（山西省水利水電工程建設(shè)監(jiān)理有限公司 山西太原030002）

1 工程概況

板澗河水庫(kù)庫(kù)容為3 336 萬(wàn)m3，大壩設(shè)計(jì)為混凝土面板堆石壩，壩頂長(zhǎng)195 m，壩頂寬8 m，壩頂高程與趾板基礎(chǔ)最低高程之間相差85 m，即最大壩高85.0 m，上下游坡均為1∶1.4。其面板共分16 塊，垂直縫間距12 m。面板頂部厚30 cm，底部厚58.2 cm。面板頂與壩頂防浪墻底部相接，底部坐落在趾板上。面板混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，抗?jié)B等級(jí)W10，抗凍等級(jí)F150。

2 面板裂縫成因

面板混凝土裂縫按深度不同，分非結(jié)構(gòu)性裂縫（表層、非貫穿性裂縫）和結(jié)構(gòu)性裂縫（深層、貫穿性裂縫）。非結(jié)構(gòu)性裂縫多由混凝土表面與內(nèi)部應(yīng)力不均而產(chǎn)生的收縮變形所致，結(jié)構(gòu)性裂縫則是由壩體變形、基面約束或外荷載作用導(dǎo)致的剪切破壞。

2.1 非結(jié)構(gòu)性裂縫

非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生原因很多，主要有混凝土原材料比、施工工藝、后期養(yǎng)護(hù)及環(huán)境影響等因素。

1）混凝土原材料。面板混凝土原材料中水泥的體積安定性、粉煤灰的細(xì)度、砂石骨料的級(jí)配及含泥量、外加劑性能以及是否摻有纖維等均會(huì)影響混凝土裂縫的產(chǎn)生。

2）施工工藝。主要包括混凝土拌合時(shí)間、和易性、運(yùn)輸及溜槽（筒）入倉(cāng)過(guò)程中的坍落度損失、振搗情況、滑模提升速度、收面是否及時(shí)等。

3）養(yǎng)護(hù)。包括養(yǎng)護(hù)的方式、養(yǎng)護(hù)的及時(shí)性以及是否存在干濕不均或時(shí)干時(shí)濕的現(xiàn)象。

4）環(huán)境影響。主要有風(fēng)力影響造成的混凝土表面龜裂及因混凝土內(nèi)外溫差過(guò)大而產(chǎn)生拉應(yīng)力的溫度裂縫等。

2.2 結(jié)構(gòu)性裂縫

1）壩體沉降影響。一般壩體主要變形是在施工期（堆筑后6 個(gè)月）和蓄水時(shí)已完成90%以上，而后由壩體長(zhǎng)期引起的變形量卻很小，這是堆石體瞬時(shí)變形的特征[1]。對(duì)于壩體的月沉降率未達(dá)到設(shè)計(jì)要求而因臨時(shí)擋水度汛或其他原因提前澆筑的面板，很容易因壩體的沉降造成面板開(kāi)裂。同樣，因筑壩材料及施工質(zhì)量影響也可能造成壩體局部沉降量異常，進(jìn)而導(dǎo)致面板裂縫。

2）基面對(duì)面板的約束作用?；炷撩姘迥芊褡匀簧炜s，很大程度上受基面的影響。擠壓邊墻上游面的空鼓、破損、凸出或平整度不佳等質(zhì)量問(wèn)題會(huì)增大結(jié)合面的摩擦，形成應(yīng)力集中。此外鋼筋安裝中的架立筋將基面和面板連成一個(gè)整體，澆筑時(shí)若不及時(shí)割除，也勢(shì)必會(huì)增加裂縫產(chǎn)生的可能性。

3）外荷載作用。包括施工期的反向水壓力、上游壓載、面板自重等。

3 防控面板裂縫的工程措施

非結(jié)構(gòu)性裂縫一般出現(xiàn)在面板表層，深度和寬度都十分有限，通常僅對(duì)混凝土的耐久性造成一定影響。相對(duì)而言，結(jié)構(gòu)性裂縫的破壞性要大得多，它不僅會(huì)使水滲入裂縫，增加凍漲破壞，而且會(huì)使內(nèi)部的鋼筋外露，嚴(yán)重降低混凝土耐久性。更為嚴(yán)重的會(huì)形成滲流通道，若不及時(shí)防控，將會(huì)造成面板變形、破損，影響大壩安全運(yùn)行和長(zhǎng)期穩(wěn)定。從工程施工角度，應(yīng)以事前、事中及事后三個(gè)階段全方位、全程進(jìn)行控制。

