奮斗水庫(kù)碾壓混凝土壩裂縫控制措施

闞興明，劉景全，張守文

(穆棱市奮斗水庫(kù)工程建設(shè)管理處，黑龍江 穆棱 157500)

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奮斗水庫(kù)碾壓混凝土壩裂縫控制措施

闞興明，劉景全，張守文

(穆棱市奮斗水庫(kù)工程建設(shè)管理處，黑龍江 穆棱 157500)

奮斗水庫(kù)行政區(qū)劃屬于黑龍江省穆棱市，是一座以供水為主，兼顧防洪、發(fā)電、灌溉等綜合利用水庫(kù)。工程級(jí)別為大(Ⅱ)型，主要非溢流壩、溢流壩、壩式進(jìn)水口、壩后式電站和魚(yú)道等組成。攔河壩采用全斷面碾壓混凝土重力壩，是黑龍江省第1座碾壓混凝土壩。文章詳細(xì)論述了碾壓混凝土特點(diǎn)及裂縫產(chǎn)生原因，闡述了防止裂縫產(chǎn)生所采取的措施，供施工單位參考。

碾壓混凝土特點(diǎn)；裂縫種類(lèi)；裂縫原因；控制措施

0　引　言

奮斗水庫(kù)行政區(qū)劃屬于黑龍江省穆棱市，是一座以供水為主，兼顧防洪、發(fā)電、灌溉等綜合利用水庫(kù)。工程級(jí)別為大(Ⅱ)型，主要非溢流壩、溢流壩、壩式進(jìn)水口、壩后式電站和魚(yú)道等組成。攔河壩采用全斷面碾壓混凝土重力壩，是黑龍江省第1座碾壓混凝土壩。混凝土壩由于體積龐大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工工藝都較復(fù)雜。壩體開(kāi)裂在實(shí)際工程中是一個(gè)較為普遍的現(xiàn)象。裂縫的存在，會(huì)影響大壩的強(qiáng)度和耐久性，對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有害的影響；甚至引起嚴(yán)重的滲漏，導(dǎo)致工程不能正常使用，影響工程壽命和經(jīng)濟(jì)效益。

1　碾壓混凝土的特點(diǎn)

碾壓混凝土(RCC)作為一種干硬性混合料，無(wú)塌落度，工方法接近于土石壩的填筑方法，采用通倉(cāng)薄層鋪料，振動(dòng)碾壓壓實(shí)。與常規(guī)混凝土相比，無(wú)論在材料消耗、施工效率，還是其本身性能等方面都有明顯的優(yōu)越性。

1)施工速度快，建設(shè)周期短。RCC可全斷面上升，其上升速度可達(dá)到15～25m/月。

2)壩體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而經(jīng)濟(jì)。由于RCC取消了縱縫和灌漿系統(tǒng)，不需要一期冷卻和二期冷卻，同時(shí)，橫縫可達(dá)到30～80m一條。這種橫縫不需要立摸，只需在RCC每層碾壓完畢后用截縫機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)截縫即可。所以能夠節(jié)約大筆材料費(fèi)和人工費(fèi)。

3)可用當(dāng)?shù)毓橇希话悴灰厥馓幚怼３B(tài)混凝土能用的砂礫料或人工碎石料，RCC都能用。

4)施工期可以壩頂泄流。RCC在施工過(guò)程中，如遇洪水(超過(guò)設(shè)計(jì)施工洪水頻率)時(shí)，RCC可以允許過(guò)水，而且不需要采取常態(tài)混凝土重力壩的縱縫通水平壓措施，同時(shí)還不致于因水流過(guò)壩造成冷擊應(yīng)力裂縫。

2　裂縫產(chǎn)生種類(lèi)及成因

2.1溫度裂縫

水泥在水化過(guò)程中產(chǎn)生大量熱量，混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部截面和體積龐大，混凝土導(dǎo)熱性能差，熱量聚集不易散發(fā)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度過(guò)高，加之混凝土表面熱量散失快，造成混凝土內(nèi)外形成溫度梯度，容易產(chǎn)生裂縫。

2.2干縮裂縫

干縮是混凝土材料的一個(gè)重要特性，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性有著非常重要的影響。養(yǎng)護(hù)階段的混凝土相對(duì)濕度為100%。拆模后、混凝土中水分向四周空氣中擴(kuò)散，內(nèi)部水分散發(fā)較慢，形成濕度梯度，引起干縮應(yīng)力。

2.3結(jié)構(gòu)裂縫

結(jié)構(gòu)裂縫主要是壩基出現(xiàn)不均勻沉陷時(shí)，大壩受到強(qiáng)迫變形，從而使大壩開(kāi)裂，隨著不均勻沉陷的進(jìn)一步發(fā)展，裂縫會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。

