“无缝”交响曲——写在三峡蓄水156米之际

　　由于水泥水化热的作用，水泥加水及其它骨料混合拌制成混凝土，必然先升温，待达到一定的温度后冷缩，致使混凝土可能因温度应力出现裂缝。主要有三种原因：1、混凝土浇筑初期，产生大量的水化热，由于混凝土是热的不良导体，水化热积聚在混凝土内部不易散发，常使混凝土内部温度上升，而混凝土表面温度为室外温度，这就形成了内外温差，这种内外温差在混凝土凝结初期产生的拉应力当超过混凝土抗压强度时，就会导致混凝土裂缝；2、在拆模以后，因气温骤降等原因引起混凝土表面温度降低过快，也会导致裂缝产生；3、当混凝土达到最高温度后，热量逐渐散发而达到使用温度或最低温度，与最高温度差值所形成的温差，在基础部位同样导致裂缝。

　　三峡工程混凝土浇筑需求量之巨大为世界之最，高强度施工贯穿始终。即使在夏季高温季节，混凝土施工也得照常进行。向裂缝挑战，成为三峡工程大坝浇筑主攻目标。防止大坝因温度应力出现危害性裂缝，是三峡工程施工尤其是夏季施工必须关注的关键技术，更何况要实现比原计划提前8个月浇筑到顶的目标，需要实现高强度快速浇筑，混凝土温度控制的第一道关口至关重要。

　　第一乐章：二次风冷骨料技术把住第一关

　　国内外常规的混凝土预冷技术为水冷骨料加上风冷保温，最后加片冰拌和混凝土，俗称“三冷法”。然而，不可避免带来的问题是，占地面积大，工艺环节多，运行操作复杂，冷量损耗大，材料出口温度不稳定，且工程投资大，运行费用高，还会产生危害环境的废水。三峡工程夏季高峰时低温混凝土生产强度每小时1720立方米，骨料平均温度高达28度多，而温控要求生产7度的低温混凝土，这意味着四种骨料的冷却终温必须达到0度左右。如此之大的生产强度和温差幅度，若采用“三冷法”，需要很大的场地，需要很复杂的工艺。这在地处山区、施工场地狭窄的三峡工地不仅不经济，还几乎无法实施。

　　据长江委设计院施工制冷专家龙慧文介绍，该院在三峡工程重点项目中研究了“混凝土二次风冷骨料技术”，打破了常规预冷方式，首创了“二次风冷骨料技术”。通过多次试验及实际运用表明，创新的工艺流程产生极为可观的效益：一是利用地面二次筛分所设骨料仓兼作一次冷却仓，将传统的水冷骨料改为风冷骨料，同等生产能力下可减少占地面积80%，又可节约投资，同时无影响环境的废水产生；二是通过上料胶带机将一次风冷后的骨料直接送入二次风冷仓，保证连续生产和连续冷却；三是最后加入片冰拌和混凝土，预冷混凝土温度可稳定地达到7度。

　　混凝土二次风冷骨料技术为国内外首创，与常规技术相比，除占地减少外，还降低能耗31%，减少投资32%，节省运行费用39%。因而，三峡二期工程中节约投资近1亿元，节省运行费1.16亿元。其工艺技术及配套的地面调节风冷仓冷风机等获得一项国家发明专利、两项国家实用新型专利等三项技术专利，其中“混凝土二次风冷骨料技术”获湖北省技术发明一等奖。在三峡工程建设过程中，此项技术改变了以往业内人士认定风冷骨料只能保温且效率低的观点，打破了国内外认定混凝土出机口温度难以达到7度以下的定论，三峡工程低温混凝土出机口温度可达到5度。

　　“三峡混凝土预冷二次风冷骨料工艺”创新成果一鸣惊人，该技术作为一项高效、节能、环保的新技术全面替代了常规混凝土预冷工艺，得以在全国水电建设中全面迅速推广，如继三峡工程之后的龙滩、小湾、构皮滩、彭水、景洪、南水北调中线丹江口大坝加高等国内大中型水电项目，巴基斯坦、埃塞俄比亚、沙特、苏丹等国外工程也相继使用。

　　正是有了混凝土出机口温度过硬的把关技术“打底”，当三峡三期工程加大混凝土连续浇筑量，浇筑层厚由1.5米～2米调整为3米时，高质量地保证了连续浇筑的混凝土用量。

　　第二乐章：控制过程面面俱到

　　混凝土浇筑到位后的温控措施与材料出仓温度控制同等重要，是挑战裂缝的第二道战线。长江设计院技术人员冲出“裂缝无法避免”的传统思维模式，在三峡三期工程中对此从技术保障层面作了较大的改进，其复杂精细程度、周密措施可谓史无前列，正如人们所形容的“像呵护婴儿那样”养护冷热相交的混凝土。