3.1 事前控制

1）保證壩體填筑質(zhì)量。主堆石區(qū)應(yīng)選用強(qiáng)度達(dá)標(biāo)、巖性均一的巖石，每層攤鋪時(shí)不可超厚，振碾均勻，減少孔隙率。填筑作業(yè)應(yīng)控制分段、分區(qū)數(shù)量，限制各區(qū)段高差。對(duì)壩體與壩肩以及壩體各區(qū)塊之間的結(jié)合部位應(yīng)重點(diǎn)控制，在這些薄弱環(huán)節(jié)可用夯板補(bǔ)充壓實(shí)。避免出現(xiàn)不均勻沉降。

2）保證擠壓邊墻上游面的平整度，減少基面對(duì)面板的約束作用。因?yàn)閿D壓邊墻隨著墊層料填筑同期貼坡上升，各層間勢(shì)必會(huì)有一定起伏，因此在填筑后必須人工整平，局部坑洼部位采用1∶10 水泥砂漿抹平。然后在上游面整體涂刷乳化瀝青加以隔離。同時(shí)應(yīng)控制擠壓邊墻的彈性模量及強(qiáng)度，避免因剛度過(guò)大而制約面板的正常變形。

3）合理選擇施工時(shí)段。面板混凝土的澆筑時(shí)段選擇宜避開(kāi)氣溫過(guò)高或過(guò)低、晝夜溫差大、汛期及多風(fēng)季節(jié)，日均氣溫在10℃～20℃為宜。以山西省內(nèi)為例，多選擇4-6月及9-11月作為澆筑期。

4）做好人、材、機(jī)的資源配備。作業(yè)人員最好選擇具有面板施工經(jīng)驗(yàn)的隊(duì)伍，然后根據(jù)工程特點(diǎn)對(duì)所有作業(yè)人員及工程管理人員進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)和技術(shù)及安全交底?；炷猎牧蠎?yīng)就近選擇質(zhì)量合格供應(yīng)充足的供應(yīng)商，并提前采購(gòu)足量的棉氈、鋼管、彩條布等物資備用。施工機(jī)械應(yīng)保證澆筑需要，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，建議增加一臺(tái)產(chǎn)能近似的混凝土拌合機(jī)械，以備檢修和作業(yè)故障時(shí)所用，避免面板作業(yè)中斷造成冷縫。板澗河水庫(kù)首倉(cāng)澆筑的8#面板，因未設(shè)置備用拌合站，導(dǎo)致澆筑中斷2 h，后期監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)該處出現(xiàn)貫穿性裂縫，不得不采用化學(xué)灌漿并設(shè)三元乙丙蓋板的方式加以處理。

5）正式澆筑前進(jìn)行工藝試驗(yàn)，驗(yàn)證拌合物性能，并校驗(yàn)混凝土的拌制、運(yùn)輸、溜槽入倉(cāng)、振搗及滑模提升等各個(gè)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性，對(duì)作業(yè)人員來(lái)說(shuō)，也是一個(gè)模擬演練的過(guò)程。

3.2 事中控制

1）嚴(yán)格檢測(cè)程序。在每倉(cāng)混凝土澆筑前，必須檢測(cè)首盤(pán)混凝土的含氣量、坍落度、出機(jī)口溫度等指標(biāo)，其中含氣量一般控制在3%～6%之間，坍落度實(shí)際施工時(shí)出機(jī)口處以30～50 mm 為宜。由于運(yùn)輸線路較短（小于200 m），運(yùn)輸及入倉(cāng)過(guò)程坍落度損失不大。開(kāi)倉(cāng)后每?jī)蓚€(gè)小時(shí)檢測(cè)一次含氣量等，并做好記錄，確保無(wú)不合格料入倉(cāng)。倉(cāng)面處的技術(shù)人員隨時(shí)觀察混凝土狀況，發(fā)現(xiàn)有離析、骨料集中、和易性差等問(wèn)題時(shí)，及時(shí)通知試驗(yàn)人員重新檢測(cè)。

2）混凝土入倉(cāng)?；炷吝\(yùn)至壩頂后，由固定于鋼筋網(wǎng)上的兩道斜溜槽入倉(cāng)。溜槽頂部應(yīng)覆蓋彩條布，以減少水分散失并防止石子飛濺傷人。兩側(cè)下部距倉(cāng)面3～4 m 段應(yīng)保證充分活動(dòng)，隨時(shí)調(diào)整位置，使入倉(cāng)混凝土散布均勻，以免滑模浮起。

3）混凝土澆筑過(guò)程控制。混凝土入倉(cāng)后，采用人工平倉(cāng)，插入式振搗棒振搗。其中以用Φ70 mm 振搗棒為主，Φ50 mm 振搗棒對(duì)靠近模板和止水部位進(jìn)行輔助振搗。振搗以做到“現(xiàn)浮漿、不沉落、無(wú)氣泡”為止，同時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：首先不可漏振或超振，漏振會(huì)影響混凝土的密實(shí)度，嚴(yán)重的還會(huì)使脫模后的混凝土表面形成局部凹坑，既難以修補(bǔ)，又極大影響混凝土強(qiáng)度。超振則易造成離析及模板變形。其次作業(yè)時(shí)不得用振搗棒振、趕堆積在一處的混凝土，這樣最易使滑模上浮。第三振搗棒不可插入過(guò)深，否則可能使混凝土從滑模底部涌出。

