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1、水利水电工程地质计算机应用现状与思考摘要：控制和减少混凝土内外温差，使大体积混凝土内外形成比拟均匀的温度场，是防止混凝土温度裂缝的关键。三峡地区冬冷夏热，气温骤降频繁，使得混凝土温控成为经年持续、不断变化和充满挑战的重大课题。右岸厂坝三期工程通过强化、细化各施工环节控制措施，使C9015大坝内部混凝土最高温度控制在普遍低于设计允许值48以下。 关键词：混凝土温控；施工控制；三峡三期工程 控制和减少混凝土内外温差，使大体积混凝土内外形成一个稳定、均匀的温度场，是防止混凝土产生温度裂缝的关键。三峡具有季节变化显著、昼夜温差大、气温骤降频繁等气候特点，冬季极端最低气温零下9.8，夏季极端最高气温达4
2、3.9，除冬夏季节之外，其他季节均有多达46次的气温骤降现象。在这样的气候条件下，冬、春、秋三季必须加强混凝土保温，夏季那么要严格控制混凝土温度上升，因此三峡工程的混凝土温度控制是一个经年持续、不断变化和充满挑战的重大课题。 右岸厂坝三期工程在总结二期工程成功经验的根底上，通过成立业主、监理、设计和施工单位等参建四方主要领导为主的温控协调小组，统一部署，细化各环节控制措施，通过建立温控预警及快速反响等制度强化检查和落实，2004年68月做到了R90150#大坝内部混凝土实际最高温度普遍比设计允许值低48，对防止和减少混凝土裂缝具有十分重要的意义。 1混凝土温控设计及控制要求 1.1分层分块及间
3、歇期控制 根据混凝土温控对块体尺寸的一般规律，大体积混凝土施工块体长边一般不宜大于4045m，长边不宜大于短边的4倍，分层厚度一般不超过2m，并应有一定的层间间歇期。右岸厂坝的设计也严格遵循上述要求，设计长宽比最大为3.23，最大长边43m，最小短边13.3m。右岸大坝共21个坝段，其中厂房坝段又分为钢管槽和实体两个坝段，最大宽度为25m；大坝顺流向总宽118m，设两条纵缝，最大块体长度为43m。右岸厂房每个机组段均分为左右两块，顺流向分4个区，最大长边那么小于20m，长宽比均小于2.0，并错缝布置。大坝根底约束区分层厚度为1.01.5m，脱离根底约束区为2.0m；厂房大体积混凝土分层厚度一般
4、为2.0m，上部结构混凝土那么到达了3.0m。为充分利用浇筑层顶面散热，混凝土间歇期夏季一般按710d控制，冬季按59d控制。 1.2根底允许温差 由于大坝基岩的约束性很强，设计根底约束区混凝土温差要求控制在1625之内，浇筑块长边尺寸越大那么要求越严，根底强约束区比弱约束区要少3。 1.3混凝土内部允许最高温度 右岸大坝混凝土标号以C15为主，上游防渗层等部位为C20，厂房那么主要为C25。由于大坝块体较大，温控标准特别是混凝土内部最高温度控制更严，冬季为2427，夏季为3337，根底强约束区加严12；厂房冬季要求不高于2429，夏季不高于3439。 1.4上下层温差 当下层混凝土龄期超过2
5、8d成为老混凝土时，要求控制上、下层温差在连续上升坝体的上下四分之一长边范围内，上层最高平均温度与下层实际平均温度之差不大于17。 1.5特殊部位温控要求 大坝局部存在并缝的部位，并缝前下部混凝土须冷却至坝体稳定温度1618，并缝混凝土须安排在低温季节浇筑；厂房区所设封闭块也要求在低温季节回填，封闭块两侧混凝土龄期必须大于1个月并冷却到20以下；根底填塘、陡坡混凝土浇至相邻基岩面高程附近后，须冷却到与基岩温度相近1820时才能浇筑上部混凝土。 1.6混凝土原材料与配合比 大坝内部C15混凝土限制最大水胶比0.60，其他混凝土一般不大于0.450.50，可以掺入粉煤灰降低水泥用量。粉煤灰要求使用
