新安江水電站寬縫回填處理試驗監測及成果分析

鄭 濤

（浙江華東測繪與工程安全技術有限公司,浙江 杭州 310014）

1 工程概況

新安江水電站攔河大壩為混凝土寬縫重力壩,壩頂高程115 m,最大壩高105 m；壩頂全長466.5 m,大壩自右至左共分26 個壩段,壩軸線呈折線,兩岸折向上游。右岸0#～6#壩段為擋水壩段,河床7#～16#壩段為溢流壩段,左岸17#～25#壩段為擋水壩段,壩段寬度除個別壩段外,一般為20 m,寬縫約占壩段40%。

新安江水電站右岸大壩施工期間,由于種種原因,3#、4#壩段的建基面未開挖出足夠范圍的平臺,導致存在側向穩定問題,一直是大壩安全運行的一個隱患。大壩建成后針對此問題進行了大量的計算分析工作及一些工程處理措施,在一定程度上增強了右岸大壩的側向穩定,但仍未徹底解決問題。對此,計劃將4#～5#和5#～6#壩段間的寬縫進行部分回填處理,增強各壩段之間的連接,以求徹底解決右岸大壩的側向穩定問題。

2 試驗目的

由于普通混凝土存在干縮現象,若采用普通混凝土回填寬縫,則回填混凝土澆筑凝結后與老壩之間將產生縫隙,回填混凝土與原壩體之間無法有效結合,起不到預期的傳力作用。因此本次回填處理試驗的目的主要有以下兩點：

（1）了解常態混凝土與微膨脹混凝土在水化熱過程中混凝土溫度變化情況,為今后回填處理提供溫控依據。

（2）了解常態混凝土與微膨脹混凝土回填后新老混凝土結合面的粘結情況,為今后回填處理混凝土的選擇提供依據。

3 試驗方案

根據現場情況,在5#～6#寬縫布置2塊3 m×3 m×4.5 m的混凝土試驗塊,分別采用微膨脹混凝土和常態混凝土（C20、三級配）。在試驗塊的兩邊側壁上布置了插筋（φ25 mm、L=2.0 m、插入原壩體1.0 m）,每個試驗塊每側布置4 根。實際澆筑過程中,由于現場條件限制,微膨脹混凝土試驗塊的最終澆筑尺寸調整為2.6 m×3.5 m×3.5 m。

為檢查回填混凝土與原壩體之間的結合效果,在試驗塊的兩邊側壁上布置了測縫計,每塊混凝土右側布置3 支測縫計,左側布置2 支測縫計；為監測混凝土試驗塊的溫度變化情況,在每個試驗塊的內部布置4 支溫度計；為監測微膨脹混凝土試驗塊兩側對原壩段的推力,在微膨脹混凝土試驗塊的兩側分別布置1 支應變計和1 支無應力計。

回填試驗觀測儀器布置詳見圖1 和圖2,本次試驗的所選用的觀測儀器技術指標見表1。

表1 監測儀器技術指標一覽表

圖1 常態混凝土試驗塊監測儀器布置圖

圖2 微膨脹混凝土試驗塊監測儀器布置圖

4 監測成果分析

4.1 常態混凝土試驗塊監測成果分析

常態混凝土試驗塊從2013 年11 月25 日開始澆筑,2013年11 月26 日完成相關監測儀器的安裝埋設工作,持續觀測至2014 年3 月7 日。繪制常態混凝土試驗塊與壩體接縫的開合度測值過程線見圖3,常態混凝土內部溫度測值過程線及等值線圖見圖4 和圖5。通過監測成果可以看出：

圖3 常態混凝土試驗塊新老混凝土結合面開合度測值過程線

圖4 常態混凝土試驗塊混凝土溫度測值過程線

圖5 常態混凝土試驗塊不同階段內部溫度等值線圖

（1）截止2014 年3 月7 日,常態混凝土試驗塊與原壩體結合面的開合度已基本穩定,其中測縫計J2 所測得的開合度最大,測值為2.17 mm,位于5#壩段側的中部。

