某攔河壩面板混凝土防裂及裂縫處理技術

□趙雅睿

（南陽市鴨河口灌區(qū)管理局）

某攔河壩面板混凝土防裂及裂縫處理技術

□趙雅睿

（南陽市鴨河口灌區(qū)管理局）

面板混凝土的施工是面板堆石壩中的施工難點，根據(jù)國內外完建的面板壩資料顯示，幾乎所有的面板堆石壩均不同程度的發(fā)現(xiàn)了裂縫，加上面板防滲體在面板壩中的關鍵性作用，所以面板是否有裂縫成為一個面板壩工程施工成功與否的標準之一。針對裂縫產生的原因，裂縫主要是自身前期散熱、外界的溫度變化，以及風力影響，產生收縮、干縮引發(fā)拉應力所導致，應從提高混凝土本身的抗裂能力和減少外部的破壞力來減少或防止裂縫的產生。

面板混凝土；防裂；裂縫處理；水電站

1 工程概況

某攔河壩壩型為混凝土面板堆石壩，壩體填筑量約為128.00萬m3，面板混凝土9 200 m3，鋼筋645 t。面板堆石壩面板混凝土面板為一期施工，面板共18塊（其中3塊為一期二序施工），標準塊寬度均為12 m，面板厚度為e＝0.30+3×10-3 H，頂部厚30 cm，垂直縫總長為1 524 m，周邊縫總長度為440 m。面板混凝土設計抗壓強度為C25，采用最高等級的抗?jié)B指標W12，抗凍標號為F100，面板采用單層筋雙向布置，配筋率為0.50%。面板混凝土計劃2個月施工完畢。

混凝土面板鋼筋采用現(xiàn)場人工綁扎制作鋼筋，坡面運輸由鋼筋臺車完成，混凝土由拌和樓拌制，6 m3混凝土攪拌運輸車運至填筑頂面，利用兩道U型鐵皮溜槽溜送入倉，側模由15 cm×15 cm方木中間加墊1～3 cm木板拼制而成，為了保證側模頂面的平整度和剛度，在其頂面內角嵌設一道5 cm×5 cm角鋼，側模固定采取利用面板水平結構筋焊接拉桿形成外拉內撐結構固定；面板由一套無軌滑模跳倉法進行混凝土施工，基面處理、鋼筋綁扎、側模安裝及混凝土澆筑等各道施工工序穿插進行流水作業(yè)。滑模采用2臺固定在填筑面上游側的10 t卷揚機牽引提升，卷揚機采用圧重式固定，每澆筑一層混凝土提升滑模一次，每次提升不能超過一層混凝土澆筑高度，滑模滑升做到勻速、均衡上升，原則是“短行程，多頻次”，平均提升速度控制在1～2 m，最大滑升速度不超過3 m。

2 混凝土面板裂縫分布規(guī)律

面板混凝土的施工是面板堆石壩中的施工難點，面板是否有裂縫成為面板壩工程施工成功與否的標準之一。根據(jù)國內、外及本工程混凝土面板裂縫情況，找出其分布的規(guī)律，主要其特點是：一是基本上成水平方向且部分貫通或貫穿整個板塊；二是裂縫寬度一般〈0.30 mm，以0.10 mm左右居多；三是裂縫較細者為淺表型，較寬的貫穿面板厚度；四是大部分在混凝土初凝后至7 d內發(fā)現(xiàn)，之后一般不再發(fā)展，部分有閉合和自愈趨勢，但有在越冬或蓄水后有所發(fā)展的現(xiàn)象。

3 裂縫產生的因素和原因

3.1 裂縫產生的因素

裂縫產生的因素一般可分為結構方面、混凝土自身方面、混凝土施工環(huán)境方面三方面因素。一是結構因素：面板長度比較大，一期面板中最大長度為144.52 m，厚度薄，最薄處為30 cm。二是混凝土自身因素：混凝土的干縮、冷縮、抗拉強度及極限拉伸值有限等。三是施工環(huán)境因素：堆石體尤其墊層料變形大，施工期日或周氣溫變幅大，養(yǎng)護措施不到位，施工工藝差等。

3.2 裂縫產生的原因

根據(jù)裂縫產生的因素，混凝土面板發(fā)生裂縫的原因，一般為變形、溫度和干縮三方面原因。

從已有的面板壩變形觀測資料顯示，某大壩蓄水前最大沉降為50.50 cm，水平位移最大為4.05 cm，截至目前，大壩最大沉降量為56.50 cm，水平位移最大為4.21 cm，較設計階段根據(jù)靜力計算結果得出的蓄水前和蓄水后的最大沉降量為60.50、61.80 cm均小,最大水平位移3.36、3.82 cm稍大。表明堆石壩體的填筑質量還是不錯的，另根據(jù)面板施工初期埋設的脫空測縫計讀數(shù)顯示，面板和下部擠壓邊墻間最大脫空僅為2 mm，因此，堆石體變形因素對面板施工影響不大。由此可見，本工程水平裂縫的主要原因是外界的溫度和自身的干縮引起的。由溫度、濕度變化引起混凝土收縮，在下部擠壓邊墻基礎的約束下誘發(fā)拉應力，是促使發(fā)生裂縫的破壞力，當破壞力超過混凝土本身的抗裂能力時，則產生裂縫以抵消拉應力產生平衡。破壞力是導致裂縫產生的外因，混凝土本身的抗裂能力是內因。因此，要防止混凝土裂縫，就要采取措施盡量提高混凝土本身的抗裂能力，并盡量減小外界因素引發(fā)的破壞力。

