阿爾塔什高面板壩一期面板裂縫發(fā)展統(tǒng)計分析與處理

劉勇軍 張正勇 石永剛

（中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610000）

1 工程概況

1.1 概 述

阿爾塔什水利樞紐工程是國家172項節(jié)水供水重大水利工程之一，其擋水壩為混凝土面板砂礫石堆石壩，壩頂高程1825.8m，最大壩高164.8m，壩頂寬12m，壩長795m。面板頂高程1821.8m，底部最低高程1662.4m，混凝土設計強度等級為C30、抗?jié)B等級為W12、抗凍等級為F300，普通硅酸鹽水泥，摻聚乙烯醇PVA纖維，面板混凝土設計工程量約121349m3。面板頂部厚度為0.4m，面板底部厚度為0.96m，坡比為1∶1.7，最大坡長315.6m，共計76塊面板。面板寬度主要分12.0m與6.0m兩種，其中河床部位受壓區(qū)寬12.0m面板45塊，岸坡部位受拉區(qū)板寬6.0m面板25塊（左岸11塊、右岸14塊），右岸端頭寬12.0m面板6塊。

1.2 自然條件

工程位于新疆塔里木盆地西部，地處歐亞大陸腹地，因遠離海洋，周邊又有高山隔離，加上大沙漠的影響，呈典型的大陸性氣候，其主要特點為:氣候年變化較大，日溫差大，空氣干燥，日照長，蒸發(fā)強烈，降水量稀少。多年平均風速為2.0～2.2m/s，多年平均月蒸發(fā)量為143～382mm，多年平均月降水量3.6～8.5mm，多年平均相對濕度40%～47%。由于工程區(qū)具有早晚溫差大、干燥風多的特點，這些都是不利于面板混凝土防裂施工的因素，這樣惡劣的氣候環(huán)境，毫無疑問給混凝土面板養(yǎng)護帶來了很大的困難，對混凝土面板養(yǎng)護提出了更高的要求。

2 施工工藝簡述

2.1 面板混凝土設計技術要求

面板混凝土采用C30F300W12，普通硅酸鹽水泥，摻聚乙烯醇PVA纖維，要求混凝土水灰比應小于0.45，水泥用量宜大于300kg/m3，氯離子含量應小于0.2%，堿含量應小于3kg/m3。面板鋼筋采用雙層雙向鋼筋，鋼筋為HPB400，其混凝土保護層厚度為100mm。經(jīng)配合比試驗確定其配合比。施工配合比見表1。

表1 阿爾塔什水利樞紐面板混凝土施工配合比及拌和物性能參數(shù)

2.2 面板混凝土施工簡述

面板澆筑采取跳倉方式自下而上進行，混凝土自壩頂臨時斷面經(jīng)長溜槽入倉，結合卷揚機提升無軌滑模進行施工，單塊面板要求一次連續(xù)完成澆筑作業(yè)。在面板混凝土澆筑過程中，及時進行保溫保濕養(yǎng)護，并在混凝土表面采用布置花管的方式進行常流溫水養(yǎng)護。阿爾塔什一期面板混凝土表面依次鋪設土工布、雙層氣泡膜和復合土工膜進行保溫保濕覆蓋養(yǎng)護，同時對養(yǎng)護用水溫度進行控制調整，以保證養(yǎng)護效果。

阿爾塔什大壩工程一期面板自2018年3月10日開始澆筑，于5月28日完成13～56號共計44塊面板混凝土澆筑，歷時80天，分別將單塊面板從底部一次性澆筑至1715.0m頂高程，澆筑混凝土總量3.8萬m3，總表面積4.4萬m2。

3 一期面板裂縫檢查結果及分析

3.1 裂縫普查方法

2018年6—9月期間在一期面板裂縫普查過程中，依據(jù)不同的測試精度要求，采用全站儀對外觀裂縫的位置進行測量，采用米尺對外觀裂縫長度進行測量，采用裂縫觀測儀和塞尺對裂縫寬度進行測量，采用BJCS-2型混凝土裂縫測深儀對裂縫深度進行檢測。

3.2 首次面板裂縫普查情況

2018年6月10—22日，進行了首次面板裂縫普查，發(fā)現(xiàn)面板裂縫43條，總長度為188.4m，其中最大縫寬0.3mm，最小縫寬0.1mm，橫向貫通裂縫6條。

3.3 第二次面板裂縫普查情況

2018年8月22日—9月15日，進行了第二次面板裂縫普查，發(fā)現(xiàn)面板裂縫138條，總長度為1414.2m，其中最大縫寬0.3mm，最小縫寬0.1mm，橫向貫通裂縫101條，面板裂縫分布情況見圖1。

