淺談綽勒樞紐溢洪道工程混凝土防裂措施

崔兵

（遼寧省觀音閣水庫管理局，遼寧 本溪 117100）

1 工程概況

綽勒水利樞紐工程位于內(nèi)蒙古自治區(qū)興安盟扎賚特旗境內(nèi)的嫩江一級支流綽爾河中游河段上，是以灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電等綜合利用為目的的大（Ⅱ）型水利工程。壩頂高程234.8m，總庫容2.6億m3，水電站裝機容量10.5MW。

樞紐工程由壤土心墻砂礫壩殼主、副壩、混凝土溢洪道、發(fā)電站工程組成。溢洪道位于緊靠左岸的河床內(nèi)，設(shè)10孔開敞式溢流孔，堰面采用WES實用堰，堰頂高程221.5m，溢流前緣總寬 141.6m，，每孔凈寬 12m，設(shè) 12×9.6m（寬×高）弧形工作閘門，消能方式為帶T型墩的底流消能。溢流孔采取堰面分縫，中墩寬2.4m。

2 自然條件

綽爾河流域地處寒溫帶大陸季風(fēng)氣侯區(qū)，壩址所在地多年平均氣溫4.3℃，歷年極端最低氣溫－37℃，屬嚴(yán)寒地區(qū)，極端最高氣溫可達41℃。春季干燥多風(fēng)，春夏兩季蒸發(fā)量較大，5～9月混凝土澆筑高峰期間，自然蒸發(fā)量占全年70%左右，易使混凝土受干裂影響，多年平均最大風(fēng)速17.7m/s，相應(yīng)風(fēng)向為北風(fēng)，寒潮較為頻繁，對大體積混凝土工程溫控防裂甚為不利。

3 工程條件

從大體積混凝土溫度控制、泄洪沖刷及凍融破壞角度出發(fā)，溢洪道內(nèi)部混凝土為C9020F50W6，堰面混凝土為 1.0m厚的C30F300W6。壩體、墩、墻高度較低，在25m以內(nèi)，巖基對混凝土結(jié)構(gòu)的約束區(qū)則在6～11m，幾乎占混凝土總量的半數(shù)。混凝土總量僅10萬m3左右，工期較短，不宜采取制冰、風(fēng)冷、水冷和埋管通冷卻水等措施解決大體積混凝土溫控防裂問題。混凝土水平運輸采用多級皮帶機和自卸汽車，垂直運輸為履帶式塔帶機加吊罐，最大運距接近400m。

4 防裂方案

4.1 優(yōu)化混凝土設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

科學(xué)合理先進的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，是國內(nèi)外大體積混凝土工程解決溫控防裂的前提，也是治本之策。采用90d是國內(nèi)外重力壩大體混凝土工程常規(guī)性標(biāo)準(zhǔn)，利用混凝土后期強度有利于降低壩溫，減少大體積混凝土裂縫的有益措施和成功經(jīng)驗，已在國內(nèi)各大工程中得到廣泛的應(yīng)用和證明。

4.2 選用優(yōu)質(zhì)原材料

4.2.1 水泥：選用品質(zhì)優(yōu)良，力學(xué)強度穩(wěn)定的中熱大壩32.5Mpa硅酸鹽水泥或32.5Mpa普通硅酸鹽水泥，如撫順?biāo)鄰S的“長白”水泥。

4.2.2 粉煤灰：優(yōu)選1級灰，這能加大摻量，二次水化效應(yīng)高，抗裂性也好。

4.2.3 粗細(xì)骨料：河砂級配良好，含泥量小于3%，但允許存在微細(xì)顆粒（粒徑＜0.074mm）以增加混凝土密實度，粗骨料堅硬卵石，沖洗干凈含泥量不允超標(biāo)，盡可能多使用粒徑大的卵石配制三、四級配混凝土，這可減少水泥用量，增加壩重，降低壩溫。

4.2.4 水：抽取低溫地下水拌和混凝土，噴淋骨料，養(yǎng)護混凝土削降壩溫。

4.2.5 微膨脹劑：可購海城輕燒氧化鎂。

4.2.6 減水劑、引氣劑通過試驗優(yōu)選。

4.2.7 高溫季節(jié)加大砂石骨料的堆存高度，應(yīng)保持6～8m堆高，以減少日照輻射熱對料堆溫度的影響，也減少骨料破碎率帶來的不利作用，堆底散布面積大，料底大，易將底部土料浸入。新進場水泥若處于高溫狀態(tài)，要放置降溫和陳化穩(wěn)定后，以解決高溫和安定性不良所帶來的危害。

4.3 高摻粉煤灰

高摻粉煤灰是降低壩體溫度、提高混凝土抗裂能力、改善混凝土和易性最簡便有效的方法之一。

高摻粉煤灰具有如下特點：

4.3.1 混凝土早期水化熱低，7d為不摻者的50%。

4.3.2 混凝土水化熱增長均勻緩慢，這可延緩凝結(jié)時間，為混凝土鋪料、層間結(jié)合創(chuàng)造了條件。

4.3.3 后期強度增長大，如混凝土抗壓強度R28d為 100%，R90d為 140～200%，R180d為170～230%，混凝土抗拉R28d為100%，RL90d為190～250%，RL180為220～280%。

