瓊中抽水蓄能電站下庫大壩面板防裂技術

宿生 涂雨田

【摘要】混凝土面板堆石壩面板裂縫誘發原因較多，如何有效防裂是長期困擾施工的難題。受蓄水工期限制，瓊中抽水蓄能電站下庫大壩面板需在相對高溫季節澆筑，對面板防裂極為不利。結合工程特點，從提高混凝土抗裂性能、減小內外溫差、改善約束條件、做好表面養護等方面著手，系統采取了各項防裂措施，有效控制了面板裂縫數量。

【關鍵詞】瓊中抽水蓄能電站；下庫；混凝土面板；防裂技術

1、工程概況

瓊中抽水蓄能電站是海南省首個抽水蓄能電站，項目位于海南省瓊中縣黎母山鎮境內，總裝機容量600MW。下水庫壩址以上集雨面積17.51km2，壩址多年平均流量為0.819 m3/s，多年平均徑流量為2583萬m3。下水庫正常蓄水位253.00m，混凝土面板堆石壩壩頂高程為257.00m，壩頂寬度為8.0m，壩軸線長度336.15m，最大壩高54.0m。大壩上游坡比為1：1.4，壩體自上游至下游依次分為面板、墊層區、過渡區、堆石區、排水區，周邊縫下設特殊墊層區。壩體典型斷面見圖1。混凝土面板厚0.4m，最大斜長為86.48m，面板分塊寬度為12m和8m，其中寬12m的8塊、寬8m的30塊，共計38塊。

2、大壩混凝土面板防裂問題

混凝土面板是大壩防滲體系的重要組成部分，其形體上厚度很薄，坡向很長，極易產生裂縫。一旦面板出現貫穿性裂縫，則可能導致大壩漏水，威脅大壩穩定安全。

2.1面板裂縫產生原因

面板裂縫一般可分為結構性裂縫和非結構性裂縫。其中，結構性裂縫產生的原因主要包括：壩體后期沉降量大；分期填筑造成的不均勻沉降；墊層料坡面虧坡、壓實度不夠等。

非結構性裂縫的產生原因包括：

（1）澆筑完成后養護不到位，表面失水干燥過快，由于干縮開裂引起混凝土表面裂縫；

（2）澆筑后由于水泥水化熱溫升，混凝土內外溫差過大，超過混凝土抗拉能力而引起裂縫；

（3）混凝土后期溫降階段產生的收縮裂縫。

根據已建工程的經驗，由溫度應力引起的面板混凝土裂縫較為普遍。

2.2面板防裂的不利因素

根據施工進度安排，為滿足按期蓄水要求，本工程大壩面板混凝土計劃于2016年4月～6月澆筑，根據工程區域氣溫統計資料，該時段已逐步進入高溫季節（平均溫度在25℃以上）。結合面板裂縫產生的機理，外界氣溫條件對防裂極為不利。

3、面板混凝土防裂控制

結合本工程特點，面板防裂主要從提高混凝土抗裂性能、減小內外溫差、改善面板約束條件、加強表面養護等方面著手。

3.1提高混凝土抗裂性能

3.1.1 設計指標

面板混凝土相關性能指標見表1。

3.1.2 配合比選用

為提高面板混凝土抗裂性能，工程界一般采用添加優質粉煤灰、無機微膨脹類材料、聚丙烯纖維材料、減縮材料等。針對工程實際條件，開展了面板混凝土配合比專題試驗研究，提出了補償收縮混凝土及纖維混凝土兩種配合比方案，具體見表2。

比較可知，外加劑摻量相同的情況下，纖維材料摻入將增加混凝土用水量，從而增加混凝土膠凝材料總量和水泥用量。

綜合考慮混凝土性能及膠凝材料用量，選擇補償收縮混凝土作為施工配合比，具體見表3。

3.1.3 原材料

混凝土所用原材料各項檢測指標均滿足規程、標準的要求。其中，水電十二局科研所生產的VF防裂劑、NMR高效減水劑、BLY引氣劑在國內梅溪、八都、珊溪等工程中應用并取得了較好的防裂效果。

