

　　——在摸透塔帶機、皮帶機運送混凝土溫度回升率的前提下，對材料出口溫度、澆筑覆蓋時間作出硬性規(guī)定，并強調做好運輸澆筑過程中的遮陽保溫工作，把握澆筑時機錯開正午時間，同時加強溫度監(jiān)測。

　　——為削減混凝土最高升溫，分初、中、后三期冷卻，對不同標號的混凝土進行“個性化”通水，如高標號區(qū)加密布置冷卻水管，在初期實行大流量循環(huán)通水；高溫季節(jié)分別進行初、中期通水，并將初期通水時間延長5～10天，將傳統(tǒng)的中期冷卻溫度降低2度；9月份（入秋后）則初、中期冷卻連續(xù)進行；其它時間中期通水提前10天開始，越冬溫度比原來也降低2度。

　　——在不同部位預見性實行不同保溫養(yǎng)護材料。首次將聚苯乙烯泡沫板等定型的新型材料用于三期大壩上、下游永久暴露面進行保溫；臨時暴露面仍采用原用的聚乙烯塑料卷材外套彩條布作保溫材料；在孔口異型部位采用噴液態(tài)的聚氨酯保溫。良好的保溫效果產(chǎn)生擴散作用。目前，國內正在施工的水電工程已借鑒此項技術措施。

　　功夫不負苦心人，區(qū)別對待季節(jié)、混凝土成分、部位、間歇期，采取不同布置、工藝等措施，盡可能細致入微，整套方案終于取得了良好的回報。

　　第三樂章：人性化管理主動服務

　　向創(chuàng)造無縫大壩目標挺進，是三峽工程參建各方共同的心愿。因此，三期工程實行了一系列特別的管理和監(jiān)控模式，對直接影響大壩澆筑溫度控制的氣溫、監(jiān)測溫度、間歇期實行預警制度。

　　為此，三峽總公司氣象預報中心開通了天氣預報短信服務，每天向業(yè)主、設計、施工、監(jiān)理等有關人員發(fā)布氣象信息，尤其關注高溫、氣溫驟降、降雨、雷電大風預警，以科學安排生產(chǎn)。

　　明確澆筑溫度允許值預警要求，當混凝土澆筑升溫過快，且連續(xù)3個測試點超溫實行停倉制度，尤其是初期水化溫升過快時，敦促現(xiàn)場采取加大通水量、倉面流水養(yǎng)護、優(yōu)化配合比等措施。

　　即使在澆筑“黃金期”的低溫季節(jié)，也要控制住澆筑層層間歇期，區(qū)別不同部位制定7～10天不等的預警，使壩體整體均勻薄層連續(xù)上升。

　　在通水冷卻過程中，監(jiān)理人員均實行通水口旁站式監(jiān)理，保證控制溫度到位。

　　三峽右岸大壩累計澆筑混凝土400多萬立方米，由業(yè)主、設計、監(jiān)理、施工四方組成裂縫檢查小組，聯(lián)合進行檢查，同時邀請國務院三峽樞紐工程質量檢查專家組工作組住宜昌代表指導并參與檢查，迄今未發(fā)現(xiàn)裂縫。國務院三峽工程質量檢查專家組組長潘家錚院士參加檢查后感慨：“四百幾十萬立方米的混凝土中硬是沒有發(fā)現(xiàn)一條裂縫。不僅上游面沒有，下游面、幾千個澆筑倉面也沒有；不僅結構性斷裂沒有，表面、淺層裂縫也沒有；不僅寬的裂縫沒有，細的、發(fā)絲般的裂縫也沒有。今天，我們可以宣布，三峽三期工程中所施工的右岸大壩是一座沒有裂縫的大壩，是精品工程，三峽建設者們譜寫了壩工史上的記錄，創(chuàng)造了建筑史上的奇跡！”“這一實踐使我們知道，大壩確實可以做到不裂，溫控和防裂的理論是正確的?！边@發(fā)自內心的贊嘆聲，代表了專家們的心聲。

　　裂縫并非攻不可破。找準關鍵技術的突破口，采取靈活機智的防范措施，多重管理加以保障，勇于自主創(chuàng)新，奇跡誕生于2006年秋天的三峽大壩。這項具有轟動效應的成果在國內外產(chǎn)生了極其深遠的影響，它體現(xiàn)了三峽建設者主動創(chuàng)新的潛力可以產(chǎn)生超出預測的能量，它的成功宣告了混凝土施工一個新時代的到來。