高寒地区堆石大坝混凝土面板施工技术分析

引言：随着我国能源结构优化与水资源调配需求的不断提升，高寒地区水利水电工程建设逐步向规模化、高标准方向推进，其中抽水蓄能电站作为调节电网负荷、保障能源稳定供应的关键基础设施，其工程质量与安全直接关系到区域能源安全与经济发展。

1.工程概况

本文以抽水蓄能电站为例，装机容量 360 万 kW，为一等工程，大(1)型规模。该电站主要由上水库、水道系统、地下厂房系统、蓄能专用下水库及拦沙库等组成，上水库大坝为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高 120.3m ，坝轴线长 556.0m 。面板共计分为53 块，面积 6.9 万Itf，钢筋制安 3284t、混凝土浇筑3.6 万贰，坡比 1:1.4=项目地处高寒、大温差地区，钢筋混凝土面板的施工控制难度大，现本文就堆石坝混凝土面板主要施工方法及技术措施展开论述。

2.高寒地区堆石大坝混凝土面板施工难点

2.1 混凝土搅拌与运输

在高寒地带开展混凝土搅拌作业时，需对原材料实施预热措施，确保混凝土出机温度达标，通常可采用给骨料或水加热的方式，但需严格控制加热温度，以防水泥出现假凝问题，水加热温度不宜超过 ，骨料加热温度不宜超过 60^qC 同时，应适度增加搅拌时长，确保混凝土充分搅拌均匀。由于外界气温低，混凝土散热迅速，需对运输车辆采取保温措施，例如采用保温车厢、加盖保温棉毡等方式，应合理规划运输线路和时段，尽量缩短运输距离与时间，减少混凝土在运输过程中的热量散失，若运输时间过长，混凝土可能出现坍落度损失过大、温度过低等问题，对混凝土浇筑质量产生不利影响。

2.2 混凝土浇筑与振捣

在混凝土浇筑作业时，应选择当日气温较高时段，以降低混凝土热量散失，需控制混凝土的入模温度，一般不得低于 5‰ ，需按层浇筑与振捣，每层浇筑厚度不宜过大，振捣需达到规范要求，避免出现振捣不足或过度振捣问题。

鉴于高寒地区温度较低，混凝土坍落度会快速损失，可能会对混凝土的流动性与填充性能产生影响，因此浇筑前需严格检测混凝土坍落度，必要时可适度调整外加剂掺入比例，或增加水泥浆用量，以保障混凝土施工性能。混凝土浇筑完成后，需立即进行表面处理工作，例如进行抹面、拉毛处理，确保面板表面平整度与粗糙度符合设计标准。

2.3 混凝土养护

在高寒区域，混凝土的养护工作极为关键。鉴于低温环境会影响混凝土的水化反应与强度增长，必须采取切实有效的养护措施。常用的有蓄热法、暖棚法等养护方式。采用蓄热法时，需在混凝土表面铺盖保温材料，例如草帘、棉被、聚苯乙烯泡沫板等，依靠混凝土自身水化热以及保温材料的保温效果，使混凝土在特定时间内维持较高温度，促进水化反应进行。

暖棚法是在混凝土浇筑部位搭建暖棚，对棚内进行加热，使棚内温度保持在适宜混凝土养护的区间，同时可在棚内洒水，让混凝土表面处于湿润状态。养护时间需依据混凝土强度增长状况与环境温度来确定，一般不应短于28 天，若养护措施不合理，混凝土可能因低温、快速失水等情况，出现强度不足、产生裂缝等问题[1]。

3.高寒地区堆石大坝混凝土面板施工技术要点

3.1 混凝土原材料选择与控制

水泥是混凝土的核心胶凝材料，针对坝体最大高度达 120.3m 、对混凝土早期强度与抗冻性要求严苛的情况，应首选 P.O42.5 普通硅酸盐水泥，并且需确保水泥中 C3S含量达到 50% 以上，C3A 含量应控制在 8%-10% 范围内，从而保证水泥在低温环境可快速释放水化热，促进混凝土早期强度增长，防止因强度提升慢致使面板抗裂能力不足。每批水泥进场前需开展安定性与凝结时间的检测工作，要求初凝时间控制在3-4小时，防止低温致使水泥凝结速度过快，进而干扰面板浇筑施工的连续性，水泥需存放在温度不低于5℃的保温仓库中，防止受潮结块或因低温降低活性，保证 3.6 万立方米混凝土浇筑期间水泥性能稳定。

此外，选用质地硬实的花岗岩或玄武岩作为粗骨料，采用连续级配且粒径范围为5-31.5mm ，严控控制含泥量在 1% 以下、泥块含量控制在 0.2% 以内，需经 25 次冻融循环后质量损失 ⩽5% 的抗冻检测，以适应高寒地区冻融循环对骨料的损害。细骨料采用细度模数为2.3-3.0 的中砂，泥土含量不超过 3% 、泥块含量不超过 1% ，运输所有骨料时，车厢需用保温棉被包裹，在堆放场所铺设保温层，防止骨料冻结结块进而影响混凝土的和易性，考虑到面板分 53 块施工的特性，必须保证各块面板浇筑时骨料状态保持一致，防止因骨料状况致使面板质量参差不齐。

应选用与本项目水泥相适应的复合型外加剂，该外加剂需具备引 1≠q 、减水与早强作用，通过试验确定引气剂的掺入量，使混凝土含气量稳定在 4%-6% ，增强面板抗冻能力，应对高寒地区频繁的冻融循环；减水率应达到 20% 及以上，通过降低水胶比的方式增强混凝土的紧实度，减小面板产生裂缝的风险；早强剂需使混凝土 3 天强度达到设计值的 50% 以上，推动面板迅速达到受冻临界强度，外加剂储存时环境温度需 ⩾ ，使用前进行与水泥的相容性测试，防止出现假凝和泌水状况，保证 3284t 钢筋和混凝土有良好的粘结效果，为面板整体防渗及结构稳定创造条件[2]。

