奮斗水庫碾壓混凝土壩裂縫控制措施

闞興明，劉景全，張守文

(穆棱市奮斗水庫工程建設管理處，黑龍江 穆棱 157500)

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奮斗水庫碾壓混凝土壩裂縫控制措施

闞興明，劉景全，張守文

(穆棱市奮斗水庫工程建設管理處，黑龍江 穆棱 157500)

奮斗水庫行政區(qū)劃屬于黑龍江省穆棱市，是一座以供水為主，兼顧防洪、發(fā)電、灌溉等綜合利用水庫。工程級別為大(Ⅱ)型，主要非溢流壩、溢流壩、壩式進水口、壩后式電站和魚道等組成。攔河壩采用全斷面碾壓混凝土重力壩，是黑龍江省第1座碾壓混凝土壩。文章詳細論述了碾壓混凝土特點及裂縫產(chǎn)生原因，闡述了防止裂縫產(chǎn)生所采取的措施，供施工單位參考。

碾壓混凝土特點；裂縫種類；裂縫原因；控制措施

0　引　言

奮斗水庫行政區(qū)劃屬于黑龍江省穆棱市，是一座以供水為主，兼顧防洪、發(fā)電、灌溉等綜合利用水庫。工程級別為大(Ⅱ)型，主要非溢流壩、溢流壩、壩式進水口、壩后式電站和魚道等組成。攔河壩采用全斷面碾壓混凝土重力壩，是黑龍江省第1座碾壓混凝土壩。混凝土壩由于體積龐大，結構設計和施工工藝都較復雜。壩體開裂在實際工程中是一個較為普遍的現(xiàn)象。裂縫的存在，會影響大壩的強度和耐久性，對結構產(chǎn)生有害的影響；甚至引起嚴重的滲漏，導致工程不能正常使用，影響工程壽命和經(jīng)濟效益。

1　碾壓混凝土的特點

碾壓混凝土(RCC)作為一種干硬性混合料，無塌落度，工方法接近于土石壩的填筑方法，采用通倉薄層鋪料，振動碾壓壓實。與常規(guī)混凝土相比，無論在材料消耗、施工效率，還是其本身性能等方面都有明顯的優(yōu)越性。

1)施工速度快，建設周期短。RCC可全斷面上升，其上升速度可達到15～25m/月。

2)壩體結構簡單而經(jīng)濟。由于RCC取消了縱縫和灌漿系統(tǒng)，不需要一期冷卻和二期冷卻，同時，橫縫可達到30～80m一條。這種橫縫不需要立摸，只需在RCC每層碾壓完畢后用截縫機在現(xiàn)場截縫即可。所以能夠節(jié)約大筆材料費和人工費。

3)可用當?shù)毓橇希话悴灰厥馓幚怼３B(tài)混凝土能用的砂礫料或人工碎石料，RCC都能用。

4)施工期可以壩頂泄流。RCC在施工過程中，如遇洪水(超過設計施工洪水頻率)時，RCC可以允許過水，而且不需要采取常態(tài)混凝土重力壩的縱縫通水平壓措施，同時還不致于因水流過壩造成冷擊應力裂縫。

2　裂縫產(chǎn)生種類及成因

2.1溫度裂縫

水泥在水化過程中產(chǎn)生大量熱量，混凝土結構內部截面和體積龐大，混凝土導熱性能差，熱量聚集不易散發(fā)，結構內部溫度過高，加之混凝土表面熱量散失快，造成混凝土內外形成溫度梯度，容易產(chǎn)生裂縫。

2.2干縮裂縫

干縮是混凝土材料的一個重要特性，對混凝土結構的耐久性有著非常重要的影響。養(yǎng)護階段的混凝土相對濕度為100%。拆模后、混凝土中水分向四周空氣中擴散，內部水分散發(fā)較慢，形成濕度梯度，引起干縮應力。

