宿生 涂雨田

【摘要】混凝土面板堆石壩面板裂縫誘發(fā)原因較多，如何有效防裂是長(zhǎng)期困擾施工的難題。受蓄水工期限制，瓊中抽水蓄能電站下庫(kù)大壩面板需在相對(duì)高溫季節(jié)澆筑，對(duì)面板防裂極為不利。結(jié)合工程特點(diǎn)，從提高混凝土抗裂性能、減小內(nèi)外溫差、改善約束條件、做好表面養(yǎng)護(hù)等方面著手，系統(tǒng)采取了各項(xiàng)防裂措施，有效控制了面板裂縫數(shù)量。

【關(guān)鍵詞】瓊中抽水蓄能電站；下庫(kù)；混凝土面板；防裂技術(shù)

1、工程概況

瓊中抽水蓄能電站是海南省首個(gè)抽水蓄能電站，項(xiàng)目位于海南省瓊中縣黎母山鎮(zhèn)境內(nèi)，總裝機(jī)容量600MW。下水庫(kù)壩址以上集雨面積17.51km2，壩址多年平均流量為0.819 m3/s，多年平均徑流量為2583萬(wàn)m3。下水庫(kù)正常蓄水位253.00m，混凝土面板堆石壩壩頂高程為257.00m，壩頂寬度為8.0m，壩軸線長(zhǎng)度336.15m，最大壩高54.0m。大壩上游坡比為1：1.4，壩體自上游至下游依次分為面板、墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、堆石區(qū)、排水區(qū)，周邊縫下設(shè)特殊墊層區(qū)。壩體典型斷面見(jiàn)圖1。混凝土面板厚0.4m，最大斜長(zhǎng)為86.48m，面板分塊寬度為12m和8m，其中寬12m的8塊、寬8m的30塊，共計(jì)38塊。

2、大壩混凝土面板防裂問(wèn)題

混凝土面板是大壩防滲體系的重要組成部分，其形體上厚度很薄，坡向很長(zhǎng)，極易產(chǎn)生裂縫。一旦面板出現(xiàn)貫穿性裂縫，則可能導(dǎo)致大壩漏水，威脅大壩穩(wěn)定安全。

2.1面板裂縫產(chǎn)生原因

面板裂縫一般可分為結(jié)構(gòu)性裂縫和非結(jié)構(gòu)性裂縫。其中，結(jié)構(gòu)性裂縫產(chǎn)生的原因主要包括：壩體后期沉降量大；分期填筑造成的不均勻沉降；墊層料坡面虧坡、壓實(shí)度不夠等。

非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生原因包括：

（1）澆筑完成后養(yǎng)護(hù)不到位，表面失水干燥過(guò)快，由于干縮開(kāi)裂引起混凝土表面裂縫；

（2）澆筑后由于水泥水化熱溫升，混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大，超過(guò)混凝土抗拉能力而引起裂縫；

（3）混凝土后期溫降階段產(chǎn)生的收縮裂縫。

根據(jù)已建工程的經(jīng)驗(yàn)，由溫度應(yīng)力引起的面板混凝土裂縫較為普遍。

2.2面板防裂的不利因素

根據(jù)施工進(jìn)度安排，為滿足按期蓄水要求，本工程大壩面板混凝土計(jì)劃于2016年4月～6月澆筑，根據(jù)工程區(qū)域氣溫統(tǒng)計(jì)資料，該時(shí)段已逐步進(jìn)入高溫季節(jié)（平均溫度在25℃以上）。結(jié)合面板裂縫產(chǎn)生的機(jī)理，外界氣溫條件對(duì)防裂極為不利。

3、面板混凝土防裂控制

結(jié)合本工程特點(diǎn)，面板防裂主要從提高混凝土抗裂性能、減小內(nèi)外溫差、改善面板約束條件、加強(qiáng)表面養(yǎng)護(hù)等方面著手。

3.1提高混凝土抗裂性能

3.1.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)

