大壩大體積混凝土不規則裂縫控制措施探析

李林，魏文杰，顏福開 （安徽水利開發有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 工程背景

某水庫工程是一座具有農業灌溉、縣城應急水源、場鎮供水及農村人畜飲水等綜合效益的新建中型水利工程。該水庫大壩為常態混凝土重力壩，屬于大體積混凝土澆筑范疇，大壩大體積混凝土在施工中進行了嚴格控制，但在已澆筑多倉的3#-5#壩段壩體仍出現多條不規則裂縫。出現的不規則裂縫經鑒定后，雖然對大壩安全和使用功能無影響，但若不及時處理解決，在后續施工中可能會繼續出現，甚至擴大，將影響到大壩整體質量。為此，對出現的不規則裂縫必須查清原因，制定技術措施，方能確保后續順利施工和工程質量。

因此，為解決突發的多條不規則裂縫問題，該水庫工程專門成立現場技術攻關小組，圍繞大體積混凝土不規則裂縫產生的原因，進行深入分析，并制定相關技術措施，具體內容從以下方面進行闡述。

2 大體積混凝土裂縫產生情況調查

①在大體積混凝土工程中裂縫問題是不可避免的，在一定的范圍內也是可以接受的，只是要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內。在施工中應盡量采取有效措施控制裂縫產生，使結構盡可能不出現裂縫或盡量減少裂縫的數量和寬度，尤其要盡量避免有害裂縫的出現，從而確保工程質量。

②通過現場調查，3#-5#壩段壩體表面共產生不規則裂縫達到15條，其中最小裂縫寬度約為0.1mm，最大裂縫寬度約為2.8mm，最大裂縫長度約為4.7m。

3 大體積混凝土裂縫產生主要原因分析

①根據現場產生的不規則裂縫情況分析，不規則裂縫多為淺層裂縫，為了查找原因，該工程暫停現場施工，分別從原材料、配合比、混凝土攪拌和運輸、澆筑振搗、養護以及設計、構造等方面深入分析，查找原因，并采取切實可行的質量控制措施來減少不規則裂縫的產生，從而有效保證工程質量。

②分別從人、料、機、法、環、測等方面進行深入分析、研究，召開多次原因分析會，認真分析施工中可能存在的各種原因，并對各種原因反復進行討論，經匯總歸類，繪制了因果分析圖，如圖1所示。

圖1 因果分析圖

③通過因果分析圖中的各種原因，經過調查分析，查閱相關資料確定出如下主要原因。

a.混凝土澆筑層厚偏大

壩體混凝土設計要求最大澆筑層厚不大于1.5m，現場混凝土澆筑時亦按1.5m澆筑，因設計圖紙未設置冷卻水管，1.5m層厚澆筑后內部溫度擴散較慢，容易引起混凝土產生溫度裂縫。

b.混凝土養護不到位

混凝土后續養護不及時，未能認真灑水覆蓋，導致混凝土養護不及時，容易引起混凝土產生不規則裂縫。

c.未設置冷卻水管

壩體設計未要求設置冷卻水管，現場施工時也未設置冷卻水管進行降溫，對混凝土內部降溫影響較大，容易引起應力集中釋放造成混凝土表面拉裂，導致裂縫產生。

d.砂石級配不連續

通過查看原材料試驗報告及現場檢測，現場粗骨料石子級配出現不連續情況，特別是20mm～40mm及40mm～80mm碎石粒徑偏小。

e.粉煤灰質量不佳

查看原材料試驗報告及現場檢測，現場采用Ⅱ級粉煤灰，各項性能均滿足要求，但根據查閱規范及咨詢設計和檢測單位后，粉煤灰質量尚有提升空間。

f.其他方面原因

如天氣、溫差影響，壩段劃分、施工工序不合理，技術交底不詳細不到位，質量意識不強，稱量不準確，混凝土塌落度過大，減水劑效果不佳，石粉質量不佳等，經過調查、查閱施工記錄等，均能滿足要求，而且是施工中可控制的因素，不作為重點因素展開分析。