2.3結構裂縫

結構裂縫主要是壩基出現(xiàn)不均勻沉陷時，大壩受到強迫變形，從而使大壩開裂，隨著不均勻沉陷的進一步發(fā)展，裂縫會進一步擴大。

3　防止混凝土裂縫產(chǎn)生的措施

3.1溫度裂縫預防措施

3.1.1降低混凝土發(fā)熱量

合理選擇膠凝材料，控制水化熱。奮斗水庫碾壓混凝土選用中熱硅酸鹽水泥+粉煤灰，與普通硅酸鹽水泥+粉煤灰相比，混凝土用水量明顯減少。

3.1.2控制壩體最高溫度

1)通過降低混凝土澆筑溫度，控制水化熱溫升。①在低溫季節(jié)或環(huán)境氣溫較低的晚上、早晨澆筑混凝土；②降低材料溫度，材料堆放在涼棚內，避免陽光直射，或噴水冷卻集料，水泥儲罐應油漆成白色或噴水冷卻；③加冰拌合，采用冷卻水或加冰拌合混凝土能有效降低混凝土入模溫度；④避免吸收外部環(huán)境熱量。

2)鋪設冷卻水管，在混凝土中預埋網(wǎng)狀水管，利用管中循環(huán)冷水的流動來降低混凝土內部的溫度。

3)混凝土運輸過程中搭設活動遮陽棚，加快入倉速度，確保混凝土運輸過程中溫度回升部超過1℃。

3.1.3分塊分層澆筑

采用分層澆筑可利用層面的散熱來降低混凝土溫度，分塊分層澆筑有利于降低混凝土最高溫度和內外溫差。

3.1.4合理設置誘導縫

誘導縫是碾壓混凝土大壩的一種溫控防裂措施，在擋水壩段越冬停澆面上下游部位常因拉應力較大而開裂，采用控制混凝土澆筑溫度及對混凝土進行保溫的方法也很難從根本上解決擋水壩段越冬停澆面上下游部位的不規(guī)則裂縫。重力壩的誘導縫主要是采取平行于壩軸線的水平施工縫，且一般沿整個擋水壩段設置，一般深入壩體1～3m，其后便是整體式碾壓混凝土。

從以上幾個方面入手，使壩塊實際出現(xiàn)的最高溫度不超過壩體設計允許最高溫度。試驗結果：

1)奮斗水庫壩體內部、上游面防滲層死水位以上碾壓混凝土28d實測絕熱溫升為18.0℃和27.6℃，擬合最終溫升為21.0℃和31.7℃。

2)基礎墊層三級配常態(tài)混凝土28d實測絕熱溫升為33.1℃，擬合最終溫升為35.2℃。

3.2干縮裂縫預防措施

干縮是當外界環(huán)境濕度低于混凝土本身濕度時，混凝土內部水分散失引起的體積收縮變形。對于大體積混凝土，內部不存在干縮問題，但表面干縮是一個不容忽視的問題，足以引起大體積混凝土的表面開裂。奮斗水庫試驗結果，上游面防滲層、壩體內部碾壓混凝土90d干縮率分別為-408×10-6和-395×10-6。要盡量長時間地保溫和保持混凝土表面濕潤，讓其表面慢慢冷卻、干燥，使混凝土能夠增長強度以抵抗開裂拉應力，主要有蓄水養(yǎng)護和覆蓋灑水養(yǎng)護2種方式，養(yǎng)護時間一般≥14d。

3.3結構裂縫預防措施

奮斗水庫壩基河床部位的卵礫石、人工填筑的含砂低液限黏土及右岸臺地表層的含砂低液限黏土抗滑穩(wěn)定性差，不能滿足重力壩地基要求，設計已清除。全風化及強風化帶巖體承載力較低，設計已清除。在上游輔助線的河床處存在一條物探解譯構造破碎帶，其承載力相對較低，抗滑穩(wěn)定性差。臺地下部二長花崗巖巖體為Ⅳ類，強度低，抗滑變形性能差，采用固結灌漿加固處理。固結灌漿孔、排距均為4m，梅花形布置，孔深5m。

4　結　語

奮斗水庫在大壩結構、混凝土材料選擇等方面做了很多工作，但在大壩施工、建設管理方面仍需繼續(xù)探索，防止大壩裂縫產(chǎn)生，同樣需做好層間結合研究及越冬保護研究。

[1]于德洋，康迎春.淺談混凝土溫度應力控制及防裂措施[J].水利天地，2011(5)：41-42.

1007-7596(2016)07-0064-02

2016-06-22

闞興明(1981-)，男，黑龍江穆棱人，助理工程師；劉景全(1984-)，男，黑龍江穆棱人，工程師；劉守文(1984-)，男，黑龍江穆棱人，工程師。

TV642.2

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