1.3　高拱坝施工关键技术现状

1.3.1　高边坡开挖技术

特高拱坝一般两岸山体高峻，开挖边坡高，开挖道路布置困难，出渣难度大；复杂的地质条件增加了支护类型和支护工程量，使得开挖和支护相互制约，影响开挖进度；岩体挖除减载使地应力得到释放，卸荷作用不仅可能使拱肩岩体松弛，也可能造成河床部位基岩抬动、起拱；另外，开挖爆破震动冲击造成岩石表面松弛，降低了表面岩石的弹性模量和完整性，这些都会影响到坝基的开挖质量、工程安全和进度。

坝基岩体作为拱坝的抗力体，是拱坝坝体稳定的关键，必须根据实际情况，制定合理的边坡开挖支护方案，解决开挖过程的高边坡稳定问题、深孔梯段爆破的爆破震动控制问题、拱肩槽开挖平整度以及河床坝基的卸荷问题等。

1.3.1.1　坝基开挖施工技术概况

根据地质条件、结构特点、施工顺序、进度要求合理确定开挖分层高度、分区范围以及保护层或爆破缓冲区的宽度，分部位采用不同的爆破方法。

一般大面梯段爆破分层高度5～15m，每层分区垂直水流方向长度20m左右，顺水流方向长度80～100m，梯段微差爆破。分区是为了形成钻爆、出渣和支护工作循环作业的条件。

靠建基面轮廓线设置缓冲爆破区，其作用类似保护层，密孔、小药量、小梯段爆破，轮廓线采用预裂爆破或光面爆破；缓冲区与大面之间采用简单预裂。缓冲爆破区同时为边坡支护提供支撑基础。

随着工作面下挖，拱肩槽宽度加大，逐渐减小开挖梯段高度，减小开挖爆破规模。拱肩槽及上下游边坡采用“预裂超欠平衡法”解决钻孔对坡度变化的适应问题。

多个高拱坝坝肩（坝基）开挖仿真研究成果表明，要加快坝肩开挖施工速度，关键在出渣速度，主要制约因素是道路布置和开挖工作面大小。根据小湾、溪洛渡、拉西瓦、锦屏一级等水电工程经验，开挖出渣方式主要采用溜渣道溜渣、斜井溜渣，设置集渣平台、溜渣竖井（槽）经岸坡洞室出渣和推渣至基坑出渣几种方式。

对基岩卸荷问题进行专题研究，采取合适的开挖方法，防止或减小建基面卸荷松弛变形乃至起拱、上抬。同时，严格控制爆破规模，尽可能减小基岩的爆破松动范围。

1.3.1.2　高地应力坝基开挖技术

解决高拱坝坝基高地应力开挖基岩卸荷变形难题，目前主要采用以下两种施工技术。

（1）反弧形开挖技术。光滑反弧形开挖即由边坡到河床按反弧曲线光滑过渡的开挖。这种开挖形式较传统的平底开挖，不仅减少开挖工程量，且降低了应力集中，坝基基岩回弹变位减少，卸荷松动范围减小，有利于保证高地应力岩体开挖质量。拉西瓦坝基地应力达30～70MPa，采用此方法，河谷应力集中区随坝基开挖向建基面下部转移，坝基开挖过程中未出现明显岩爆、剥离等高地应力现象；坝基两侧应力集中现象、应力屈服范围等情况得到改善，坝基卸荷破坏有所减弱。这样的设计不仅减小了开挖工程量，且可改善和减小了坝基的应力条件，为高地应力区的拱坝坝基开挖设计提供了可以借鉴的经验。

（2）先锚后挖技术。先锚后挖技术是指在高地应力区域开挖时，为防止建基面岩体卸荷松弛，在保护层开挖前先采用埋入式锚杆或锚筋束对建基面岩体进行预锚固，然后再进行保护层开挖的技术。

