混凝土重力壩預裂結構縫探析

陳忠文　于厚文

摘要裂縫是混凝土重力壩在設計和施工過程中必須注重的問題，它將影響大壩的質量和壽命，因此預防和減少裂縫愈來愈被人們所重視，尤其是從結構設計方面，通過采取設置人工縫——結構縫，以預防和減少裂縫。通過白石水庫大壩混凝土工程實踐，針對預裂結構縫的設計和施工等方面進行了探析。

關鍵詞混凝土重力壩；預留寬槽；工作縫；誘導縫

中圖分類號 TV642.3 文獻標識碼B文章編號 1007-5739（2009）06-0266-01

白石水庫位于遼寧省北票市，距上園火車站13km，是在多泥沙的大凌河干流上修建的唯一骨干性工程。地理位置屬于北方嚴寒地區，多年平均氣溫7.8℃，最低氣溫-11.1℃（1月）。壩型為碾壓混凝土重力壩，采用RCD工法。混凝土總量為50.3萬立方米，壩高50.3m，壩頂長513.0m。由擋水、溢流、底孔、電站、引水等32個壩段組成。壩體外部為常態混凝土，內部為碾壓混凝土，基礎底部2.0m厚為常態混凝土。預防和減少大壩混凝土工程裂縫是設計和施工中最為關注的問題，目前防止裂縫一般采取結構設計、溫度控制、原材料選擇、施工安排和施工質量等方面的綜合措施，其中結構設計是最主要的措施，居于主導地位，在一定意義上顯示出預防和減少裂縫的客觀性和科學性。白石水庫大壩混凝土工程在施工過程中，依據施工圖設計并結合實際情況，在基巖找平層、溢流壩閘墩、越冬面等設置了預留寬槽、工作縫、誘導縫3種主要形式的結構縫。

1預留寬槽

1.1基巖找平層預留寬槽

由于壩基混凝土過長，并受基巖強約束，整體澆筑混凝土容易產生平行壩軸方向的裂縫，為此必須設置結構縫。在BL17～BL26灌漿蓋板的中間部位設置預留寬槽，寬槽兩側混凝土根據施工具體情況可以同時澆筑或澆筑一側，槽寬1.2m，槽兩側預埋二期混凝土插筋，在第2年春季當兩側混凝土充分收縮后，進行寬槽側面鑿毛，焊接插筋，澆筑膨脹混凝土，從而使寬槽兩側蓋板成為整體受力結構。這種設置結構縫的形式對壩基混凝土整體性較好，但是施工比較麻煩，不得跨年度。

1.2溢流壩閘墩預留寬槽

從已完建的工程實例可知，在溢流壩閘墩部位易產生裂縫，另外從理論上也可以分析出產生裂縫的原因，首先溢流壩壩體混凝土變形和閘墩混凝土變形不同，其次是由于閘墩很長（長33.3m），如整體澆筑必將產生不受人工控制的裂縫，因此在閘墩上相對應力較小的部位設置預裂結構縫。在溢流壩閘墩sta.D.0+12.800～sta.D.0+14.000設置1.2m寬的預留寬槽，起始高程為EL111.75，寬槽上、下游兩側支立模板，預埋插筋，寬槽上、下游同時澆筑混凝土。當一期混凝土達到一定強度后，對寬槽兩側鑿毛、沖洗、澆筑二期混凝土。由于施工期過長（需要跨年度施工），而且施工比較費事，因此該寬槽通過設計變更已被設置工作縫所替代。

2工作縫

2.1基巖找平層工作縫

由于在BL17～BL26基巖找平層的預留寬槽施工中存在的問題，BL6～BL16壩段大致在蓋板中間部位設置工作縫，工作縫兩側（稱甲塊、乙塊）的混凝土不能同時澆筑，一般先澆筑下游塊（乙塊），并預埋插筋。經過1個月左右的時間，當乙塊混凝土已經大致收縮完畢時，拆除隔縫板澆筑甲塊混凝土。當甲塊混凝土收縮時受到錨筋的約束，工作縫的錨筋起到了傳力桿的作用，從而能使甲乙塊共同工作。

2.2溢流壩閘墩工作縫

在溢流壩閘墩施工時，經過2次設計變更，最后將原設計的預留寬槽變更為工作縫，這種工作縫實質上是誘導縫，具體位置布置在相對應力較小的部位，即在sta.D.0+14.000處設置一道縱縫，起始高程為EL111.75，縱縫上下游鋼筋不斷開，用鋼板分縫，上下游混凝土同時澆筑。在EL111.90和EL112.10鋪設2層限裂鋼筋網（主筋∮16@200L=1500，分布筋∮12@200L=2800），這樣設置工作縫避免了跨年度施工，一旦在工作縫附近產生裂縫也方便處理。

3誘導縫

由于白石水庫工程位于北方嚴寒地區，又受到混凝土對溫度的要求限制，冬季不允許進行混凝土澆筑，混凝土施工時間一般為11月底至翌年4月初。若在冬季繼續澆筑混凝土將花費大量資金，參照俄羅斯的冬季施工，將花費7 000萬元。在越冬面由于混凝土強度較低，拉應力小，極易產生裂縫。為了解決先澆混凝土和后澆混凝土的結合及其由于溫度應力和收縮產生裂縫等問題，采取了在越冬面設置誘導縫，分散應力集中產生裂縫。

3.1上游面誘導縫

在BL27、BL28上游面EL110.75處設置縫長為1 000mm（sta.D.0+0.000～sta.D.0+1.000），2道止水，第2道鍍鋅鐵皮止水在橫縫處與紫銅止水片焊接，第1道橡膠止水在橫縫處與第2道止水鉚接。誘導縫端設置PVC ∮110開口管，并在距上游面1 300mm處設置鋼筋網，防止裂縫向深層發展。誘導縫面不需鑿毛，清洗后涂2遍EM-01海帕倫三丁元防水冷膠。

3.2下游面誘導縫

在BL18～BL28下游面EL111.5處，設置縫長3 000mm，誘導縫末端設置PVC ∮110開口管，以避免裂縫向深度發展。縫面向下游面有3%的坡度，縫面不鑿毛，不鋪砂漿。

4結語

預留寬槽、工作縫和誘導縫可統稱為預裂結構縫，亦可稱為人工縫，其目的是減少和防止裂縫的發生，保證混凝土的質量，提高大壩壽命。然而，設置預裂結構縫同時伴隨著影響施工等不利因素，白石水庫大壩混凝土工程實踐表明，設置預裂結構縫是大壩混凝土工程不可缺少的，并且還有待于進一步發展和應用。目前，對于結構縫的設置可以得出的結論是：工作縫優于預留寬槽，在越冬面宜設置誘導縫。