6、级灰，需水量小于95%，且内部混凝土最大掺量不大于40%，其他混凝土不大于20%25%。水泥出厂控制3d水化热不超过251kJ/kg，7d水化热不超过293kJ/kg，进入拌和楼时水泥温度不超过60。 1.7混凝土出机口温度与浇筑温度 根底约束区混凝土冬季122月采用自然入仓，其它季节采用门塔机入仓时浇筑温度不得超过1214，采用塔带机入仓时，410月浇筑温度不得超过1416，相应的混凝土出机口温度7。脱离根底约束区混凝土浇筑温度1618，相应的混凝土出机口温度分别为14和79，二、三级配混凝土浇筑温度相应加严。 1.8人工冷却 大坝135m以下纵缝需要接缝灌浆，要求按混凝土内部最高温度控制要
7、求及并缝要求进行初期、中期和后期通水冷却；大坝135m以上没有并缝要求的部位进行初期和中期通水，以削减内外温差；厂房封闭块、蜗壳二期混凝土等部位混凝土进行初期通水冷却。 1.9混凝土外表保温 #8226;。 2主要温控措施 2.1混凝土原材料与配合比优化 右岸厂坝使用华新水泥厂和葛洲坝水泥厂中热525#水泥，其3d水化热为209217kJ/kg，7d水化热为276287kJ/kg，使用散装运输直接入罐，水泥入罐温度不超过65。粉煤灰那么使用山东邹县级灰，需水量小于91%，掺量按设计允许最大值即大坝C15内部混凝土掺量40%；使用JG3、ZB-1A等高效减水剂，其减水率均大于18%以上。通过上述
8、优化，四级配大坝C15内部混凝土的用水量降低到了86kg，水泥用量减至94kg，粉煤灰用量63kg。 2.2混凝土出机口温度控制 右岸厂坝由150系统和84系统共4座拌和楼供料，两系统均使用二次风冷和加冰拌和方式生产预冷混凝土。设计中骨料在一次风冷料仓冷却至8左右，在二次风冷料仓拌和楼上冷却至-1.51.0之间，冷却时间均为1h左右，根据需要可同时生产出机口7、10、14的混凝土。在实际生产中，出机口温度合格率一般都控制在95%以上，但有时候混凝土出楼后会出现温度快速上升现象，这主要是因为骨料没有冷透引起。对此，现场一方面加强骨料入仓预冷时间的检查，一方面实施了每班2次砸石测温检查，从而有效地
9、控制了骨料温度。 2.3入仓温度控制 入仓温度的控制重点是加强遮阳保温，并尽可能快速入仓。使用塔带机浇筑时，混凝土直接从拌和楼经供料线运输入仓。由于三期工程供料线最长达1100m，为减少预冷混凝土在运输途中的热量倒灌，在供料线棚顶粘贴聚乙烯苯板等保温材料，并在供料皮带上方两侧增设橡皮裙边以到达隔热保温目的；其次，在开仓前10分钟，用皮带运送冷水以降低皮带温度。上述措施使供料线上的混凝土温度上升降低了12。使用门塔机浇筑时，采用汽车运输。汽车离开拌和楼之前须拉上遮阳篷，到达卸料点后汽车的等待时间一般不超过0.5h，超过1.0h的须先检测温度，如已到达允许的浇筑温度时那么按废料处理，不得入仓；当混
10、凝土温度小于并接近允许值时，必须在仓内进行摊薄处理。 2.4浇筑温度控制 混凝土浇筑温度控制的另一个重点就是仓内浇筑时所采取的措施，主要有： 仓面保温。浇筑坯层振捣完毕后立即覆盖保温被隔热、保温和防晒。三期工程开始时采用3cm厚聚乙烯泡沫为内胆、防雨布为外套的专用保温被，其尺寸一般为1.5m2.0m，根据仓内布料情况人工及时转移铺盖，使用效果较好。由于防雨布易损伤，聚乙烯泡沫下雨时吸水，重量增加较多，操作不便，于是将外套改为防水布，内胆改成了1.2cm厚的橡塑，操作更为方便，也增加了可重复利用次数。实践说明，对面积较大的无钢筋或少钢筋坝块，可在实施大面积或全仓隔热保温的情况下，无需启用仓面喷雾