面板混凝土相關(guān)性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

3.1.2 配合比選用

為提高面板混凝土抗裂性能，工程界一般采用添加優(yōu)質(zhì)粉煤灰、無(wú)機(jī)微膨脹類材料、聚丙烯纖維材料、減縮材料等。針對(duì)工程實(shí)際條件，開(kāi)展了面板混凝土配合比專題試驗(yàn)研究，提出了補(bǔ)償收縮混凝土及纖維混凝土兩種配合比方案，具體見(jiàn)表2。

比較可知，外加劑摻量相同的情況下，纖維材料摻入將增加混凝土用水量，從而增加混凝土膠凝材料總量和水泥用量。

綜合考慮混凝土性能及膠凝材料用量，選擇補(bǔ)償收縮混凝土作為施工配合比，具體見(jiàn)表3。

3.1.3 原材料

混凝土所用原材料各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)均滿足規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)的要求。其中，水電十二局科研所生產(chǎn)的VF防裂劑、NMR高效減水劑、BLY引氣劑在國(guó)內(nèi)梅溪、八都、珊溪等工程中應(yīng)用并取得了較好的防裂效果。

3.1.4 拌合物質(zhì)量控制

（1）加強(qiáng)拌和樓維護(hù)保養(yǎng)，確保稱量準(zhǔn)確，水泥、粉煤灰誤差不超過(guò)±1%，其他不超過(guò)±2%。

（2）在拌和樓附近設(shè)置質(zhì)控室，對(duì)原材料及混凝土拌制質(zhì)量指標(biāo)全過(guò)程檢測(cè)。

（3）及時(shí)運(yùn)輸入倉(cāng)，減少混凝土在運(yùn)輸過(guò)程中的坍落度損失。

3.2 減小內(nèi)外溫差

3.2.1 入倉(cāng)溫度控制

混凝土入倉(cāng)溫度控制在25℃以內(nèi)，并采取以下措施：

（1）在大壩右壩頭建設(shè)混凝土拌合站，距離倉(cāng)面距離在500m以內(nèi)，并在運(yùn)輸車上搭遮陽(yáng)布，減少混凝土運(yùn)輸過(guò)程中的溫升。

（2）降低骨料和水的溫度。砂石料倉(cāng)搭蓋遮陽(yáng)棚，噴灑水霧降溫（砂子除外），并采用底部取料；在拌合用水水箱上增設(shè)遮陽(yáng)布，防止陽(yáng)光直射。

（3）安排技術(shù)人員做好溫度檢測(cè)和記錄，對(duì)每天的原材料溫度、混凝土入倉(cāng)溫度等進(jìn)行檢查，形成有效對(duì)比記錄。

3.2.2 倉(cāng)面氣溫調(diào)節(jié)

（1）根據(jù)外界氣溫特點(diǎn)，混凝土澆筑盡量安排在早晚、夜間及陰天等低溫時(shí)段進(jìn)行。

（2）倉(cāng)面采用噴水霧等措施降低氣溫，振搗后及時(shí)進(jìn)行覆蓋。

（3）采用彩條布對(duì)溜槽進(jìn)行遮蓋，混凝土澆筑完成后及時(shí)覆蓋，防止熱量倒灌。

3.3 改善面板約束條件

面板澆筑完成后，其變形將受到擠壓邊墻坡面的約束，尤其是坡面存在錯(cuò)臺(tái)、平整度差等情況時(shí)，擠壓邊墻對(duì)面板的局部強(qiáng)約束將造成面板開(kāi)裂。為改善面板約束條件，采取了以下措施：

（1）澆筑過(guò)程中及時(shí)切割滑模架上方2m范圍內(nèi)的架立筋，減少面板與擠壓邊墻剛性連接。

（2）在擠壓邊墻表面布置3m×3m方格網(wǎng)測(cè)量，控制坡面平整度在（+5cm、﹣8cm）以內(nèi)，對(duì)擠壓邊墻表面錯(cuò)臺(tái)、平整度超標(biāo)等缺陷進(jìn)行人工修補(bǔ)。