（2）5#壩段側新老混凝土結合面的平均開合度為1.17 mm,6#壩段側新老混凝土結合面的平均開合度為0.79 mm,兩側結合面均處于微張開狀態。

（3）常態混凝土水化熱在混凝土澆筑后的第3 天（72 h）時達到最大,混凝土試塊中心溫度達到54.85℃,之后混凝土的穩定逐步降低；在第30 天時水化熱基本完成,此時混凝土試塊中心溫度為15.15℃,略高于環境溫度。

（4）新老混凝土接縫開合度的變化與混凝土水化熱有著較好的對應關系,即：在混凝土水化熱基本完成時,兩側接縫開合度也基本無變化。

4.2 微膨脹混凝土試驗塊監測成果分析

微膨脹混凝土試驗塊從2013 年12 月4 日開始澆筑,2013 年12 月5 日完成相關監測儀器的安裝埋設工作,持續觀測至2014 年3 月7 日。繪制微膨脹混凝土試驗塊與壩體接縫的開合度測值過程線見圖6,常態混凝土與微膨脹混凝土試驗塊新老混凝土結合面開合度對比見圖7,微膨脹混凝土內部溫度測值過程線及等值線圖見圖8 和圖9,微膨脹混凝土試驗塊兩側端部混凝土應力應變測值過程線見圖10。通過監測成果可以看出：

圖6 微膨脹混凝土試驗塊新老混凝土結合面開合度測值過程線

圖7 常態混凝土與微膨脹混凝土試驗塊新老混凝土結合面開合度對比

圖8 微膨脹混凝土試驗塊混凝土溫度測值過程線

圖9 微膨脹混凝土試驗塊不同階段內部溫度等值線圖

圖10 微膨脹混凝土試驗塊兩側端部混凝土應力應變測值過程線

（1）截止2014 年3 月7 日,微膨脹混凝土試驗塊與原壩體結合面的開合度已基本穩定,其中,中測縫計J6 所測得的開合度最大,測值為2.10 mm,該測縫計位于5#壩段側的左上角；其次為測縫計J8,測值為1.74 mm,該測縫計位于5#壩段側的右下角。

（2）5#壩段側接縫目前的平均開合度為1.53 mm,6#壩段側接縫目前的平均開合度為0.60 mm,兩側新老混凝土接縫也均處于微張開狀態。

（3）微膨脹混凝土和常態混凝土試驗塊新老混凝土結合面相同部位開合度大小差異明顯,開合度大小分布沒有明顯規律。

（4）微膨脹混凝土水化熱在混凝土澆筑后的第2 天時（48 小時）達到最大,混凝土試塊中心溫度達到52.95℃,之后混凝土的穩定逐步降低；在第25 天時水化熱基本完成,此時混凝土試塊中心溫度為12.90℃,略高于環境溫度。

（5）新老混凝土接縫開合度的變化與混凝土水化熱有著較好的對應關系,即：在混凝土水化熱基本完成時,接縫開合度也基本無變化。

（6）混凝土試驗塊澆筑初期,5#壩段側新澆筑混凝土處于受壓狀態,6#壩段側新澆筑混凝土處于受拉狀態；隨著混凝土水化熱的逐步降低,5#壩段側和6#壩段側的混凝土均處于受拉狀態,且應力應變值已趨于穩定。

5 結語

（1）微膨脹混凝土和常態混凝土試驗塊新老混凝土結合面相同部位開合度大小差異明顯,對于同側結合面的開合度大小分布也無明顯規律,總體上,兩種混凝土試驗塊與原壩體結合面的開合度大小基本相當。

（2）微膨脹混凝土水化熱在澆筑后的第2天時（48小時）達到最大,而常態混凝土水化熱是在澆筑后的第3天時（72小時）達到最大；微膨脹混凝土最大水化熱為52.95℃,而常態混凝土最大水化熱為54.85℃；微膨脹混凝土水化熱從大小以及發展時間上均低于常態混凝土。

（3）在混凝土水化熱完成時,微膨脹混凝土試驗塊兩側端部應力應變處于受拉狀態,短期內未體現微膨脹混凝土的膨脹效應。