11、等其他措施，即可确保浇筑温度不超温。仓面保温要注意保温被接头的搭接良好，除下料、振捣部位外的其他范围均应覆盖良好，没有遗漏，并重点做好混凝土接头的覆盖保温。该措施对夏季防雨也十分有利。 仓面喷雾，降低仓面环境温度。根据实测数据，当喷雾的雾化效果较好的情况下，可降低环境温度56。对钢筋密集的厂房仓号，喷雾那么是首选的温控措施。为了减少喷雾过程中多余的水入仓，提高雾化效果，一般应保证喷雾的压力在1015MPa以上，喷雾管尽量设在模板外侧，当喷雾管在仓内时，喷雾管下应设截水槽防止向仓内滴水。 避开高温时段浇筑。夏季上午1000下午500之间为高温时段，现场通常控制在下午600以后开仓，并集中入仓手段
12、，加大混凝土入仓强度，尽量在第二天上午1000之前收仓。 优化资源配置，缩短层间覆盖时间。开仓前根据仓面大小及设备入仓能力，在仓面设计中明确使用台阶法或平浇法。一般仓面面积大于500m2时采取台阶法，以确保层间覆盖时间。大坝钢管坝段等大仓浇筑时，通常配置两台振动臂并辅以34个振动棒，以保证仓内振捣能力。当塔带机入仓时，在条件许可的情况尽可能采用专楼双下料口打料，以提高浇筑强度。 2.5间歇期控制 由于各种原因，实际施工中很难保证所有仓号完全满足设计间歇期要求，个别仓号甚至超过28d。在秋冬季节，大坝混凝土间歇期一般甲块控制在10d以内，乙丙块控制在14d以内，厂房那么以不超过18d为准；在夏季
13、强度降低的情况下，大坝间歇期放宽到了14d，厂房那么放宽到了1825d。当个别仓号间歇期超过28d时，其续浇的两层混凝土按根底约束区混凝土标准从严控制。 2.6初期冷却通水 原那么上，大坝从根底至坝顶，每层均埋设冷却水管；厂房在高程50m以下的大体积混凝土中埋设冷却水管通水冷却，通水流量1820L/min。大坝一般2m及以下升层均埋设单层冷却水管，间距1.5m，使用1吋黑铁管；2m以上埋设双层冷却水管，间距2m，下层为1吋黑铁管，在开仓前紧贴老混凝土面铺设，上层为塑料水管，在浇筑过程中铺设。厂房因为混凝土标号较高，2m及以上均设双层冷却水管，冷却水管间距较大坝相应缩减50cm。低温季节且水温低
14、于16时通江水，高温季节那么通制冷水。制冷水由专用的冷水厂供给，供给干管采用橡塑材料保温，使沿途温度上升降低到了11.5，到达仓面的进水温度控制在1012以内出厂水温由68调整到810以增加产量。冷却水管每组长度不超过200250m，管口按A、B编号，进、出水每天换向一次。冷却通水从开仓时就开始，根底约束区一般通水1015d，脱离根底约束区一般通水710d，厂房高标号区一般通水两周。 2.7外露面保温 #8226;K。摘要：水利水电工程地质开展历程，历经起步、开展、相持和拉开档次等四个阶段，现状以应用普及程度和技术水平来衡量，可以称为两极分化，从整体上来看，落后于其它专业。从不同的角度对此状况
15、进行探讨，认真思考一些实质性问题，也许有些启发。 关键词：水利水电计算机工程地质软件Internet主页 1开展历程 水利水电工程地质计算机应用工作的起点根本上与其它专业同步，初期开展也是有声有色的，经过十多年的努力，伴随着改革开放的主旋律，度过了从起步到开展的初级阶段，进入令人困惑的相持时期，最终还是拉开了档次，走向两极分化，从整体上讲落后于其它专业。十多年的开展历程，可以概括为起步阶段、开展阶段、相持阶段和拉开档次等四个阶段。 1.1起步阶段 八十年代中期，PC-1500袖珍计算机使得最基层的地勘队有幸成为计算机的拥有者。袖珍机用于工程地质水文地质的一些小型计算，物理力学试验资料的分析整理