小湾拱坝建基面岩体以微风化岩体为主，其中Ⅱ类岩体占89.3%，坝区地应力水平较高，河床深部40～50m处，最大主应力一般为22～35MPa，局部应力集中高达50MPa左右。大坝坝基于2005年2～10月进行开挖施工，前期未采用先锚后挖的工艺，两岸坝肩特别是低高程坝基岩体出现强烈的卸荷松弛，中、上高程坝基完整岩体呈“葱皮”现象。低高程部位岩体“板裂”，河床坝基表面岩体沿新生或原有水平卸荷裂隙发生差异回弹和蠕滑，局部岩体发生岩爆。针对小湾水电站坝基高地应力区前期开挖出现的问题，采用了专家组提出的“先锚后挖”建议，经实践证明，采取先锚后挖工艺的坝基能满足开挖设计质量要求，减少坝基二次处理工程量。

锦屏一级拱坝河床两岸坡脚部位应力集中程度较高，坝基在高程1650.00～1620.00m之间边坡岩体的应力在30MPa以上，高程1620.00m以下边坡岩体的应力在40MPa以上。根据试验研究，锦屏坝肩在高程1630.00～1610.00m间开挖除采用内外侧分区开挖外，对内侧块采用“先挖后锚、小块开挖、及时支护”的开挖方式；高程1610.00～1585.00m间坝基开挖采取“预留保护层、先锚后挖”的开挖方式；高程1580.00m水平建基面采取“预留保护层、先锚后挖、开先锋槽水平预裂”的开挖方式，开挖完成的坝基未出现“葱皮、板裂，抬动”等现象。

1.3.1.3　河床水平建基面开挖技术

河床坝段水平建基面开挖一般采用预留5.0m左右的保护层分层浅孔梯段爆破，保护层上部采用浅孔梯段爆破，建基面钻设水平预裂或水平光面孔爆破开挖的方法。

溪洛渡河床坝段建基面基岩为新鲜完整的角砾熔岩，厚2～6m，其下部为新鲜的玄武岩，但缓倾角发育，裂隙块体岩体，厚度约20m，为保护角砾岩，将高程324.50～330.00m作为水平保护层分两次爆破，上部3.5m采用小孔径垂直浅孔梯段爆破后，底部2m保护层采用双层光面爆破。这种方法虽工序较多、功效较低，但控制更加精细，将底板的角砾岩完整地保留下来，建基面岩石爆后波速达4500m/s以上，爆破影响深度仅0.4～0.6m，大大好于预期。

锦屏一级大坝河床建基面岩石为块状、条纹状大理岩，节理较发育，采用预留5m保护层，4.0m浅孔梯段＋水平预裂爆破。爆后监测建基面岩石爆后波速衰减小于10%，爆破松动范围小于1.4m，开挖质量满足设计要求。

1.3.2　高边坡与坝基加固处理技术

高拱坝对坝肩、坝基的整体性和稳定性要求极高，一般均需采取工程措施对边坡和坝基进行必要的加固，这些措施包括预应力锚索、大型深抗滑桩、系统锚杆、喷混凝土或网喷混凝土等。

边坡喷锚支护主要用于浅表加固，它能够快速形成维持岩体稳定的条件，保证施工期间安全，但对于高陡边坡，浅表加固只能起到临时加固的作用，要保证边坡在施工期和运行期的安全必须进行深层加固。深层加固主要采取锚索加固和设置抗滑桩等措施。大吨位锚索可对岩体施加几百吨乃至上千吨的压力，而且作用深度大，多用于大型边坡的永久加固工程。锚索群能够有效地提高边坡岩石的强度均匀性和抗滑移、抗变形能力。