4 裂縫分布情況分析

影響面板裂縫產生的原因眾多，如施工工藝、混凝土質量、壩體沉降、環(huán)境、養(yǎng)護情況等，但對以上兩次面板裂縫檢查結果進行分析統(tǒng)計后，無法直觀得出裂縫發(fā)展與混凝土質量、環(huán)境、養(yǎng)護情況存在的相關性，以下僅從面板澆筑時間延長和澆筑序列方面進行裂縫發(fā)展的討論。

圖1 面板裂縫分布（2018年9月15日）

4.1 面板澆筑時間與裂縫發(fā)展關系

一期面板澆筑于5月28日完成，從澆筑完成后的25天完成首次裂縫普查，檢查裂縫數(shù)量43條，總長188.4m；延后85天后完成第二次裂縫普查，檢查裂縫數(shù)量138條，總長1414.2m。第二次普查裂縫數(shù)量較第一次增長95條，增長率為220.9%；總長度較第一次增長1225.8m，增長率為650.6%；貫通縫增加95條，增長率為1583.3%。根據(jù)統(tǒng)計分析，面板裂縫發(fā)展隨面板澆筑時間的延長呈增多趨勢，且增長較為明顯。兩次裂縫統(tǒng)計分析情況見表2。

表2 兩次裂縫分析統(tǒng)計

4.2 澆筑序列與裂縫發(fā)展關系

面板施工采用跳倉澆筑的施工工藝，即先澆筑奇數(shù)倉（從一期面板中間部位的35號面板開始），后進行偶數(shù)倉面板澆筑。由此導致Ⅰ序倉無兩側約束，自由度大；Ⅱ序倉兩側的Ⅰ序倉已澆筑完成，對其形成了約束，自由度小。根據(jù)第二次面板裂縫統(tǒng)計數(shù)據(jù)，Ⅰ序倉裂縫19條，而Ⅱ序倉裂縫119條，相差懸殊。具體1序、2序面板所分布的裂縫統(tǒng)計情況見表3。

表3 Ⅰ序、Ⅱ序面板裂縫統(tǒng)計

根據(jù)Ⅰ序面板和Ⅱ序面板的特點，及裂縫統(tǒng)計情況，Ⅰ序面板呈自由狀態(tài)，左右無約束，而Ⅱ序面板將受Ⅰ序面板的約束，且由于Ⅱ序面板澆筑過程中，相鄰的Ⅰ序面板混凝土強度已達到80%以上，在擠壓約束下，便更容易產生裂縫。

5 面板裂縫處理

5.1 裂縫處理原則

阿爾塔什水利樞紐工程地處寒冷區(qū)，壩基覆蓋層較厚，地震烈度高，一期面板均在上游防滲補強土料保護范圍內，針對裂縫發(fā)展的不同程度，提出處理標準及措施如下:

a.面板裂縫處理需滿足表面封閉、防滲、混凝土補強要求。

b.縫寬小于0.15mm，進行表面封閉處理，采用涂刷高性能環(huán)氧膠泥進行涂層封閉處理。

c.縫寬不小于0.1mm、小于0.15mm，縫長大于6m，進行內部灌漿、表層封閉處理，采用高性能改性環(huán)氧灌漿材料進行化學灌漿，后涂刷高性能環(huán)氧膠泥進行涂層封閉處理。

d.縫寬不小于0.15mm，進行內部灌漿、表層封閉處理，采用高性能改性環(huán)氧灌漿材料進行化學灌漿，后涂刷高性能環(huán)氧膠泥進行涂層封閉處理。

5.2 裂縫處理檢查與結論

面板裂縫處理后進行壓水檢測及抽芯檢測。壓水檢查可在灌漿結束28天后進行，壓水檢測壓力為0.3MPa，壓水檢測合格標準為透水率不大于0.1Lu。灌漿結束28天以后可以進行抽芯檢查，結合裂縫的深度、開合度及灌漿壓力，裂縫描述資料、灌注量等現(xiàn)場實際情況，進行選縫取芯后再綜合評定。

灌后壓水試驗檢測表明灌漿效果良好；經(jīng)抽芯取樣，檢查孔巖芯完整，裂隙中有環(huán)氧材料填充，處理后面板質量滿足相關要求。

6 結 語

阿爾塔什大壩工程一期面板澆筑時間選擇在3—5月，該時期處于低溫季節(jié)，晝夜溫差較小，可以盡量避免環(huán)境對面板裂縫造成較大的影響。對一期面板澆筑完成后兩次面板裂縫普查結果，采用統(tǒng)計分析的方法探討裂縫發(fā)展規(guī)律，形成了初步的結論。同時，結合現(xiàn)場裂縫實際情況與相關工程裂縫處理原則，對阿爾塔什面板裂縫提出處理原則，經(jīng)試驗檢測處理效果較好。通過進一步的分析與總結，可對后續(xù)面板裂縫防控、面板施工工藝優(yōu)化等方面提供參考。