16、，一些小型的简单图件的绘制等等。许多袖珍计算机的使用者们将自己的经验和成果无私奉献出来，在各类专业技术刊物上登出了大量解决实际问题的源程序，自发地形成了自由软件库。单位和个人的应用程序的交流也比拟随便和自由，这对提高系统内计算机整体应用水平起到了积极的作用。可以这样说，八十年代中期水利水电系统的袖珍计算机热，为系统内的计算机应用培养了人才，锻炼了队伍。 1.2开展阶段 八十年代后期至九十年代初期，随着计算机硬件和软件技术的开展，PC系列微机大量涌入中国市场，国内计算机处理汉字信息技术也进入了实用阶段，中国人应用计算机有了划时代的突破，水利水电工程地质的计算机应用也进入了形势大好的开展阶段。系统
17、内一些领导比拟重视的单位相继组建了工程地质专业的微机室或电算组，装备了一定数量的台式微机，局部地质师转而从事工程地质计算机应用工作，从此有了水利水电工程地质计算机应用的专业队伍。在此期间，工程地质专业计算机应用软件有了很大开展，绘制钻孔柱状图、地质剖面图、等值线图、节理统计图等地质图件亦可到达计算机出图的实用水平；数据库的应用方面，有了一些初步实践和应用规划；在工程地质数值计算方面，将当年在袖珍机上应用较为成熟的一些工程地质计算程序搬到了微机上，并继续开发了一些新的计算程序。总之，这些成果反映出工程地质的计算机应用逐渐进入了实用阶段。 1991年底在长沙首次召开了水利水电工程地质计算机应用交流
18、会，将计算机应用作为水利水电工程地质专业的一项应用技术提高到了可以召开专门会议的重视程度，也是对当时一些人曾认为计算机在工程地质专业中没有多大用处的正面答复，是对本行业计算机应用工作的一次总结。 1.3“相持阶段 这个阶段大至为1992年到1995年期间，此期间的硬件已从286、386档次迅速更新换代到486和Pentium系列；各类编程工具、制图平台、数据库平台等等，功能越来越强大，Windows系统走向成熟。水利水电工程地质专业的计算机应用自然也有了新的开展，主要表现在绘制钻孔柱状图作了一些版本更新，或与数据库的结合方面有些新进展，剖面图方面可以利用数据库和数据文件在AutoCAD环境下处
19、理复杂地形、断层构造、非钻孔控制的地质剖面等问题，到达了推广应用的水平。在探讨三维地质模型于计算机上的实现亦有些新进展，但离实用水平还有相当距离。就整体应用水平而言，根本上没有更为可以宣扬的重大突破，在此称之为“相持或“稳定阶段,当然并不一定很适宜。社会不希望动乱，科学技术处于稳定状态就等于停滞不前，那可不是我们所希望的。 鉴于“相持阶段存在的问题，1995年11月在武汉召开了第二次全国水利水电工程地质计算机应用技术交流会，参会单位演示了自行开发的专业应用软件，进行了自由软件的交流。会议就地质计算机应用及软件开发中多年来一直困扰开发者和用户的标准化、通用性等问题展开了热烈讨论，决定筹建水利水电