通常在坝基岩体中都存在软弱岩体、破碎带、断层、裂隙等地质缺陷，其强度和变形模量低，渗透性大，与周围岩体的物理力学性能差异明显，这些缺陷破坏了岩体的均匀性和协调变形能力，降低了坝基的承载能力，必须采取工程措施予以处理。目前，世界上已建成的多座高拱坝的基础处理方案各有特点，较成熟和效果较好的基础处理方法主要有：坝基软弱岩体开挖置换（表层明挖置换、深部网格置换等）；混凝土（或钢筋混凝土）传力结构（重力墩、传力墙、传力洞等）；预应力锚固（锚索、预应力锚杆等）；固结灌浆和接触灌浆；灌浆帷幕及防渗处理等。这些方法一般根据工程具体地质条件，多种方法结合应用。

小湾拱坝两岸坝肩岩体卸荷、裂隙发育，最大卸荷裂隙深达100～160m，坝肩和坝基部位穿越有f11断层和E4、E5、E1、E8蚀变带，其强度和变形模量低，物理性质差。坝肩岩体加固处理采用了混凝土置换洞（井），高压固结灌浆和坝肩预应力锚索等综合措施。为尽量减小洞井塞开挖后岩体的卸荷松弛，对洞井塞开挖围岩进行挂网喷锚系统支护，并在两侧拱角上下布置125kN级的预应力锚杆。对软弱岩带进行置换开挖后采用C25混凝土进行回填，并对施工缝进行接缝灌浆。两岸拱座部位的坝肩岩体边坡及坝趾贴角采用预应力锚索进行锚固加强处理，增加侧向约束条件和整体性；对整个拱坝建基面分区进行固结灌浆处理。小湾高拱坝的地基加固技术为后续特高拱坝基础综合处理提供了重要的参考。

拉西瓦坝址左岸缓倾断裂发育，代表性断裂有F211、Hf7-1、Hf7、Hf3等断裂破碎带。由于Hf7、Hf3断层规模较大，采用沿Hf3、Hf7断层走向进行石方洞挖、混凝土回填、回填灌浆、固结灌浆等措施，以增加左岸坝肩槽下游的承载力和剪切力。

锦屏一级拱坝左岸高边坡与坝基岩体内断层、层间挤压错动带、节理裂隙发育，分布范围大，主要发育有断层f2、f5、f8断层破碎带，煌斑岩脉（X）、深部裂缝（Ⅳ2类岩体）等软弱结构面。其高边坡加固采用坡面系统锚索及沿f42-9断层布置抗剪洞，形成坡面喷锚支护、深层锚索与抗剪洞及系统排水的综合加固方案。坝基处理的主要对象是建基面及以里一定深度发育的f2、f5、f8断层及受裂缝影响的Ⅳ2级岩体、高程1680.00m以上煌斑岩脉（X），其次为层间挤压错动带（f2断层）、小断层等软弱结构面等。高程1885.00～1800.00m间建基面出露的砂板岩属弱卸荷的Ⅳ2级和Ⅲ2级岩体，采用混凝土垫座置换处理；在高程1800.00～1730.00m间，f5、f8断层在拱端及附近出露，采用明挖回填混凝土，置换掉f8断层和f5断层，并与上部高程的混凝土垫座相结合。坝基深层加固采用左岸山体内高程1885.00m、1829.00m、1785.00m、1730.00m、1670.00m布置的5层洞室，每层洞室布置有主通道、次通道、帷幕灌浆平洞及坝基排水洞、固结灌浆洞及抗力体排水洞、抗剪传力洞（兼固结灌浆洞）以及f5断层、煌斑岩脉（X）网格置换洞。f5、f8断层和煌斑岩脉均为山体内的顺坡结构面，两者之间楔形岩体，受断层、岩脉及其影响带影响，卸荷裂隙发育，岩级多为Ⅲ2与Ⅳ2，采用在抗力体一定范围布设多层锚索进行加固。

