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水 利 学 报

２０２２年 ９月 ＳＨＵＩＬＩ ＸＵＥＢＡＯ 第 ５３卷 第 ９期

文章编号：０５５９ － ９３５０（２０２２）０９ － １０２８ － １１

低热水泥碾压混凝土坝适应性智能通水策略研究

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林 鹏 ，李 明 ，刘 科 ，欧阳建树 １，３ ，杨宗立 ，乔 雨 ２
（１．清华大学 水利水电工程系，北京 １０００８４；２．中国三峡建工（集团）有限公司，四川 成都 ６１００００；
３．中国长江三峡集团有限公司 科学技术研究院，北京 １０１１００）
摘要：开展低热水泥碾压混凝土坝的温控特性和适应性智能通水策略研究，对干热河谷环境下大坝优质高效施
工、温控防裂具有重要意义。本文首先分析了低热水泥碾压混凝土的温控防裂难度和挑战，讨论了低热水泥碾压
混凝土在施工期的温度场和应力场计算方法，结合智能通水技术提出了相应的适应性智能通水策略。以乌东德水
电站低热碾压混凝土二道坝的温控防裂为例，基于全坝温度场和应力场模拟，揭示了全坝不同分区温度发展规律
和温度应力特征；通过应用智能通水 ２．０系统，在乌东德二道坝实行分区适应性通水。现场监测与仿真分析结果
对比表明，采用适应性智能通水后最高温度符合率达 １００％，能够较好满足干热河谷环境下适应性温控防裂要求，
大幅简化了施工工艺，提高了效率，电站蓄水过程监测数据显示二道坝安全有保障，研究成果可供同类工程借鉴
参考。
关键词：低热水泥；碾压混凝土；智能通水；适应性温控；乌东德水电站
中图分类号：ＴＶ５４４ ｄｏｉ：１０．１３２４３?ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｘｂ．２０２２０１６８
文献标识码：Ａ

１ 研究背景

碾压混凝土坝具有施工速度快、建设工期短、节省投资等优势，自 １９８０年代建成我国第一座碾
压混凝土重力坝———坑口水电站 ［１］ 以来，碾压混凝土筑坝技术发展迅猛 ［２］ ，在掺合料选择、层间结
合、防渗体系、施工工艺、温度控制、质量检测、智能建造等技术问题上取得长足进展，已成为一种
广泛采用的坝型。近 １０年来，碾压混凝土坝正由 １００ｍ级向 ２００ｍ级跨越 ［３］ ，如龙滩 ［４］ （２１６．５ｍ）、
黄登 ［５］ （２０３．０ｍ）、光照 ［６］ （２００．５ｍ）等一批 ２００ｍ级碾压混凝土重力坝，其温度与温度应力控制问题
更加突出。在筑坝材料多元化，筑坝技术精细化、智能化 ［７ － ８］ 的大趋势下，制定基于全坝不同分区混
凝土换热规律的适应性通水策略，并依托智能通水技术 ［９］ 实现高碾压混凝土坝的精准温度控制，是确
保实现高碾压混凝土坝安全、优质、绿色、低碳智能建造 ［１０ － １１］ 的内在要求。
碾压混凝土坝在筑坝材料特性、建设工艺等方面与常态混凝土坝差异较大。碾压混凝土水泥用
量少且高掺粉煤灰，属于干硬性混凝土，与常态混凝土相比，具有绝热温升低，后期发热量大的特
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点。碾压混凝土的 ９０ｄ龄期极限拉伸值略低 ［１２］ ，一般在（０．６５～０．８０） × １０ ，同时由于所含胶凝材
料更少，碾压混凝土的徐变度一般低于常态混凝土，不利于温控防裂，在冬季及寒潮等条件下易产
生表面裂缝。此外，碾压混凝土普遍采用 薄层铺筑、薄层 碾压、连 续上 升 ［１３］ 的 施 工方 式，入仓过
程冷量损失大。国内外碾压混凝土坝因温度应力导致的开裂现象普遍存在，如加 拿大 的 Ｒｅｖｅｌｓｔｏｋｅ
坝 ［１４］ 虽然采取了通水冷却、表面保温等温控措施，但在 经历 ３个冬 季，拆 除 保温 层 后 发现了不少
表面裂缝；美国 Ｄｗｏｒｋｓｈａｋ坝 ［１５］ 受大坝表层混凝土水泥用量较多、冬季严寒气候等因素影响，在上

收稿日期：２０２２ － ０３ － １２；网络首发日期：２０２２ － ０７ － １５
网络首发地址：ｈｔｔｐｓ：??ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ?ｋｃｍｓ?ｄｅｔａｉｌ?１１．１８８２．ＴＶ．２０２２０７１４．１５４５．００５．ｈｔｍｌ
基金项目：中国长江三峡集团公司科研项目（ＷＤＤ０５７８，ＷＤＤ?０４９０，ＢＨＴ?０８０５）
作者简介：林鹏（１９７２ － ），博士，教授，主要从事水工结构、智能建造及岩石力学与工程研究。Ｅ － ｍａｉｌ：ｃｅｌｉｎｐｅ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ｃｎ
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