3.2 混凝土配合比设计优化

由于高寒地区低温会明显减慢水泥水化反应速度，在配合比设计时，水胶比需严格控制在 0.45 以内，通过降低水胶比提高混凝土密实度，减少孔隙占比，以此强化面板抗冻融能力，防止面板因冻胀开裂；水泥用量应不少于 350kg/m³ ，通过足够的水泥用量使混凝土在低温环境释放充足水化热，推动早期强度增长，以满足面板分块施工后迅速达到受冻临界强度的要求，避免后续养护期间因强度欠缺而冻损。将砂率设定在 36%-38% 范围，该范围砂率可确保混凝土拌合物具备优良和易性，避免低温环境下坍落度迅速降低，保障混凝土在坡比 1:1.4 的坝坡上实现顺利浇筑且振捣密实的效果，同时减少水泥浆的用量，在保障性能的同时兼顾经济性。

在配合比优化工作中采用正交试验方法，将水胶比、水泥用量、砂率、复合型外加剂掺入量作为核心变量，设定多组试验方案，通过测定不同方案中混凝土 7 日、28日抗压强度及抗冻能力，筛选出最适配的基础配合比，随后依据施工现场的实际气候状况开展动态调节：若施工阶段气温低于- .10^∘C ，适当增加水泥用量 10%-15% ，通过增加水化热释放量来进一步增强混凝土早期强度，保证面板在极寒气候下可正常硬化；若现场风速超出 5m/s ，鉴于强风会导致混凝土表面水分加速蒸发，还容易造成混凝土浇筑期间热量快速散失，此时需将引气剂的掺入量增加 0.1%0-0.2% ，使混凝土含气量保持在 4%-6% 的合理区间，以此增强抗冻能力，同时可提升混凝土保水性能，防止表面出现干裂。

3.3 混凝土面板施工工艺要点

模板装配阶段，鉴于坝坡倾斜度与低温会影响模板稳定性，采用钢板厚度不小于5mm 的钢质模板，保证模板具有足够刚度以抵抗混凝土浇筑侧压力，严格控制模板拼接缝隙在 2mm 以内，防止漏浆造成面板表面缺陷。为减少低温环境中模板与混凝土的热量传递，在模板外侧粘贴厚度为 5cm 的聚苯乙烯泡沫板。安装模板前，需清理并预热其表面，使模板温度保持在 5^qC 及以上。支撑体系选用型钢支架，以不大于 1.5 米的间距布置，并依据坝坡地形调整支架角度，确保模板定位准确、稳固，以满足 53 块面板依次施工的要求[3]。

在钢筋作业阶段，鉴于钢筋制作安装量达 3284 吨，且高寒区域钢筋易出现脆断状况，采用HRB400E 级别的抗震钢筋，于加工前对钢筋低温力学性能进行检测，确保符合施工要求；在进行钢筋焊接工作时，要避开极端低温的时间段，若环境温度低于- -5^cC ，焊接前需将钢筋接头部位升温至 100-150^∘C ，焊接结束后用保温棉包裹以实现缓慢冷却，防止接头因温度急剧变化产生裂缝，钢筋安装要依照设计间距精准布置，保证保护层厚度超过 50mm ，安装完毕后用保温布覆盖，防止钢筋受冻影响其与混凝土的结合效果，尤其是在坝坡 1:1.4 倾斜角度的坡面处，应额外设置临时固定装置，避免钢筋在浇筑时移位。

在混凝土浇筑与振捣环节，考虑高寒地区气候特性，选择日气温在 5⋅15^∘C 范围内、风速低于 3m/s 的时间段开展施工，施工前先清理模板里的杂物，再对模板进行湿润处理，利用溜槽沿着坝坡分层进行浇筑，每层厚度控制在 30cm 以内，以适应 1:1.4 的坡度，避免混凝土出现离析；精确调控混凝土进入模板时的温度，使其维持在 5℃及以上，采取运输罐车裹覆保温被、浇筑现场搭建临时暖房等措施，减少混凝土热量的流失。振捣时使用插入式振捣器，按不超过 50cm 的间距布设振捣点，每点振捣 15-20s至混凝土表面无气泡泛浆，振捣过程中避免触碰模板与钢筋，确保3.6 万 m³ 混凝土浇筑密实，且每块面板浇筑连续进行，减少施工缝产生，为面板整体防渗性能与结构稳定性提供保障。

结论：实践表明，上述技术体系不仅适用于该抽水蓄能电站这类大(1)型高寒水利工程，其核心思路与方法对同类地区堆石大坝混凝土面板施工亦具有重要参考价值。未来可进一步结合智能化监测技术，持续提升高寒地区堆石大坝混凝土面板施工技术的先进性与可靠性，为我国高寒地区水利水电工程高质量建设提供更有力的技术支撑。

参考文献：

[1]张漫漫.浅谈高寒大温差地区堆石坝混凝土面板施工技术浅谈高寒大温差地区堆石坝混凝土面板施工技术[J].葛洲坝集团科技,2022(2):5-8

[2]刘守军.高温差、高蒸发环境下高面板堆石坝防裂技术研究[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2025(7):085-088

[3]史靖云.混凝土面板堆石坝面板防裂及耐久性措施研究[J].中文科技期刊数据库(全文版)工程技术,2025(6):022-025