1.3.3　深孔固结与帷幕灌浆技术

1.3.3.1　拱坝坝基无盖重固结灌浆和加强灌浆

特高拱坝坝基宽度较大、固结灌浆孔深，分布范围广，使得基础及两岸坝肩固结灌浆工作量大，分多序完成钻灌，常规有盖重固结灌浆需占用较多的直线工期，与基础混凝土薄层快速上升施工的要求矛盾很大。基于此，目前有代表性的特高拱坝工程都研究采用了无盖重固结灌浆加有盖重加强固结灌浆，无盖重固结灌浆在混凝土浇筑之前完成，在混凝土达到要求的盖重厚度后利用混凝土层间间歇期分多次进出仓面完成有盖重灌浆，这样利用了部分混凝土间歇时间，占用混凝土施工直线工期较“一进一出”少，对防止混凝土裂缝，加快混凝土施工进度更加有利。

拱坝河床坝段固结灌浆采用无盖重灌浆加0～5m有盖重加强灌浆。即在大坝混凝土浇筑前，对坝基范围内的固结灌浆采用无盖重灌浆；在坝体混凝土满足盖重厚度不小于7.5m，相邻坝段浇筑高度不小于6.0m，且混凝土龄期达到7d（设计强度值达到15MPa以上）后，再在混凝土仓面上钻孔对基岩浅表5m范围内进行有盖重加强灌浆。岸坡坝段先进行无盖重灌浆，对浅表0～5m的岩体在无盖重固结灌浆孔间重新钻孔，采用引管至坝后贴角平台或其他合适部位，须待其上部坝体浇筑高度大于30m，且当相应坝段的横缝接缝灌浆结束3d后，开始对0～5m段进行引管有盖重加强固结灌浆。

这种灌浆方式已在大多数特高拱坝坝基固结灌浆施工中得到应用。比如，小湾拱坝原设计为有盖重固结灌浆，经过几个坝段的施工后将灌浆方案改为无盖重固结灌浆加引管有盖重灌浆方式；溪洛渡拱坝13～19号河床坝段采用有盖重固结灌浆，利用间歇期多次进出仓面完成钻灌，6～12号、20～22号缓坡坝段采用无盖重加局部引管有盖重固结灌浆，其他陡坡坝段均采用无盖重加引管有盖重固结灌浆；锦屏一级拱坝坝基河床坝段采用无盖重加0～5m有盖重加强固结灌浆，5～11号岸坡坝段采用了无盖重加引管有盖重浅层固结灌浆。

1.3.3.2　特高拱坝深孔帷幕灌浆施工技术

拱坝坝基帷幕灌浆在不同高程的多层灌浆平洞内进行。按照帷幕灌浆设计布置，一般各层平洞主帷幕深入下层帷幕灌浆平洞以下10m左右，各层主帷幕间采用搭接帷幕形式进行衔接。

主帷幕工程量大，钻孔深度大（锦屏大坝帷幕孔最大深度达171m），灌浆压力大（锦屏大坝灌浆压力达6.5MPa），施工难度大，工期较紧。深孔帷幕灌浆主要采用“孔口封闭、孔内循环、自上而下分段灌浆”的方式灌浆。拱坝的搭接帷幕一般工程量较大，工期较紧；灌浆压力较高，仰孔较多，封孔难度大。

（1）搭接帷幕一般与主帷幕交叉施工，先施工底板的第一排孔，再由侧墙最低处一排向侧墙最高处一排推进。这样既遵循了灌浆由低向高的原则，又打破了常规洞室按环向分序加密施工的规律，在确保施工质量的前提下加快了施工进度。

（2）研发了实用新型的灌浆阻塞器，使其进浆管路及射浆管与阻塞器相互独立，起塞、下塞、阻塞更容易。

（3）采用“循环式”方法对仰孔进行封孔。

1.3.4　大坝混凝土快速施工技术

影响高拱坝混凝土施工进度的因素很多，要实现高拱坝又好又快浇筑，必须从混凝土浇筑的各个影响环节入手，抓住影响大坝混凝土浇筑的主要矛盾着力解决，从而达到在满足各项约束条件的前提下，加快混凝土浇筑进度的目的。