4 大體積混凝土裂縫控制措施

根據上述主要原因分析，認真制定了控制大體積混凝土不規則裂縫產生的技術措施，有效地降低裂縫的產生，保證了工程實體質量，主要技術措施如下。

4.1 做好技術交底

重新對作業人員進行交底培訓，交底內容應詳細、全面，交底培訓后進行考核，考核合格后方能上崗。

4.2 降低每層混凝土澆筑層厚

為了更好地對混凝土內部溫度進行控制，減少內外溫差，將壩體每層混凝土澆筑厚度由原來的1.5m降低至不大于1.0m，分3層澆筑，每層混凝土厚度控制在30cm左右，通過減少層厚，降低混凝土內部水化熱，從而減少壩體混凝土不規則裂縫產生，分層澆筑如圖2所示。

圖2 混凝土分層澆筑

4.3 按要求對混凝土開展養護作業

混凝土澆筑完畢后，指定專人進行覆蓋和澆水養護，養護期間保持混凝土表面處于完全濕潤狀態。對于壩體混凝土，澆水養護前先鋪一層土工布，再在其上鋪一層塑料薄膜，冬季施工時在表面覆蓋保溫被，養護時須始終保持土工布的濕潤。覆蓋和養護如圖3、圖4所示。

圖3 保溫覆蓋

圖4 灑水養護

4.4 增加混凝土冷卻降溫措施

與設計溝通增加冷卻水管，冷卻水管采用直徑φ20mm鍍鋅鋼管，水平間距80cm，每層垂直間距30cm左右，共布置2層，進口設有調節流量的水閥。冷卻水管安裝后，進行壓力通水檢驗，以免滲漏，每層循環冷卻水管被灌筑的混凝土掩蓋并震搗完畢后即可在該層循環冷卻水管內通沉淀后的河水。施工中冷卻管嚴格按預設的要求進行布置，以保證降溫效果。冷卻水管布設如圖5所示。

圖5 冷卻水管布設

4.5 更換粗骨料，滿足配合比砂石級配連續性

嚴格選用砂石原材料，由檢測單位重新設計配合比，同時每倉混凝土澆筑前都應對現場砂石情況進行檢測，根據現場砂石情況及時調整配合比，保證混凝土澆筑質量。

4.6 更換粉煤灰種類，提高粉煤灰質量

將粉煤灰質量提高一個等級，使混凝土更易于澆筑成型，并可減少坍落度的經時損失，且高質量粉煤灰水化放熱量很少，從而減少了混凝土水化放熱量，因此施工時混凝土的溫升降低，可明顯減少溫度裂縫，對有效遏制大體積混凝土不規則裂縫的產生。

4.7 大體積混凝土施工過程注意事項

4.7.1 澆筑前及澆筑過程階段

所用砂、石子、水泥及各種添加劑滿足規范要求；混凝土澆筑速度保持均衡，澆筑高度均衡上升，以改善約束條件，削減溫度應力；澆筑過程中對倉面泌水應使用吸水、自流等辦法及時排除。

4.7.2 澆筑完成階段

加強水化熱溫升測量，施工現場成立專門測溫小組，在混凝土不同部位及深度埋設測溫點，以測定混凝土澆筑過程以及澆筑后溫度變化，以便對異常情況及時采取防范措施。

采取適當的保溫和保溫措施，在大體積混凝土結構表面采取保溫和保濕措施，是大體積混凝土溫控的有效措施之一，避免溫差較大產生混凝土表面出現收縮裂紋。

4.7.3 養護階段

外界溫度較低時，應適當推遲拆模時間；為保證混凝土在規定齡期內達到設計強度，認真做好混凝土養護工作，并適當延長養護時間，應配專人負責。

5 結語

通過以上技術措施控制，該水庫工程在后續施工中，大壩澆筑壩面未發現明顯不規則裂縫存在，使得本工程大壩混凝土不規則裂縫得到了有效控制，保障該工程施工質量，為以后類似工程施工管控積累了寶貴經驗。