4.3.4 抗裂性能好，一般拉壓比可達0.12～0.14，韌性好，自身收縮較小，干縮率也比常態(tài)混凝土低的多，這些特點對防止裂縫很有利。

4.3.5 水泥效率高，1kg水泥效率抗壓為0.3～0.4Mpd/kg，超過常態(tài)混凝土一倍多。

4.3.6 抗沖磨性能好，比常態(tài)混凝土提高2～3倍以上。

此外，摻用較多粉煤灰也增加了混凝土的密實性，提高了抗?jié)B性，每摻10kg粉煤灰可降低壩體溫度1℃，有良好的溫控效果。但對接觸空氣的外部混凝土易產(chǎn)生碳化危害，但對內(nèi)部混凝土不存在任何影響。溢洪道閘室及重力式墻體內(nèi)部混凝土粉煤灰摻量可按30%、35%、40%、45%摻量通過試驗選比確定。

4.4 混凝土拌和利用抽取地下水降溫

混凝土拌和場搭設(shè)防曬棚防曬、防雨和防風(fēng)。拌和樓轉(zhuǎn)料漏斗安設(shè)管路抽取地下水降溫，運輸主皮帶尾輪底部夏季炎熱天氣安設(shè)噴水管潤濕皮帶，粗料堆噴霧狀水降溫。運輸汽車間斷式噴水潤濕。配料必須準(zhǔn)確無誤，不允許計量出錯，混凝土拌和遵守投料秩序按規(guī)定時間將混凝土拌和均勻，迅速送至澆筑地點。

4.5 科學(xué)分層分塊，薄層澆筑流水養(yǎng)生

先澆筑好填倉基礎(chǔ)混凝土，尤其是斷層深坑，埋適量塊石分層澆筑。處理好巖基面，以減少基巖對混凝土的約束作用。約束區(qū)混凝土采取薄層澆筑，一般在2m以內(nèi)。混凝土澆筑后進行流水養(yǎng)生至上層混凝土澆筑時停止，以削減混凝土溫度。低溫季節(jié)混凝土澆筑厚度可達到3m，小斷面結(jié)構(gòu)可高至5m以上，但須保持模板的穩(wěn)定，控制好澆筑速度不使模板變形。混凝土澆筑塊分塊和層厚要和拌和強度相適應(yīng)，避免失調(diào)出現(xiàn)間歇縫。相鄰塊高差保持在3m以內(nèi)，減少側(cè)面暴露產(chǎn)生裂縫。混凝土分層有順序的鋪料，防止分離，仔細(xì)振實，處理好表面，混凝土凝固后，鋪設(shè)草簾流水養(yǎng)生。

4.6 夏季避高溫時段，混凝土內(nèi)摻高效緩凝型減水劑進行澆筑作業(yè)

夏季高溫季節(jié)氣溫超過25℃停止作業(yè)，混凝土澆筑安排在每天下午16時～次日上午10時進行，這期間選擇倉面面積小的部位快速薄層施工。高效緩凝型減水劑有的可使緩凝時間達10時以上，也可在此期在作業(yè)停歇面上噴少量霧狀水保持混凝土濕潤，或進行薄膜苫蓋、采取二次振搗返漿緩凝、或適當(dāng)增加減水劑用量緩凝，上述方法可使混凝土雖經(jīng)避高溫暫停澆筑，仍使作業(yè)面能連續(xù)進行澆筑作業(yè)。

4.7 采用翻轉(zhuǎn)鋼模施工，提高混凝土表面質(zhì)量

溢流堰面采用翻轉(zhuǎn)鋼模進行混凝土澆筑，連續(xù)作業(yè)一氣呵成，使堰面光滑致密平順，便于抹面壓實，苫蓋塑料薄膜保濕及灑水養(yǎng)生。光實平順的溢流壩面能避免或減少裂縫的發(fā)生，提高混凝土抗氣蝕、抗沖磨的耐久性能。

4.8 加強混凝土的養(yǎng)生和保溫工作

綽勒地區(qū)氣候干燥多風(fēng)，冬季氣候嚴(yán)寒且寒流較頻繁，其他季節(jié)日溫差變化也大。低壩墻底上下游寬度超過20m以上有4處，底寬超過18m的有3處，其它底寬在9.95～17m以內(nèi)。這些情況表明混凝土很易發(fā)生干縮、溫度和基礎(chǔ)約束裂縫。

溢流壩面、消力池底板、消力墩等混凝土表面是溢流和抗沖刷磨損的結(jié)構(gòu)，更應(yīng)及時苫蓋草簾勤加澆水養(yǎng)護，這不僅能保濕降溫，且是提高混凝土表面強度和耐久性的良好而經(jīng)濟的方法。

結(jié)語

上述方案在綽勒溢洪道混凝土澆筑施工時得到了切實的落實，綜合效果十分明顯，加上每年冬休時節(jié)采取基坑蓄水保溫，基礎(chǔ)混凝土未發(fā)現(xiàn)危害性裂縫。永久暴露的堰面、墩、墻雖有個別的表面裂縫，處理后均不致產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞。

[1]朱伯芳.大體積混凝土溫度應(yīng)力與溫度控制[M].中國電力出版社，1999年.

[2]華東水利學(xué)院主編，水工設(shè)計手冊（混凝土壩）[M].中國水利水電出版社，1983年10月.

[3]陳顯.大體積混凝凝土裂縫成因分析及其防治措施簡介，福建省水利水電科學(xué)研究院，福建省第十一屆水利水電青年學(xué)術(shù)交流會論文集，2007年.