1.3.4.1　混凝土浇筑设备配套

高拱坝浇筑设备配置主要包括缆机布置、辅助浇筑设备布置和仓面作业设备配套等。

高拱坝混凝土浇筑主要依靠缆机垂直入仓，缆机布置数量一般结合工程经验和依靠计算确定，计算机仿真验证。由于仿真研究不能充分考虑施工机械的状态变化及机械参数的随机性和缆机浇筑时的相互干扰问题等，仿真结果往往较实际偏于理想。因此，在缆机布置数量上要充分考虑缆机运行干扰大、影响因素多的特点，综合各种不利因素，保守确定缆机数量。溪洛渡、小湾和锦屏一级高拱坝在施工阶段都由于各种原因，增加了1台缆机。

大坝辅助浇筑设备一般采用固定式塔机，布置在坝前后，辅助吊运。小湾、溪洛渡和锦屏一级拱坝在施工前期均在坝上下游布置有固定式塔机辅助吊运。由于地形限制，辅助浇筑设备一般均布置在河床坝段和两岸低高程部位，其作用发挥受到局限。

仓内设备根据缆机数量配制，一般情况下每一台缆机配备1台平仓机与1台振捣车。

1.3.4.2　合理的浇筑层厚

太多的浇筑分层会影响大坝上升速度，实际施工中，常采用加大浇筑层厚度减少分层数量来加快大坝进度。大多数工程混凝土浇筑一般采用基础约束区分层厚1.5m，脱离基础约束区分层厚3.0m，间歇期5～14d，也有一些工程通过科学论证，现场试验验证，优化了浇筑分层，实现了大坝快速施工的目的。

二滩水电工程通过分析论证，将基础约束区混凝土分层厚度调整为3m，其余区域分层厚3.0m；构皮滩大坝仅河床坝段基础强约束区（高9m）采用1.5m分层，岸坡等其余坝段均按3.0m分层；锦屏一级拱坝在河床坝段0.2L（L为浇筑块长边的最大长度）高度范围（高13.5m）采用1.5m分层，岸坡坝段、孔口周边强约束区采用3.0m分层，非约束区大量采用了4.5m分层，从而减少了浇筑仓数量，减少了总的间歇时间、层面水平缝处理的工作量和立模次数，加快了大坝上升速度。

成功实例表明，加大混凝土浇筑分层厚度是加快大坝混凝土浇筑进度的直接手段，效益显著。但加大混凝土分层厚度，需要从混凝土温度控制、温度应力、施工技术等多方面论证其可行性。

1.3.4.3　提高缆机群联合浇筑效率

特高拱坝中下部仓面面积较大，为了减少混凝土坯层的覆盖时间，确保大仓位的混凝土浇筑质量，多采用缆机群分区、分条带、平铺法浇筑。通过已建、在建的高拱坝的施工探索，已经形成了比较完善的缆机入仓技术。

（1）单仓混凝土平铺法施工。单仓采用多台缆机浇筑时，仓内需配置较多平仓振捣设备，采用分区、分条带平铺的浇筑工艺，仓号的分区根据缆机投入数量确定。单仓多台缆机浇筑时，要规范平仓、下料、振捣工艺，加强仓面协调，减小仓内设备干扰。

（2）无间隙转仓浇筑。无间歇转仓技术是从小湾拱坝开始探索应用的浇筑技术，即浇筑仓收仓前退出的缆机逐台及时投入到下一待浇仓进行浇筑，尽量缩短缆机转仓的间歇时间，做到仓号之间无缝交接，连续浇筑。为达到无间隙转仓，一般仓位安排时考虑缆机群按顺序布置，原则上不互相跨越，位置固定。一个仓位在使用多台台缆机浇筑时，用一台缆机为下一个计划仓配制资源，下一浇筑仓的资源配置在上一仓收仓前完成，然后上一仓逐步收仓，多台缆机依次退出并依次投入下一仓进行浇筑。收仓面的控制决定缆机退出的顺序及退出时间，是无间隙转仓的关键环节。小湾大坝工程采用无间隙转仓技术，日平均强度为6313.5m3/d，日最高强度为7019m3/d，实现了连续、高强度混凝土浇筑。