3　防止混凝土裂縫產(chǎn)生的措施

3.1溫度裂縫預(yù)防措施

3.1.1降低混凝土發(fā)熱量

合理選擇膠凝材料，控制水化熱。奮斗水庫(kù)碾壓混凝土選用中熱硅酸鹽水泥+粉煤灰，與普通硅酸鹽水泥+粉煤灰相比，混凝土用水量明顯減少。

3.1.2控制壩體最高溫度

1)通過(guò)降低混凝土澆筑溫度，控制水化熱溫升。①在低溫季節(jié)或環(huán)境氣溫較低的晚上、早晨澆筑混凝土；②降低材料溫度，材料堆放在涼棚內(nèi)，避免陽(yáng)光直射，或噴水冷卻集料，水泥儲(chǔ)罐應(yīng)油漆成白色或噴水冷卻；③加冰拌合，采用冷卻水或加冰拌合混凝土能有效降低混凝土入模溫度；④避免吸收外部環(huán)境熱量。

2)鋪設(shè)冷卻水管，在混凝土中預(yù)埋網(wǎng)狀水管，利用管中循環(huán)冷水的流動(dòng)來(lái)降低混凝土內(nèi)部的溫度。

3)混凝土運(yùn)輸過(guò)程中搭設(shè)活動(dòng)遮陽(yáng)棚，加快入倉(cāng)速度，確保混凝土運(yùn)輸過(guò)程中溫度回升部超過(guò)1℃。

3.1.3分塊分層澆筑

采用分層澆筑可利用層面的散熱來(lái)降低混凝土溫度，分塊分層澆筑有利于降低混凝土最高溫度和內(nèi)外溫差。

3.1.4合理設(shè)置誘導(dǎo)縫

誘導(dǎo)縫是碾壓混凝土大壩的一種溫控防裂措施，在擋水壩段越冬停澆面上下游部位常因拉應(yīng)力較大而開(kāi)裂，采用控制混凝土澆筑溫度及對(duì)混凝土進(jìn)行保溫的方法也很難從根本上解決擋水壩段越冬停澆面上下游部位的不規(guī)則裂縫。重力壩的誘導(dǎo)縫主要是采取平行于壩軸線的水平施工縫，且一般沿整個(gè)擋水壩段設(shè)置，一般深入壩體1～3m，其后便是整體式碾壓混凝土。

從以上幾個(gè)方面入手，使壩塊實(shí)際出現(xiàn)的最高溫度不超過(guò)壩體設(shè)計(jì)允許最高溫度。試驗(yàn)結(jié)果：

1)奮斗水庫(kù)壩體內(nèi)部、上游面防滲層死水位以上碾壓混凝土28d實(shí)測(cè)絕熱溫升為18.0℃和27.6℃，擬合最終溫升為21.0℃和31.7℃。

2)基礎(chǔ)墊層三級(jí)配常態(tài)混凝土28d實(shí)測(cè)絕熱溫升為33.1℃，擬合最終溫升為35.2℃。

3.2干縮裂縫預(yù)防措施

干縮是當(dāng)外界環(huán)境濕度低于混凝土本身濕度時(shí)，混凝土內(nèi)部水分散失引起的體積收縮變形。對(duì)于大體積混凝土，內(nèi)部不存在干縮問(wèn)題，但表面干縮是一個(gè)不容忽視的問(wèn)題，足以引起大體積混凝土的表面開(kāi)裂。奮斗水庫(kù)試驗(yàn)結(jié)果，上游面防滲層、壩體內(nèi)部碾壓混凝土90d干縮率分別為-408×10-6和-395×10-6。要盡量長(zhǎng)時(shí)間地保溫和保持混凝土表面濕潤(rùn)，讓其表面慢慢冷卻、干燥，使混凝土能夠增長(zhǎng)強(qiáng)度以抵抗開(kāi)裂拉應(yīng)力，主要有蓄水養(yǎng)護(hù)和覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)2種方式，養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般≥14d。

3.3結(jié)構(gòu)裂縫預(yù)防措施

奮斗水庫(kù)壩基河床部位的卵礫石、人工填筑的含砂低液限黏土及右岸臺(tái)地表層的含砂低液限黏土抗滑穩(wěn)定性差，不能滿足重力壩地基要求，設(shè)計(jì)已清除。全風(fēng)化及強(qiáng)風(fēng)化帶巖體承載力較低，設(shè)計(jì)已清除。在上游輔助線的河床處存在一條物探解譯構(gòu)造破碎帶，其承載力相對(duì)較低，抗滑穩(wěn)定性差。臺(tái)地下部二長(zhǎng)花崗巖巖體為Ⅳ類(lèi)，強(qiáng)度低，抗滑變形性能差，采用固結(jié)灌漿加固處理。固結(jié)灌漿孔、排距均為4m，梅花形布置，孔深5m。

4　結(jié)　語(yǔ)

奮斗水庫(kù)在大壩結(jié)構(gòu)、混凝土材料選擇等方面做了很多工作，但在大壩施工、建設(shè)管理方面仍需繼續(xù)探索，防止大壩裂縫產(chǎn)生，同樣需做好層間結(jié)合研究及越冬保護(hù)研究。

[1]于德洋，康迎春.淺談混凝土溫度應(yīng)力控制及防裂措施[J].水利天地，2011(5)：41-42.

1007-7596(2016)07-0064-02

2016-06-22

闞興明(1981-)，男，黑龍江穆棱人，助理工程師；劉景全(1984-)，男，黑龍江穆棱人，工程師；劉守文(1984-)，男，黑龍江穆棱人，工程師。

TV642.2

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