3.1.4 拌合物質量控制

（1）加強拌和樓維護保養，確保稱量準確，水泥、粉煤灰誤差不超過±1%，其他不超過±2%。

（2）在拌和樓附近設置質控室，對原材料及混凝土拌制質量指標全過程檢測。

（3）及時運輸入倉，減少混凝土在運輸過程中的坍落度損失。

3.2 減小內外溫差

3.2.1 入倉溫度控制

混凝土入倉溫度控制在25℃以內，并采取以下措施：

（1）在大壩右壩頭建設混凝土拌合站，距離倉面距離在500m以內，并在運輸車上搭遮陽布，減少混凝土運輸過程中的溫升。

（2）降低骨料和水的溫度。砂石料倉搭蓋遮陽棚，噴灑水霧降溫（砂子除外），并采用底部取料；在拌合用水水箱上增設遮陽布，防止陽光直射。

（3）安排技術人員做好溫度檢測和記錄，對每天的原材料溫度、混凝土入倉溫度等進行檢查，形成有效對比記錄。

3.2.2 倉面氣溫調節

（1）根據外界氣溫特點，混凝土澆筑盡量安排在早晚、夜間及陰天等低溫時段進行。

（2）倉面采用噴水霧等措施降低氣溫，振搗后及時進行覆蓋。

（3）采用彩條布對溜槽進行遮蓋，混凝土澆筑完成后及時覆蓋，防止熱量倒灌。

3.3 改善面板約束條件

面板澆筑完成后，其變形將受到擠壓邊墻坡面的約束，尤其是坡面存在錯臺、平整度差等情況時，擠壓邊墻對面板的局部強約束將造成面板開裂。為改善面板約束條件，采取了以下措施：

（1）澆筑過程中及時切割滑模架上方2m范圍內的架立筋，減少面板與擠壓邊墻剛性連接。

（2）在擠壓邊墻表面布置3m×3m方格網測量，控制坡面平整度在（+5cm、﹣8cm）以內，對擠壓邊墻表面錯臺、平整度超標等缺陷進行人工修補。

（3）在河床中部沿面板垂直縫部位在擠壓邊墻表面開鑿通縫，回填預縮砂漿。

（4）擠壓邊墻表面噴撒二油一砂乳化瀝青（乳化瀝青噴灑用量約1.7kg/㎡），防止面板與擠壓邊墻之間的黏結。。

3.4 表面養護

面板混凝土厚度為0.4m，水化熱溫升階段短，溫度峰值出現早。對面板表面及時進行保溫保濕養護，有利于降低表面熱交換系數，降低溫度沖擊，減緩變形變化，從而減少裂縫的產生。

（1）面板混凝土抹面完成后，表面及時覆蓋保溫，并進行不間斷噴水養護，對已干燥而被風吹起的養護毯進行重新覆蓋灑水。

（2）做好養護記錄工作，對每天的養護情況進行巡查、監督、記錄。

3.5 其他措施

3.5.1 壩體填筑質量控制

（1）嚴格按照碾壓試驗確定的工藝參數施工，加強層厚、碾壓變數及加水量的控制。

（2）做好填筑質量檢測，確保每層壩料的壓實度滿足要求。

（3）壩體填筑完成經至少5個月的沉降且沉降速率不大于5mm/月后才可進行面板施工。

3.5.2 雨天施工措施

工程區域為海洋季風性氣候，在澆筑面板過程中往往會遇到強降雨，需加強相應施工應對措施：

（1）密切關注天氣，合理安排施工。暴雨來臨前2d到3d，不進行混凝土施工，對未達到強度的混凝土進行覆蓋。

（2）暴雨來臨前，立即停止現場施工，堆放料要做好避雨，防止雨淋、水泡。

（3）澆筑工作面準備足夠防雨布。澆筑過程中遇強降雨時，立即停止澆筑并遮蓋倉面，盡快將混凝土平倉搗實。

面板防裂效果

在面板混凝土澆筑完成并達到齡期后，對面板表面裂縫進行了全面檢查，裂縫情況統計見表4。

通過大壩面板裂縫統計可知，采取了系統的面板防裂措施后，大壩38塊面板共檢測出6條裂縫，每萬㎡面板裂縫數量僅為2.77條，檢出裂縫均為表面裂縫，實測裂縫寬度均小于0.2mm，整體防裂效果較好。

結語：

由于工期限制，瓊中抽水蓄能電站下水庫大壩面板需在相對高溫季節澆筑，對大壩面板防裂極為不利。

結合工程特點，在做好壩體填筑質量控制的基礎上，從提高混凝土抗裂性能、減小內外溫差、改善面板約束條件、做好表面養護等方面著手，各項措施運用得當有效控制了面板裂縫數量，取得了較好的效果，對類似工程的施工有較強的借鑒作用。

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