對水工混凝土試驗規程修編的兩點建議：以李家峽大壩混凝土室內試驗與現場混凝土裂縫對比為例

陳詩錦

（中國水電顧問集團西北勘測設計研究院，陜西西安 710054）

李家峽水電站是黃河上游大型梯級水電站之一，裝機 2000MW，雙曲薄拱壩壩高 155m，壩頂長438.417m，壩頂高程2185m，共分20個壩段，現澆混凝土，不分縫，通倉澆筑，總混凝土工程量 260萬m3，其中大壩混凝土124萬m3。大壩混凝土共分七區，各區混凝土標號要求如表1所示。

表1 李家峽壩體混凝土標號分區

為滿足初步設計要求，1983年西北勘測設計研究院科研所承擔李家峽大壩混凝土室內試驗任務，嚴格按照《水工混凝土試驗規程》規定，進行了混凝土原材料試驗，混凝土配合比試驗，混凝土強度試驗，混凝土變形試驗，混凝土熱力學試驗等。

試驗首先在壩址附近直崗拉卡拉料場拉運砂石骨料，并購買甘肅永登水泥廠 525#中熱硅酸水泥，西寧橋頭電廠粉煤灰、比選了硅粉、外加劑及氧化鎂等，進行原材料特性試驗，通過交叉試驗，在滿足設計強度、抗滲、抗凍、抗酸及抗裂等指標要求下，推薦各分區混凝土配合比，再測定各推薦混凝土的力學特性、變形特性、熱力學特性，為初步設計提供了相應基礎數據。所推薦的各分區混凝土配合比如表2所示。

表2 李家峽大壩主要混凝土配合比

1993年李家峽工程開工，施工單位根據現場粗細骨料、外購材料等狀況，并結合現場溫控及實際工程進度等，通過現場試驗，微調混凝土配合比。1998年完成大壩混凝土澆筑。檢查發現大壩及基礎廊道等部位混凝土有裂縫、蜂窩、麻面、狗洞、錯臺等施工缺陷。其中裂縫絕大部分發生于 1996年底水庫下閘蓄水前，尤以 1994年冬季為多，多集中于9#～13#壩段，共發現各類裂縫157條，其中倉面縫128條，立面縫29條，平均每萬方混凝土1.5條。立面縫深度小于3.0m，寬度小于0.5mm，76.4%的倉面縫未貫通壩塊，屬表面裂縫。2000年檢查，發現裂縫有所發展，數量增加至194條，其中上游壩面12條，廊道部位36條，立面縫41條，倉面縫105條。

在這些裂縫中引人關注的是1994年10月發現11#～13#壩段裂縫，當時氣溫驟降15℃，在倉面清理過程中發現，2062～2066.7m高程倉面有一條基本平行壩軸線的裂縫，該裂縫位于壩塊厚度 1/2～1/3部位，裂縫基本直立，貫穿3個壩段，總長約48m，最大縫寬 3mm，深 6.5～11.5m，貫通幾個倉面。分析認為該裂縫距建基面約 30m，不屬于基礎不均沉陷和強約束范圍的裂縫，產生的原因是當時混凝土內部溫度為32℃，寒流侵襲，壩表面溫度降低較快，內部溫度梯度較大，引起溫度裂縫。

根據上述結論筆者查閱相關資料認為：直崗拉卡料場骨料以青灰色變質砂巖為主，軟弱顆粒含量超標，實際 90天齡期混凝土抗拉強度僅2.29MPa，低于設計要求 3.0MPa，不得不增加水泥用量，使每立方混凝土中膠凝材料實際用量從設計180kg/m3提高到200kg/m3，增大了水化熱，也易促成壩體開裂。

圖1 李家峽11#～13#壩段裂縫位置圖

鑒于該裂縫貫通三個壩段，最大深度 11.5m，將嚴重影響大壩整體性。為此在該裂縫兩測鑿梯形槽，槽內鋪設三層騎縫鋼筋，預埋灌漿管，澆筑混凝土，待壓重達 8～10m后進行裂縫化學灌漿，處理后經過 22個月觀測，監測成果表明該裂縫再未發展，裂縫已經閉合，大壩的整體性得到了保證。同時施工單位還對其他混凝工質量缺陷和裂縫進行了相應處理，處理效果良好。

現場混凝土裂縫本屬施工問題，與試驗成果關系不大。作為初步設計階段的混凝土試驗，主要任是：按規程規定，進行混凝土原材料試驗，混凝土配合比試驗；推薦滿足設計強度、抗滲、抗凍、抗裂等要求的主要配合比，并測定其相應力學、熱力學、變形指標，供設計使用。

然而通過這一事件反思，我們看到試驗骨料取樣的代表性，以及室內試驗和現場大型破碎、篩分系統的差異。工地實際使用骨料與室內試驗使用骨料間往往會出現較大差距，再加上室內試驗雖然提供了在標準條件下的混凝土基本熱力學特性，但無法反映青藏高原實際懸殊的溫差、寒潮襲擊、強烈輻射、干燥等氣候特點，更難反映實際施工中進度、養護、溫控等狀況。因而室內試驗成果雖滿足了初步設計要求，但與實際施工卻存在著一定差距，較難防止出現相應的質量缺陷。

針對李家峽工程室內試驗與實際工地條件的差距，以及由此而出現的質量缺陷，對水工混凝土試驗規程修訂提出下述兩點建議。

（1）現場機口取樣試驗，雖能反映原材料的變化，但若為滿足強度要求而調整混凝土配合比且水泥用量變化超過5%后，宜補充相應混凝土熱力學特性試驗，相應調整溫控措施。

（2）混凝土養護期氣溫變化，特別是寒潮襲擊是大壩混凝土產生裂縫主要原因之一，鑒于當前溫控及防寒潮襲擊研究現狀，是否可適當開展混凝土抗擊寒潮襲擊室內試驗研究工作，根據當地氣溫條件，施工狀況，探索不同齡期混凝土抗寒潮的能力，優選抗裂性能優良的混凝土配合比，并對現場溫控和防裂措施提出建議。

[1]水工混凝土試驗規程DL/T5150,2001

[2]李家峽水電站混凝土試驗報告.西北勘測設計研究院科研所.1985

[3]黃河李家峽水電站竣工安全鑒定報告.中國水電顧問有限公司.2001,12

[4]錢寧,薜振江.李家峽水電站主壩混凝土裂縫及缺陷處理.西北水電.2000,4

[5]王再芳等.李家峽水電站混凝土裂縫分析及處理.國內外水利水電工程混凝土裂縫及其防治技術研究.黃河水利出版社,2005