魏 杰

（湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院，湖南 長(zhǎng)沙 410007）

1 工程概況

臺(tái)山核電廠一期工程淡水水源工程新松水庫(kù)位于廣東省臺(tái)山市，是臺(tái)山核電廠工程的配套工程，主要任務(wù)是為臺(tái)山核電廠提供淡水，年供淡水量900 萬(wàn)m3。新松水庫(kù)正常水位45.8 m，死水位25.3 m，總庫(kù)容1 710 萬(wàn)m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容1 100 萬(wàn)m3；工程屬Ⅰ等大（Ⅰ）型工程。工程主要包括碾壓混凝土重力壩、輸水管線及進(jìn)庫(kù)道路三部分。

新松水庫(kù)碾壓混凝土重力壩壩頂總長(zhǎng)369 m，共9個(gè)壩段，中間河床3#～4#為溢流壩段，其兩側(cè)為左、右岸非溢流壩段；壩頂高程51.0 m，最大壩高54 m，壩頂寬度為7 m，溢流壩段總長(zhǎng)56 m，共分5 孔，每孔凈寬10 m，堰頂高程為45.8 m，堰面采用WES 曲線，堰頂不設(shè)閘門(mén)，自由溢流，采用階梯式溢流面接消力池聯(lián)合消能方式。

2 裂縫情況調(diào)查

2.1 裂縫具體現(xiàn)狀

在工程實(shí)施過(guò)程中，對(duì)大壩大體積混凝土抽取200 個(gè)點(diǎn)進(jìn)行裂縫調(diào)查，并歸納總結(jié)，具體情況如表1。

下面對(duì)本工程兩個(gè)部位出現(xiàn)裂縫的實(shí)例進(jìn)行調(diào)查分析：

表1 裂縫調(diào)查

1）大壩3#、4#號(hào)壩段0+093～0+149（▽-2～▽-1）墊層常態(tài)混凝土出現(xiàn)8 條裂縫。發(fā)現(xiàn)裂縫后，沿裂縫方向人工鑿開(kāi)寬6 cm、深5 cm 的V 字型凹槽，經(jīng)沖洗、烘干后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂縫，從現(xiàn)場(chǎng)裂縫鑿開(kāi)情況表明，部分為淺層裂縫，部分為深層裂縫。經(jīng)調(diào)查分析，混凝土澆筑時(shí)因突降大雨和拌合樓故障的影響，停倉(cāng)數(shù)小時(shí)，混凝土澆筑歷時(shí)稍長(zhǎng)。澆筑完畢后，由于需對(duì)壩基進(jìn)行固結(jié)灌漿，沒(méi)有及時(shí)覆蓋上一層混凝土，澆筑厚度達(dá)到2 m，厚度較大，間歇期長(zhǎng)且氣溫變化較大，造成溫度裂縫。

2） 澆筑完成的7#～9#號(hào)壩段0+229～0+335.5（▽27.6～▽29.4）碾壓混凝土出現(xiàn)5 條裂縫。發(fā)現(xiàn)裂縫后，沿裂縫方向人工鑿開(kāi)寬6 cm、深5 cm 的V 字型凹槽，經(jīng)沖洗、烘干后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)裂縫，從現(xiàn)場(chǎng)裂縫鑿開(kāi)情況表明，為淺層裂縫。經(jīng)調(diào)查19 日下午18：00 收的倉(cāng)，26 日受強(qiáng)冷空氣的影響，本地區(qū)突然降溫，夜間溫度驟然降到15℃，白天最高溫度達(dá)到30℃，晝夜溫差很大，得出結(jié)論為受突然降溫的影響，內(nèi)外溫差過(guò)大而產(chǎn)生溫度裂縫。

2.2 數(shù)據(jù)分析

根據(jù)上述大壩大體積混凝土裂縫調(diào)查，作出大壩大體積混凝土裂縫排列圖（圖1）。

從圖1 可以看出，引起大壩大體積混凝土裂縫的原因有6 個(gè)（表2），其中主要原因集中在混凝土溫度和收縮裂縫上，累計(jì)頻率達(dá)71.93%，為A 類(lèi)因素。在檢查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)混凝土溫度裂縫和收縮裂縫出現(xiàn)率也是最高的。

圖1 大壩大體積混凝土裂縫排列圖

表2 大體積混凝土裂縫原因分析

3 原因分析

工程建設(shè)過(guò)程中，監(jiān)理工程師組織參建各方認(rèn)真分析大壩大體積混凝土裂縫產(chǎn)生的原因，爭(zhēng)取將溫度裂縫出現(xiàn)率降低到5%以下，收縮裂縫出現(xiàn)率降低到5%以下，累計(jì)裂縫出現(xiàn)率降低到10%以下。通過(guò)研究分析，并廣泛聽(tīng)取各方意見(jiàn)，匯總后繪制因果分析圖（圖2）。

圖2 因果分析圖

4 要因分析確認(rèn)

通過(guò)調(diào)查分析、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量等方法，分別對(duì)以上14 條末端原因進(jìn)行確認(rèn)，見(jiàn)表3。