滑模提升是面板澆筑的一個(gè)關(guān)鍵步驟，混凝土振搗密實(shí)且基本穩(wěn)定后，即可提升滑模。每20～30 min左右提升一次，提升幅度以每次20～30 cm 為宜。提升過(guò)早易使脫模的混凝土產(chǎn)生鼓包，過(guò)晚則會(huì)將混凝土面拉裂。

架立筋的應(yīng)隨著滑模提升逐排割除，以保持距滑模2 m 以內(nèi)無(wú)固定的架立筋為宜，不可一次割除過(guò)多，以免鋼筋網(wǎng)塌陷。

4）抹面和養(yǎng)護(hù)。滑模提升后，由緊隨其后的兩道抹面平臺(tái)進(jìn)行人工壓光收面2 遍?；炷两K凝前，即可用放置在2 次抹面平臺(tái)的毛氈覆蓋養(yǎng)護(hù)，防止水分散失。一塊面板全部澆筑完畢后，采用壩頂設(shè)置的花管不間斷灑水養(yǎng)護(hù)90 d。施工時(shí)灑水養(yǎng)護(hù)1～2 d 后可將毛氈拆除回收，這樣既能防止毛氈聚攏水流，使局部面板無(wú)法養(yǎng)護(hù)，又便于觀察養(yǎng)護(hù)狀況，隨時(shí)調(diào)整花管水量及方向，保證了養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

5）夜間施工。夜間氣溫降低，濕度增大，混凝土拌制時(shí)應(yīng)適當(dāng)調(diào)減用水量，增加滑模提升間隔時(shí)間。由于夜間施工溫差小、風(fēng)速低，且作業(yè)人員受外界干擾較小，施工質(zhì)量較白天更為穩(wěn)定。但應(yīng)控制交接班時(shí)的澆筑間歇時(shí)間以及兩班工人之間的質(zhì)量波動(dòng)。

3.3 事后控制

1）觀察。由專人每日對(duì)面板進(jìn)行全面檢查，記錄裂縫的位置、走向、深度、長(zhǎng)度及發(fā)展?fàn)顩r等數(shù)據(jù)，作為日后分析和處理的依據(jù)。板澗河水庫(kù)裂縫統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)標(biāo)明：非結(jié)構(gòu)性裂縫多出現(xiàn)于面板澆筑后的3～7 d，位置多位于面板中部，且與是否養(yǎng)護(hù)到位存在密切關(guān)系，如4#、8#面板養(yǎng)護(hù)水流下時(shí)不斷匯集，致使面板下部出現(xiàn)多處呈條帶狀的未養(yǎng)護(hù)面，均出現(xiàn)多條裂縫。結(jié)構(gòu)性裂縫多發(fā)生于澆筑后7～40 d。其中8#、10#面板因澆筑較早，作業(yè)人員熟練度不足，且面板位于大壩中部，可能存在不均勻沉降因素，出現(xiàn)多條貫穿性裂縫。

2）觀測(cè)。加強(qiáng)大壩的安全監(jiān)測(cè)工作，對(duì)面板而言，主要觀測(cè)壩體沉降量、面板應(yīng)力應(yīng)變、周邊縫及面板間接縫變化、表面溫度、壩體滲流及滲壓觀測(cè)等。結(jié)合對(duì)裂縫的觀察數(shù)據(jù)，找出其內(nèi)在聯(lián)系，并進(jìn)一步揭示裂縫成因。

3）處理。對(duì)于寬度小于0.2 mm 的裂縫，采用表面涂刷水泥基及三元乙丙復(fù)合蓋板的表面封閉處理方式。對(duì)于寬度大于等于0.2 mm 的裂縫，采用縫內(nèi)化學(xué)灌漿及表面封閉處理的方式進(jìn)行全面處理。處理完畢后，對(duì)灌漿縫進(jìn)行壓水試驗(yàn)。板澗河水庫(kù)對(duì)發(fā)現(xiàn)的裂縫均按要求進(jìn)行了處理，處理后經(jīng)試驗(yàn)滿足要求。

4 結(jié)語(yǔ)

面板混凝土裂縫是內(nèi)外部多種因素綜合形成的，因此必須從基礎(chǔ)填筑及混凝土料源開(kāi)始，直至大壩安全運(yùn)行，全過(guò)程、全方位、多角度全面把控。強(qiáng)有力的施工監(jiān)控不僅是設(shè)計(jì)意圖得以實(shí)現(xiàn)的重要措施，而且是工程質(zhì)量得以保障的必要手段，更是總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、改進(jìn)與提高施工技術(shù)的首要途徑。