三峡工程塑料冷却水管现场试验与研究黎汝潮摘要将塑料水管作为大坝混凝土的冷却水管在国外已得到较广泛的使用，而国内仅在二滩水利枢纽中普遍使用。在三峡工程中进行塑料水管替代黑铁管作为混凝土冷却水管现场试验，分析比较其冷却效果，以便在满足三峡工程实际应用的前提下，寻找合适的塑料管材、施工方法与施工工艺。此次试验表明：三峡工程采用塑料水管代替黑铁管作为坝体冷却水管将在简化施工、进度和温控效果上带来一定效益。关键词塑料水管混凝土冷却试验三峡水利枢纽三峡水利枢纽工程主要由大坝、电站厂房和通航建筑物组成，主体工程混凝土量约28m万m3，其中大坝混凝土量达16m万m3。在混凝土施工过程中，为了满足混凝土温控及接缝灌浆要求，需在大坝混凝土内埋设冷却水管对混凝土进行通水冷却。初步估算，三峡大坝需埋设水管总长达500万m。在国内以往的工程施工中，多埋没直径2.54cm的黑铁管对混凝土坝体通水冷却，施工经验较多，施工方法成熟，水管导热性能好，但水管需要在工地附属加工厂进行加工制作，制作安装不便，且费时较多，接头渗漏或堵管时有发生，材料及制安费用也较高，特别不利于浇筑3m层厚混凝土时层间水管埋设。塑料冷却水管的材料主要特点是铺设省时省力，施工费用较低；本身可弯曲、接头较少；但导热性能不如黑铁管。国外有许多工程都成功地使用了这种水管，国内运用较少，仅在二滩工程大规模采用。1试验目的塑料冷却水管导热性能较差是混凝土大坝埋设塑料冷却水管进行通水冷却的难点。一般来说，在满足通水要求的前提下，冷却水管导热性能越好，管材对通水冷却效果的影响就越小。三峡工程混凝土的导热系数为2.5W/m·℃，二滩拱坝采用的塑料冷却水管的导热系数为0.45～0.50W/m·℃，三峡工地现场采用的铁质冷却水管的导热系数约为16.0w/m·℃。为此，需寻找一种导热性能尽可能接近混凝土热学性能又满足冷却水管施工要求的材料。在长江委设计院对三峡工程采用软冷却水管研究与分析的基础上，开展塑料水管替代黑铁管现场试验研究，通过现场试验来验证塑料冷却水管的技术可行性、经济性和可靠性。结合三峡二期工程实际应用要求，通过对几种塑料水管进行材质性能、接头漏水、水管抗冲击、水管冷却效果及冷却水管在混凝土中埋设工艺试验，验证塑料水管代替黑铁管作为冷却水管在三峡工程使用的可行性；同时，优选出质量和性能较好的塑料水管。2试验方式及时间安排选择攀枝花市塑料厂、贵阳塑料厂、葛洲坝塑料二厂等三厂家生产的塑料水管，长江科学院对其材质热、力学性能指标进行测试后，于1999年1月21日～3月10日在泄17#坝段下块进行试验。试验部位混凝土采用CC-200胎带机运送混凝土入仓浇筑。试验中分别在42.0m、43.5m、45m三个混凝土浇筑层面靠下游分别布置攀枝花塑料厂、贵阳塑料厂、葛洲坝塑料厂生产的塑料水管，各层的上游布置黑铁管。水管的布设间距为1.5×2.0m(垂直×水平)。3试验项目及其试验成果3.1材质性能试验长江科学院对材质的热学性能、力学性能指标测试结果如表1。表1各种材料的热学性能指标及力学性能指标序号类别(生产厂家)外径(mm)壁厚(mm)容重(kg/m3)比热(J/kg·℃)导热系数(W/m·℃)导温系数(m2/h)屈服点拉力P1(kN)屈服强度σ(MPa)破坏内水压力备注1攀枝花塑料厂样品322.00.4720.3白色2贵阳塑料厂样品32322.752.01130950126916830.5080.440.001280.001044.820.893.0白色黑色3葛洲坝塑料厂样品322.0攀枝花管材做了不同温度、不同环向应力下的液压试验，样品试验结果合格，冲击试验中在高度1.5m下，10次均无破裂；贵阳管材冲击试验是选用50kg大骨料和特大骨料从1.5m高度冲击和单粒大骨料(重3.0kg)在1.5m连续两次冲击试件，观察试件的变形情况，均能满足试验规程的控制标准。3.2塑料管及连结接头漏水检查试验分别将三种塑料水管及各类型的连结接头在仓外拼成环形，进水管安装水压计，水压从O.2MPa开始，级数为0.05MPa，每级稳压5min，终压0.4～0.6MPa。每种塑料水管和接头均测试两次。观察各种塑料水管及接头有无漏水现象。攀枝花塑料厂生产的塑料水管接头有直型、肘型和T型三种，采用加热后与水管进行套接式连结；贵阳塑料厂和葛洲坝塑料厂生...