（3）双（多）仓套浇。随着拱坝高程逐渐上升，可浇筑坝段数量增多，仓位面积逐渐减小，单仓浇筑强度呈下降趋势，必须实行双仓或多仓同时浇筑，需要通过合理选仓，按照缆机所在位置合理分工实现多台缆机同时浇筑多个仓位的要求。

双仓浇筑有3种情况：①两个坝段完全错开的双仓浇筑，多为一个中间坝段和一个岸坡坝段，不共用缆机，每个仓号的缆机数量按照仓号面积确定；②两个仓位部分重叠的双仓浇筑，根据重合部分面积的大小，决定共用缆机的数量，仓面的分区可按照本仓共用缆机＋本仓非共用缆机数确定，对于非公用区的浇筑，与单仓浇筑的方法相同，共用区的浇筑方法同重合仓号的浇筑方法相同；③两个仓完全平行的、浇筑区域大致重合的双仓浇筑，浇筑时可将2仓作为1仓来看待，单仓自上游向下游分多区，每台缆机控制1个区域，2个仓交替下料，仓内工艺同单仓的浇筑。

两个以上的多仓同时浇筑，能够充分利用已有的缆机，保证大坝高强度均匀上升，减少了缆机大车移动，提高了缆机的利用率。两个以上仓号同时浇筑，要科学调度合理排仓，是目前高拱坝混凝土施工的必须技术。

1.3.5　混凝土温度控制技术

特高拱坝坝体混凝土具有强度等级高，胶凝材料用量大的特点，且特高拱坝坝体厚、通仓浇筑面积大且为窄长块体，混凝土温降过程缓慢，内外温差引起的内部约束时间长；陡坡坝段多，基岩和坝体孔口约束区较多，基础温差控制要求严。对于拱坝而言，由于受坝体自由高度的限制，下部已封拱后的坝体对上部自由坝块形成较强的拱向约束；拱坝混凝土大多高掺粉煤灰，混凝土发热较慢，早期最高温度控制相对容易，而后期发热量大导致二期冷却温降幅度增大。另外，由于施工能力的提高，大坝浇筑进度相对较快，冷却速度加快，冷却水温相对较低。这些大坝设计和施工上的特点均对高拱坝的温度控制产生不利的影响，使得坝体混凝土温控防裂难度大，技术复杂。

为减小温度应力，防止或减少拱坝裂缝的产生，除采用更加严格的温控标准外，从原材料、混凝土配合比、拌和、运输、入仓浇筑、冷却通水、保温养护等环节采取一系列温控措施，减少水化热温升，减小温差，是混凝土温控防裂的主要途径，其中配制高性能混凝土、加强通水冷却在拱坝温控防裂措施中的作用尤其突出。

1.3.5.1　配制高性能混凝土

高拱坝混凝土应满足强度、抗冻抗渗和耐久性能的要求。通过优选原材料、优化混凝土配合比，使拱坝混凝土具有“高强度、高极限拉伸值、低水化热、温升慢、中等弹模、微膨胀不收缩”的理想性能，对提高混凝土防裂能力尤为重要。

根据坝体应力分布并结合坝身孔口等建筑物对混凝土强度的要求，高拱坝的混凝土设计强度等级一般为C25～C40，配合比设计一般采用180d龄期，掺加30%以上的优质粉煤灰，严格规定混凝土的用水量和水胶比，以提高混凝土的耐久性能。小湾、溪洛渡和锦屏一级等特高拱坝的混凝土强度等级均进行分区设计，坝基一定高程范围主受力区及孔口一定范围为A区采用C180 40，脱离基础约束区的弱约束区为B区采用C180 35、其余区域为C区采用C180 30，混凝土粉煤灰掺量不小于30%，设计龄期均采用180d。