20、工程地质计算机应用技术协作网以下简称协作网，以利于加强交流，试图寻找出一条共同开展的新路。 1.4拉开档次阶段 这个阶段大致从1996年至今。水利水电系统的工程地质计算机应用开展很不平衡，经过起步、开展、相持阶段之后，迅速拉开档次就成为必然结果。主要表现在水平高的单位已经建立起了勘测系统的Intranet，可以与分散的地质队实现远程网络通讯，交换工程及管理信息，计算机出图率可达80%以上，地质报告的编写、地质资料的分析整理等等均已到达计算机化。但一些进展缓慢的地方设计院的勘测单位，还有地质计算机出图率为零的，或最多只能出钻孔柱状图。也有少数甲级大院似乎也才刚刚起步，大多数地质师不会熟练操作计算
21、机或水平较低，如此技术水平，当然远远不能适应现代化建设的需要。 这个阶段我们在行业管理方面做了一些力所能及的工作，由水利部水利水电规划设计总院牵头，组建了协作网筹建组，出版发行?工程地质计算机应用?内部交流季刊；投入局部资金开发出?水利水电工程地质标准图例库?软件，该软件以最新批准出版的中华人民共和国行业标准?水利水电工程制图标准(SL73-95)?中的勘测图图例为主，并收入与该标准不重复的局部补充图例。此软件已免费发送水利水电勘测系统各单位试用。 以上阶段的划分仅是一个大概，并无严格界线。2现状分析 回忆十多年来的计算机热，开展阶段许多单位建立起了地质计算机室组，相持阶段根本上没有什么起色，
22、拉开档次阶段产生了技术进步上的两极分化。这种现象决不是偶然的，细分析会发现它与社会开展阶段是一致的。在起步和开展阶段，方案经济占主导地位，各勘测单位在方案体制下运作，具有较好的协调性和同步性，这是方案的优势。相持阶段正是方案向市场名正言顺的过渡，一些单位抓经济效益比抓技术进步来得更快、更有吸引力，也更显政绩，对技术进步的投入放缓甚至停止投入，当然就不会有什么起色。进入拉开档次阶段，那么充分显示出了各单位的综合实力，包括交通、煤炭、电力等行业部门都有工程地质专业，鉴于水利水电工程建设的特殊性和复杂性，使得水利水电工程地质又是所有这些不同行业的工程地质专业中涉及面最广声望最高问题最复杂任务最艰巨的
23、专业，这是众所周知毋庸置疑的。水利水电工程地质计算机应用具有广阔的开展前景，无论是数值计算、数据库应用，还是专家系统、网络系统，都大有用武之地；特别是工程地质制图(主要指三维问题)，可以说是所有专业计算机制图技术中最为复杂难度最大的，堪称计算机图形学中的世界性难题，很需要我们的地质计算机人员去探索研究。 水利水电勘测行业的计算机应用开展不平衡，档次拉开，这是我们不愿看到的局面，但它又是客观实际的反映，是市场经济开展的必然。社会主义的本质是最终实现共同富裕，但在开展过程中允许一局部人先富起来。同样，我们当然希望技术进步在全行业中都能与时代同步，但实际上又不可能，档次拉开就有其顺理成章的现实合理性
24、。我们这些年一再强调练好内功、加强管理、走向市场、参与竞争，其中的技术进步是重要根底。遗憾的是一些勘测设计单位的领导看不到或不去看到这些问题的实质，从上到下重设计轻勘测的状况多年来没有什么改观，勘测专业技术落后就成为不争的事实。 然而，分析现状产生的原因，企业化过渡进程中的不适应性、眼前利益与长远开展的矛盾性、旧的管理制度与新的运作机制的协调性，似乎越理越复杂，越分析越使人困惑无奈。然而，又是然而，当我们善于将复杂问题简单化的时候，问题就十清楚显化了。为什么一些单位在同样的大环境下能够走在时代的前列，只要进行认真的调查研究，都可以得出一个常识性的结论：人才。 一个单位的领导对科学技术的开展熟视