（3）在河床中部沿面板垂直縫部位在擠壓邊墻表面開(kāi)鑿?fù)p，回填預(yù)縮砂漿。

（4）擠壓邊墻表面噴撒二油一砂乳化瀝青（乳化瀝青噴灑用量約1.7kg/㎡），防止面板與擠壓邊墻之間的黏結(jié)。。

3.4 表面養(yǎng)護(hù)

面板混凝土厚度為0.4m，水化熱溫升階段短，溫度峰值出現(xiàn)早。對(duì)面板表面及時(shí)進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，有利于降低表面熱交換系數(shù)，降低溫度沖擊，減緩變形變化，從而減少裂縫的產(chǎn)生。

（1）面板混凝土抹面完成后，表面及時(shí)覆蓋保溫，并進(jìn)行不間斷噴水養(yǎng)護(hù)，對(duì)已干燥而被風(fēng)吹起的養(yǎng)護(hù)毯進(jìn)行重新覆蓋灑水。

（2）做好養(yǎng)護(hù)記錄工作，對(duì)每天的養(yǎng)護(hù)情況進(jìn)行巡查、監(jiān)督、記錄。

3.5 其他措施

3.5.1 壩體填筑質(zhì)量控制

（1）嚴(yán)格按照碾壓試驗(yàn)確定的工藝參數(shù)施工，加強(qiáng)層厚、碾壓變數(shù)及加水量的控制。

（2）做好填筑質(zhì)量檢測(cè)，確保每層壩料的壓實(shí)度滿足要求。

（3）壩體填筑完成經(jīng)至少5個(gè)月的沉降且沉降速率不大于5mm/月后才可進(jìn)行面板施工。

3.5.2 雨天施工措施

工程區(qū)域?yàn)楹Ｑ蠹撅L(fēng)性氣候，在澆筑面板過(guò)程中往往會(huì)遇到強(qiáng)降雨，需加強(qiáng)相應(yīng)施工應(yīng)對(duì)措施：

（1）密切關(guān)注天氣，合理安排施工。暴雨來(lái)臨前2d到3d，不進(jìn)行混凝土施工，對(duì)未達(dá)到強(qiáng)度的混凝土進(jìn)行覆蓋。

（2）暴雨來(lái)臨前，立即停止現(xiàn)場(chǎng)施工，堆放料要做好避雨，防止雨淋、水泡。

（3）澆筑工作面準(zhǔn)備足夠防雨布。澆筑過(guò)程中遇強(qiáng)降雨時(shí)，立即停止?jié)仓⒄谏w倉(cāng)面，盡快將混凝土平倉(cāng)搗實(shí)。

面板防裂效果

在面板混凝土澆筑完成并達(dá)到齡期后，對(duì)面板表面裂縫進(jìn)行了全面檢查，裂縫情況統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表4。

通過(guò)大壩面板裂縫統(tǒng)計(jì)可知，采取了系統(tǒng)的面板防裂措施后，大壩38塊面板共檢測(cè)出6條裂縫，每萬(wàn)㎡面板裂縫數(shù)量?jī)H為2.77條，檢出裂縫均為表面裂縫，實(shí)測(cè)裂縫寬度均小于0.2mm，整體防裂效果較好。

結(jié)語(yǔ)：

由于工期限制，瓊中抽水蓄能電站下水庫(kù)大壩面板需在相對(duì)高溫季節(jié)澆筑，對(duì)大壩面板防裂極為不利。

結(jié)合工程特點(diǎn)，在做好壩體填筑質(zhì)量控制的基礎(chǔ)上，從提高混凝土抗裂性能、減小內(nèi)外溫差、改善面板約束條件、做好表面養(yǎng)護(hù)等方面著手，各項(xiàng)措施運(yùn)用得當(dāng)有效控制了面板裂縫數(shù)量，取得了較好的效果，對(duì)類似工程的施工有較強(qiáng)的借鑒作用。

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