高掺粉煤灰并采用180d龄期后，减少了水泥用量，相应减小了水泥水化热温升，减小了混凝土早期弹模，且混凝土后期强度有保证，对大坝混凝土防裂有利。

1.3.5.2　严格的温差标准

温差标准包括基础温差、上下层温差和内外温差，其中基础温差是温度控制的重点。国内已建、在建的几个高拱坝（二滩、拉西瓦、小湾、锦屏一级、溪洛渡）的温控标准见表1.4-1。从表中可以看出，各拱坝约束区的温控标准与水利行业规范规定［12］和电力行业规范规定［1］的低值基本相当，脱离基础约束区后二滩和拉西瓦拱坝自由区的温控标准比较宽松，而小湾和溪洛渡拱坝自由区的温控标准则要严于约束区，锦屏一级拱坝自由区的温控标准与约束区相当。

二滩和拉西瓦拱坝脱离约束区后混凝土裂缝较少，小湾拱坝自由区早期温差标准曾按20℃控制，出现贯穿性裂缝后，按照10～13℃控制，裂缝数量大大减少，锦屏一级拱坝和溪洛渡拱坝受小湾拱坝的影响，分别按照14℃和11～13℃控制，脱离基础约束区后的混凝土裂缝也较少，说明温差标准的制定是成功的。

1.3.5.3　人工冷却

拱坝混凝土施工过程中，在坝体中埋设大量的冷却水管进行人工通水冷却，这种技术已经成为解决大坝混凝土水化热引起的温度应力和按期达到设计要求的封拱温度必须采取的技术措施。通过二滩、小湾水电工程的探索总结，人工通水冷却采用了朱伯芳院士提出的“小温差、早冷却、缓慢冷却”的混凝土通水冷却理论，整个通水时段都分一期、中期、二期三个阶段进行，每个阶段又细化划分为控温、降温等多个连续不间断的小阶段，不同阶段采取不同的通水要求和目标，精细控制单个仓块降温速率，使每个坝段按照温度梯度要求缓慢均匀下降，溪洛渡大坝分期冷却降温过程见图1.3-1。

精细化、动态的人工冷却技术需要准确地了解混凝土内部的真实温度，但温度量测、测温及通水流量控制和变换流向需用大量的人工，且人工监测、记录、数据采集的及时性、准确性不高，与混凝土拱坝对温控的严格要求不相匹配。针对过去大坝通水冷却监测方式的缺陷而研发的大坝混凝土通水冷却数据采集系统，改变了以往大坝冷却通水手工监测和记录的管理方式，实现了温度和流量采集的标准化和自动化，使数据采集及时可靠，提高了大坝混凝土温控的施工效率和通水冷却的管理水平。

这些精细、前沿的通水冷却技术已应用于溪洛渡、锦屏一级等高拱坝混凝土施工中，经过近5年左右的工程实践和不断总结优化，实施效果良好，大大提高了混凝土抗裂安全度，并推动高拱坝混凝土人工冷却进入到了精细化、动态控制、自动控制的时代。

1.3.5.4　全年全面保温

保温养护是大体积混凝土施工的关键环节，其目的是降低大体积混凝土浇筑块的内外温差和混凝土浇筑块体内部温降速度，使大体积混凝土内外形成一个相对平稳、均匀的温度场，减小混凝土内部温度应力，防止或控制温度表面裂缝。