25、无睹，不支持此项工作，缺领导人才！没有开展规划，缺智谋人才；开展规划搞得不好，不能组织有效的实施，缺组织管理人才；软件与硬件系统运转不灵，不能发挥效益，缺应用专业与计算机相结合的复合型人才；总之，一句话：缺人才。竞争的实质是人才的竞争，那些缺人才，或不用真正的人才，或用不好人才的企业必将被市场经济所淘汰！ 1998年，在各类媒体上露脸最多也是目前最时髦的词：知识经济。知识经济的根底是信息技术，人类社会进入了信息时代，然而，我们还在补工业时代的课。机遇与挑战同在，业界一再惊呼，我们没有赶上工业文明，决不能与信息文明失之交臂，如此千载难逢的机遇一旦失去，知识经济当然也就是空中楼阁。 3问题探讨 我
26、们撇开以上现状分析中的种种体制与现实方面的原因，单从行业管理与应用技术的角度来看，仍然是两大类问题，一是硬件，二是软件，其组合后的情况就更多了。各勘测单位对此两大类问题的态度差异较大，极端情况是对硬件软件都不以为然，一般情况是重硬件轻软件、重配置轻发挥效益、重开发轻应用、或重应用轻开发、普及与提高不能兼顾、生产与科研不能并举等等。 软件方面的问题更多一些。多年来，专业应用软件分散、标准化程度低，各自为政，很少沟通与交流。水利水电勘测系统的专业软件没有进行过规模性的投入和开发，更没有正规的开发商或软件组织来研究到底我们应该开发什么样的软件，上什么档次，以什么为标准，当然也就不具备象样的商业意义上
27、的软件产品。在行业管理方面，一些规划设计方案难以实施，投入不够，管理不力，或管理困难。 工程地质软件到底向何处去?这一长期困惑我们的疑难命题，随着勘测设计市场化进程的加快，冲突与矛盾将更加复杂化。新机制在落后的技术根底上运作，对于进入市场竞争是极为不利的，而技术的革命性进步又要面对尚在过渡中的管理机制的约束，这种进步更将步履维艰。专业软件的开发需要大量投入，谁来投入？谁来组织、研究、系统分析、总体设计？谁来实施？组建协作网的目的之一，也是想探讨一条开展之路，希望各单位在共同利益的根底上打破封闭状况，建立良好的沟通渠道，走向开放联合，更有效地利用有限的资金，联合优秀人才，共同投入开发本专业的通用
28、标准软件，推动本行业的技术进步。然而，协作网这样一种松散的专业技术性质的群众组织，不具备任何约束效力，完全是一种自愿合作的运作机制，能否完成这一历史使命，有待于实践去检验。 近年来，我们探讨的另一条路就是自由软件之路。根据本系统的实际情况，我们建议广阔地质计算机爱好者们将自己开发的不能形成商品的软件奉献出来广泛进行交流，得到了积极响应。我们将继续倡导这一沟通交流方式，尽可能创造条件使编程者的劳动得到本行业本专业的认可，进而得到社会的认可。 协作网在软件开发方面的原那么是：支持根底软件和标准软件的开发，制定标准，研究探讨专业性强难度大的软件。尽管硬件频繁换代，软件疯狂升级，但多是操作系统、文字处
29、理系列软件、工具软件、数据库平台、制图平台等，这些平台对于根本符合流行操作系统和编程工具的各专业性应用软件，均具有单向兼容性，因此，专业应用的根底性和标准化软件具有相对长期稳定的实际意义，不会象那些以商业营利为目的的软件随时淘汰随时升级。显然，开发根底软件和标准软件的意义是长远的，迟早要投入的。 结语 水利水电工程地质专业在水利水电工程建设中占有十分重要的位置，但多年来，重设计轻勘测成为“正常现象，工程地质专业的计算机应用整体上落后于其它专业就成为不争的事实。长此下去，待我们猛然醒过来感到工程地质专业拖了工程建设的后退的时候，肯定会象错过文艺复兴，没赶上工业文明一样悔之不及。与其如此，难道不值得令我们认真思考一番吗?工欲善其事，必先利其器。计算机技术在工程地质中的应用应该加速开展了。 文献: 1陈祖安、邹小安、韦港，水利水电工程地质计算机应用概述与规划设想,水利水电工程地质1995.1期