表3 要因分析

經(jīng)認(rèn)真調(diào)查分析，確認(rèn)造成大壩大體積混凝土出現(xiàn)裂縫的主要原因是：

1）混凝土澆筑溫度過(guò)高；

2）養(yǎng)護(hù)不足，寒潮突襲保溫不善；

3）混凝土內(nèi)部水化熱過(guò)大，沒(méi)有降溫措施；

4）溫差過(guò)大，混凝土層間間歇時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

5 制訂對(duì)策

通過(guò)討論對(duì)上述四個(gè)要因進(jìn)行研究，制訂出對(duì)策表，見(jiàn)表4。

表4 對(duì)策表

6 實(shí)施對(duì)策

6.1 針對(duì)混凝土澆筑溫度過(guò)高

通過(guò)對(duì)原材料的溫度控制和降低倉(cāng)面溫度達(dá)到控制混凝土澆筑溫度的目的：

1）控制水泥和粉煤灰入罐溫度，超過(guò)55℃時(shí)，汽車(chē)需停車(chē)待混凝土冷卻直至溫度達(dá)到要求才入罐，同時(shí)在水泥罐、粉煤灰罐兩側(cè)采用遮陽(yáng)蓬措施。拌和樓上水泥和粉煤灰進(jìn)入拌和機(jī)前的溫度不得超過(guò)45℃，否則會(huì)延長(zhǎng)水泥和粉煤灰停罐時(shí)間。

2）各種骨料料倉(cāng)均搭設(shè)遮陽(yáng)棚和噴霧降溫設(shè)施，遮陽(yáng)棚高8 m，采用鋼管結(jié)構(gòu)，頂部彩瓦遮蓋，噴霧降溫設(shè)施使遮陽(yáng)棚內(nèi)始終保持濕潤(rùn)狀態(tài)。

3）骨料皮帶機(jī)四周搭設(shè)遮陽(yáng)棚，減少骨料輸送過(guò)程中溫升。

4）增加混凝土運(yùn)輸車(chē)輛4 輛，加大混凝土運(yùn)輸能力；倉(cāng)面指揮長(zhǎng)合理安排各工序，加快施工進(jìn)度。

5）施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)倉(cāng)面噴霧機(jī)2 臺(tái)，結(jié)合2 臺(tái)高壓水沖毛機(jī)組成噴霧系統(tǒng)，營(yíng)造倉(cāng)面局部小氣候，達(dá)到降低倉(cāng)面溫度的效果。

6.2 針對(duì)養(yǎng)護(hù)不足，寒潮突襲保溫不善

1）安排專(zhuān)人24 h 灑水養(yǎng)護(hù)。

2）寒潮突襲前，安排專(zhuān)人用保溫被覆蓋混凝土外露面，使混凝土內(nèi)外溫差在20℃以內(nèi)。

3） 大壩上下游安裝自動(dòng)噴水系統(tǒng)，24 h 噴水養(yǎng)護(hù)。

6.3 針對(duì)混凝土內(nèi)部水化熱過(guò)大，沒(méi)有降溫措施

通過(guò)對(duì)配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)和鋪設(shè)PE冷卻水管來(lái)降低混凝土內(nèi)部水化熱。

1） 摻入大量粉煤灰和龍游ZB-1RCC15 緩凝高效減水劑，龍游ZB-1G 引氣劑，以R90100、W2 三級(jí)配碾壓混凝土為例，粉煤灰摻量達(dá)到了65%，緩凝高效減水劑摻量為1.344 kg/m3，引氣劑摻量為0.038 4 kg/m3，從而減少了水泥用量，降低水灰比，減少水化熱，同時(shí)也提高了混凝土的和易性。

2）混凝土內(nèi)部預(yù)埋冷卻水管，冷卻水管采用聚乙烯（PE）管，水管外徑32 mm，內(nèi)徑28 mm，水管由下游面引入，在壩內(nèi)沿壩軸線方向蛇行布置。布置時(shí)，強(qiáng)約束區(qū)為層距×間距＝1.20 m×1.20 m，非強(qiáng)約束區(qū)為層距×間距＝1.50 m×1.50 m，管內(nèi)通山泉水或曹沖河水。

6.4 針對(duì)溫差過(guò)大，混凝土層間間歇時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

每倉(cāng)混凝土的澆筑時(shí)間太長(zhǎng)，期間溫度變化大，層間間歇時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，應(yīng)加大施工強(qiáng)度，投入更多的人力、物力，縮短備倉(cāng)和混凝土澆筑時(shí)間，減小層間間歇時(shí)間。

1）增加模板工人數(shù)和備倉(cāng)工人人數(shù)，合理組織調(diào)配倉(cāng)位，編制詳細(xì)合理的施工進(jìn)度計(jì)劃并嚴(yán)格按計(jì)劃實(shí)施。

2）增加HSZ150 拌和樓和原有DW160S 連續(xù)拌和樓，使混凝土生產(chǎn)能力達(dá)到220 m3/h。

7 效果檢查

對(duì)11、12 月份澆筑的常態(tài)和碾壓混凝土進(jìn)行效果驗(yàn)證。裂縫出現(xiàn)率見(jiàn)表5、圖3。

表5 11、12 月份澆筑的常態(tài)和碾壓混凝土出現(xiàn)縫統(tǒng)計(jì)表

從表5 可以看出混凝土溫度裂縫出現(xiàn)率下降到4.44%，混凝土收縮裂縫出現(xiàn)率下降到3.33%，累計(jì)裂縫出現(xiàn)率下降到8.89%，達(dá)到了預(yù)期的改進(jìn)目標(biāo)。

圖3 效果檢查柱狀圖