　　据长江设计院施工处副总工程师范五一介绍，在研究措施的过程中，考虑到三期施工浇筑层厚大于二期，防止裂缝的难度加大，于是，分三个思路进行，一是对可能影响温控的各个方面作了全面分析计算，实现混凝土高强度施工温控理论计算水平的突破。如采用有限元仿真分析计算，首次对塔带机、皮带机等设备快速运送混凝土温度回升进行了详细的观测、分析研究，计算出准确的温度回升率；在广泛调研的基础上，对多种材料的保温效果进行计算，提出针对性措施。二是改变传统基础固结灌浆浇筑3米压重混凝土的方式，采用坝基浇筑找平混凝土封闭后进行固结灌浆，避免了低温季节基础薄块出现裂缝的风险，提前进行“无盖重”固结灌浆，形成人造整体基岩，防止坝块长时间间歇而遇寒潮冲击产生裂缝。三是从结构优化创新入手，以适应全年高强度施工。如合理进行浇筑区的分缝分块，减少容易出现裂缝的纵缝；优化混凝土标号，将原来一个浇筑仓中有6～7个混凝土标号简化为最多3种标号；预先对可能出现裂缝部位采取结构措施，如在长间歇面浇筑最后一个坯层（表层）的混凝土中掺入增加抗拉力的聚丙烯纤维，并改进大坝上游面（迎水面）铺设钢筋网的方式，既能减小裂缝风险又大大降低成本。

　　设计人员贯彻长江委设计院倡导的以质量为核心的精细设计理念，计算3米层厚混凝土浇筑时，对可能防范混凝土裂缝的各项温控措施进行了反复研究，实行区别对待的动态措施，制定了极为详细的技术方案。

　　——在摸透塔带机、皮带机运送混凝土温度回升率的前提下，对材料出口温度、浇筑覆盖时间作出硬性规定，并强调做好运输浇筑过程中的遮阳保温工作，把握浇筑时机错开正午时间，同时加强温度监测。

　　——为削减混凝土最高升温，分初、中、后三期冷却，对不同标号的混凝土进行“个性化”通水，如高标号区加密布置冷却水管，在初期实行大流量循环通水；高温季节分别进行初、中期通水，并将初期通水时间延长5～10天，将传统的中期冷却温度降低2度；9月份（入秋后）则初、中期冷却连续进行；其它时间中期通水提前10天开始，越冬温度比原来也降低2度。

　　——在不同部位预见性实行不同保温养护材料。首次将聚苯乙烯泡沫板等定型的新型材料用于三期大坝上、下游永久暴露面进行保温；临时暴露面仍采用原用的聚乙烯塑料卷材外套彩条布作保温材料；在孔口异型部位采用喷液态的聚氨酯保温。良好的保温效果产生扩散作用。目前，国内正在施工的水电工程已借鉴此项技术措施。

　　功夫不负苦心人，区别对待季节、混凝土成分、部位、间歇期，采取不同布置、工艺等措施，尽可能细致入微，整套方案终于取得了良好的回报。

　　第三乐章：人性化管理主动服务

　　向创造无缝大坝目标挺进，是三峡工程参建各方共同的心愿。因此，三期工程实行了一系列特别的管理和监控模式，对直接影响大坝浇筑温度控制的气温、监测温度、间歇期实行预警制度。

　　为此，三峡总公司气象预报中心开通了天气预报短信服务，每天向业主、设计、施工、监理等有关人员发布气象信息，尤其关注高温、气温骤降、降雨、雷电大风预警，以科学安排生产。

　　明确浇筑温度允许值预警要求，当混凝土浇筑升温过快，且连续3个测试点超温实行停仓制度，尤其是初期水化温升过快时，敦促现场采取加大通水量、仓面流水养护、优化配合比等措施。

　　即使在浇筑“黄金期”的低温季节，也要控制住浇筑层层间歇期，区别不同部位制定7～10天不等的预警，使坝体整体均匀薄层连续上升。

　　在通水冷却过程中，监理人员均实行通水口旁站式监理，保证控制温度到位。

　　三峡右岸大坝累计浇筑混凝土400多万立方米，由业主、设计、监理、施工四方组成裂缝检查小组，联合进行检查，同时邀请国务院三峡枢纽工程质量检查专家组工作组住宜昌代表指导并参与检查，迄今未发现裂缝。国务院三峡工程质量检查专家组组长潘家铮院士参加检查后感慨：“四百几十万立方米的混凝土中硬是没有发现一条裂缝。不仅上游面没有，下游面、几千个浇筑仓面也没有；不仅结构性断裂没有，表面、浅层裂缝也没有；不仅宽的裂缝没有，细的、发丝般的裂缝也没有。今天，我们可以宣布，三峡三期工程中所施工的右岸大坝是一座没有裂缝的大坝，是精品工程，三峡建设者们谱写了坝工史上的记录，创造了建筑史上的奇迹！”“这一实践使我们知道，大坝确实可以做到不裂，温控和防裂的理论是正确的。”这发自内心的赞叹声，代表了专家们的心声。

　　裂缝并非攻不可破。找准关键技术的突破口，采取灵活机智的防范措施，多重管理加以保障，勇于自主创新，奇迹诞生于2006年秋天的三峡大坝。这项具有轰动效应的成果在国内外产生了极其深远的影响，它体现了三峡建设者主动创新的潜力可以产生超出预测的能量，它的成功宣告了混凝土施工一个新时代的到来。