朱伯芳院士认为，在严格控制基础温差、做好水平浇筑层面和接缝面的短期表面保护基础上，做好上下游表面的长期表面保护，就能够防止裂缝的出现［17］。三峡水利枢纽三期工程为有效防止大坝上、下游面产生裂缝，在大坝上、下游面粘贴苯板保温，上游面采用厚5cm苯板，跟贴时间低温季节按不大于5d控制，高温季节按不小于7d控制；下游面采用厚3cm苯板滞后一个浇筑层保温。大坝上游面保温效果试验测试结果表明：气温在14～35℃范围，温度变幅21℃，气温2h变幅最大值为6.8℃，聚苯乙烯保温板内部温度在23.8～24.4℃之间，温度变幅0.6℃，连续2个测点变化0.3℃，5cm保温板内部基本上保持相对恒温、恒湿状态。2004—2006年组织的保温效果和裂缝联合检查共检查了坝上下游1142m2，未发现一条裂缝。三峡水利枢纽工程后，对于大坝永久外露面的长期保温作为温控防裂的重要环节受到了足够的重视，已不局限于低温时段保温。

小湾、溪洛渡和锦屏一级特高拱坝大坝上下游永久外露面均采用全年保温，保温板在拆模后即跟进粘贴。小湾、溪洛渡上游面和基础强约束区采用5cm保温板，下游面采用厚3cm保温板；锦屏采用上下游坝面全部外露面均采用5cm聚苯乙烯保温板，并要求拆模后24h内粘贴完毕，苯板间隙进行勾缝，冬季还要采用保温模板。上游面水下部分保温板一般不拆除，仅在蓄水前拆除裂缝检查区域苯板。下游面苯板在分阶段验收前分层逐步拆除，拆除均不允许在冬季进行。

仓面的临时保温一般采用厚3～5cm的保温被，小湾和溪洛渡拱坝要求在气温骤降和低温时段采用仓面保温，横缝立面采用厚5cm聚苯乙烯保温卷材贴紧横缝面保温。锦屏昼夜温差大，仓面临时保温全年执行，收仓后即覆盖5cm保温被直到冲毛作业，冲毛后又恢复覆盖直至上层浇筑前。

夏季仓面临时保温能够持续保持混凝土表面湿润，减小混凝土表面内外温差，能有效减小混凝土与外界气温热交换，收仓后或浇筑期间临时保温，仓面防裂效果明显。

1.3.6　坝体全年接缝灌浆

在高拱坝施工期间，受坝体悬臂最大自由高度限制，单个坝段上升到允许的最大悬臂高度前需等到下部坝体完成接缝灌浆将坝体胶结成整体后，坝段才能继续上升。同时，由于高拱坝高度大，一般采用分期蓄水，在大坝蓄水前也必须通过接缝灌浆将坝段连成整体，以使蓄水位以下坝体整体承受荷载，有效传递荷载至两岸坝肩。因此，接缝灌浆是拱坝施工中一个重要环节，不但影响大坝上升速度，也制约大坝蓄水、度汛等主要工程节点。

近年来随着温控技术的发展，通过二冷能够使灌区在4个月的龄期内冷却至封拱温度，只要灌区最上面的浇筑层的混凝土龄期达到了4个月即可接缝灌浆，这样，坝体均匀上升，接缝灌浆不受季节影响全年连续施工，不但降低了接缝灌浆强度，接缝灌浆进度也能够保证大坝连续上升。特高拱坝一般要求低温封拱，需要采取低温水冷方式将温度在短时间内降至封拱温度，降温幅度大、而坝体上升速度快，必须注意每个冷却区与未冷区之间的温度梯度和温度应力。目前完工的几个特高拱坝，对于接缝灌浆区与上层未灌区的温度控制进行了精细划分和控制，除了灌浆区，上部设置了同冷区、过渡区和盖重区并同步进行温度控制，保证接缝灌浆时上部各区与灌浆区形成合适的温度梯度。实践证明这种方式，灌区与上部各区相互间的温度梯度均匀，温降历时较长，温度梯度小，有效地防止了温度裂缝的发生。

锦屏一级拱坝混凝土温度梯度控制见图1.3-2，从图1.3-2中可以看出，从Tm到Td温降历时长，灌浆区到上部盖重区之间的温度梯度很小。