4 提高混凝土自身抗裂能力的措施

本工程主要從以下幾個方面采取措施，保正面板混凝土的質量，來提高面板混凝土的抗裂能力。

4.1 原材料的選擇

4.1.1 水泥

本工程面板混凝土所用水泥中選用質量穩(wěn)定、安定性好的水泥廠生產的中低熱P.042.5普硅水泥。

4.1.2 骨料

砂石骨料的吸水率、含泥量對混凝土的收縮及抗拉性能有較大的影響。本工程面板混凝土采用現(xiàn)場附近砂石料廠生產的骨料，含有紫灰色石英砂巖、紫紅色粉砂巖。其中石英砂巖吸水率較低，在0.40%左右；粉砂巖的吸水率較高在0.70%左右。砂子細度模數(shù)為2.50，符合施工規(guī)范2.60～3.20的要求。經現(xiàn)場試驗室和監(jiān)理工程師對面板施工期間對使用砂石骨料的檢查，各項指標均滿足要求。

4.1.3 外加劑摻加

按照實驗結果，摻加適量的減水劑和引氣劑，盡量減小用水量，保證混凝土具有很好的和易性。

4.1.4 摻和料

摻加25%的優(yōu)質Ⅱ級粉煤灰。

4.2 優(yōu)化配合比設計

面板混凝土設計標號為C25，二級配，抗凍標號為F100，抗?jié)B標號為W12，根據(jù)設計、規(guī)范要求以及專家意見，結合實驗室試配結果，水膠比選用0.46，砂率選用36%，含氣量4～5，坍落度為5～9 cm，根據(jù)工地試驗室的實驗結果，面板混凝土28 d抗壓強度為40.60 MPa，劈裂強度為3.25 MPa,抗折強度為5.66 MPa，拌和物粘聚性好，初凝時間6.30 h，終凝時間7.40 h。

4.3 加強施工管理，確保施工質量

嚴格按監(jiān)理審批的配合比進行配料，嚴禁擅自更改配合比。混凝土必須攪拌均勻，攪拌時間不能少于3 min，由于混凝土澆筑強度較低，加之運輸距離，拌和站在無攪拌運輸車接料情況下要一直處于攪拌，保證混凝土不離析，現(xiàn)場實測攪拌時間都要在5 min之上。采用6.00 m3混凝土攪拌運輸車運輸面板混凝土，以減小運輸過程中混凝土的分離和溫度回升，并要求攪拌運輸車在卸料前需攪拌1 min以上。

在倉面下料口處保證適宜的坍落度，為了盡量較小混凝土在溜送過程中的分離，提高混凝土的強度保證率，現(xiàn)場要求混凝土的入倉坍落度為3～5 cm，并在溜槽中每隔10 m設置一道活動檔板，因當坍落度〈3 cm時，攪拌運輸車卸料較難。施工實踐表明，入倉坍落度控制在3～5 cm是比較適宜的，基本無分離現(xiàn)象產生，且和易性良好，易于振搗密實。

滑模連續(xù)、均勻上升，下料速度與滑模提升速度相匹配，掌握好脫模時間、控制每次滑升距離，因為過早脫模混凝土容易下墜，脫模過遲，混凝土和滑模間黏結力過大容易將新澆混凝土拉裂。

倉面上做到均勻布料，振搗充分，保證混凝土的密實性和均勻性，特別是兩側銅止水區(qū)域，需人工锨鏟扣料，用Φ50軟軸振搗棒振搗，其余區(qū)域用Φ70棒振搗。

為保證混凝土的表面外觀工藝，面板混凝土分粗平、精平、壓光3次收面：脫模后首先人工用木模粗平，然后用鋼模精平，待混凝土初凝前，人工在滑模后面拖掛的收面滾杠上再進行揉搓壓光，確保混凝土表面密實、平整，避免面板表面脫水后形成細小水簾，避免收縮不均產生裂縫。

4.4 面板混凝土的養(yǎng)護

新澆混凝土面，收面壓光結束后立即覆蓋PE膜，并將PE膜固定在面板混凝土中預埋的12#鐵絲上，進行保水養(yǎng)護，以防表面水分過快蒸發(fā)而產生干縮裂縫。

終凝后加蓋稻草墊子，并進行充分灑水養(yǎng)護，灑水養(yǎng)護主要是人工將活動水管插至PE膜下將壩面混凝土盡量全部灑濕，從而起到既保溫、保濕又防風吹的三重效果，且養(yǎng)護期盡量延續(xù)到蓄水為止，有效地減少裂縫的產生。

覆蓋養(yǎng)護，現(xiàn)場采取隨蓄水位的升高而掀除面板表面覆蓋的草墊及PE膜的方法，對于正常蓄水位高程以上的面板，盡可能覆蓋養(yǎng)護到驗收交付為止。

5 總結

目前水位已蓄至設計水位，利用壩后量水堰測得的壩體滲流量為10 L/s，裂縫處理效果是不錯的。

TV331

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1673-8853（2017）06-0067-02

2017-04-06

編輯：劉青

趙雅睿，（1974—），女，工程師，主要從事水利工程管理工作。