Mgo混凝土在沙溪口船闸闸室右闸墙缺陷处理中的应用效果分析.docx

Mgo混凝土在沙溪口船闸闸室右闸墙缺陷处理中的应用效果分析华东水电技术1996年第4期Mgo混凝土在沙溪口船闸闸室右闸墙缺陷处理中的应用效果分析陈重喜(电力工业部华东勘测设研究院杭州310014)摘要沙溪口船闸闸室右闸墙缺陷处理采用Mgo混凝土,实施至今已2年多.本文通过现场观测资料和4次充泄水试验观测成果,分析Mgo混凝土的应用情况.结果表明,船闸右闸墙外侧支撑块采用Mgo混凝土达到了预期的目的,支撑块与船闸右闸墙已具有足够的整体性,满足共同受力的要求.关键词Mgo混凝土船闸自生体积变形应用效果1概述沙溪口船闸布置于电站水力枢纽左岸,设计规模为V级船闸,通航300t级船队;该船闸于1991年建成,1992年1月24日首次充水,同年5月投入试运行.在1992年9月起的运行观测中发现船闸闸室顶部有异常变形?并于同年l2月26日停航.经检查发现船闸闸室输水廊道右侧壁58m高程附近有1条水平裂缝并有不同程度漏水,闸室底板(6O.45m)右侧亦出现裂缝.沙溪口船闸闸室结构原为坞式结构,由于裂缝的产生使闸室整体性遭到破坏,处理后很难再恢复为原有的坞式结构.在结构处理中对左,右闸墙分别按重力式单独受力结构进行了稳定和应力复核,并在此基础上提出补强处理方案.处理方案最终采用闸室右闸墙外侧加浇Mgo混凝土支撑块方案,见图1.Z.Mgo混凝土设计沙溪口船闸闸室右闸墙缺陷处理使用Mgo混凝土,目的是充分利用Mgo混凝土的延迟膨胀性,既在船闸闸室未经充水(不运O,afu柑旆呈价F-孽一15X3=45l5X3=45孽一27口口一户圆_闸中心绳坦左0+3.18,50j固皿j一_1一一一,l_一一.-,L一-UUUUUUUUUUUUU茸下眦Il._lI.-,誊澶孔团匝,.团匝面l/J司】II,J置|.tj图1平面布置图25行)的情况下支撑块混凝土温升,温降直至降到可能出现最低温度的全过程中始终保持原右闸墙与Mgo混凝土支撑块之间新老混凝土接触缝面紧密闭合,从而保证两者在受力方面的整体性.设计中以接触缝处水平向正应力始终为压应力进行支撑块的温度场,温度应力和补偿应力分析.分析表明,为保证接触缝面的紧密闭合,要求支撑块Mgo混凝土的最终膨胀量约为200个微应变.沙溪口船闸闸室右闸墙缺陷处理自1993年10.月下旬开始至1994年1月中旬结束,历时约3个月,共浇筑Mgo混凝土13580m.,外掺Mgo约205t.3观测仪器的布置设计选择了有代表性的3,5,7闸块及相应支撑块布置观测仪器,在3,5支撑块与闸墙接触部位V60.30m处共埋设CF一12型测缝计4支,编号J:J支撑块断面中心部位埋设无应力计8支,编号NN,NN.,详见图2,图3.另在3,5,7闸块所处输水廊道右侧墙58.0m裂缝处埋设6支测缝计,编号JJ在闸室底板60.45m裂缝处埋设5支测缝计,编号JJ,具体仪器埋设位置见表1.4Mgo混凝土自生体积变形图23块仪器布置图在Mgo混凝土支撑块中共埋设了8支无应力计,截止1995年5月,混凝土龄期已在510d以上,从无应力计观测成果看,Mgo混凝土的膨胀是明显的,见表2.膨张量在261541024010之间,其中测值小于18010的无应力计有3支(N,N:,N.),大于22010的有2支(N3,N),另外3支(Ns,N,N8)测值介于1801022010之间,8支无应力510d的平均膨胀量为19210一;膨胀过程曲线见图4,1个月的膨胀量约占180d膨胀量的557O.平均65,图35块仪器布置图360d的膨胀量为180d的1.061.19倍,平均为1.14倍,510d的膨胀量为180d的1.111.32倍,平均1.20倍,从膨胀曲线看,510d以后膨胀曲线已很平缓.总的来看,实测膨胀曲线符合Mgo混凝土的膨胀规律,但其膨胀曲率较水口,青溪工程中Mgo混凝土的膨胀曲线稍平缓,这是因为沙溪口所用Mgo原材料活性指标偏高,Mgo颗粒较粗所致.表1观测仪器埋设位置一览表仪器高程名称编号桩号(m)备注(m)Jl坝下0+058.7坝左O+338.560.453#J2坝下O+071.9J3坝下O+088.7坝左O+338.560.455#J坝下O+101.9测Js坝左O+338.5坝下O+123.760.457#J6坝下O+059.7坝左O+339.558.5O3#J7坝下O+070.7缝J8坝下0+089.7坝左O+339.558.305#J9坝下O+100.7Jl0坝下O+l17.75800坝左O+339.57#计J【1坝下O+131.558.1OJ12坝下0+059.7坝左O+326.560.303#Jl3坝下O+070.7Jl坝下O+0897坝左O+326.560305#Jls坝下O+1007Nl坝左O+318.55800J无N2坝左O+316.5N3坝左O+318.5坝下O+065.23#60.00应N-坝左O+316.5N5坝左O+318.5625O力N,58.00计N8坝左O+325.5坝下0+095.56O.OO5#N962.50表2加固块Mgo混凝土自生体积变形观测成果表仪埋设时间自生体积变形(10.)器号(Y,M,D)3d7d14d28d60d90d180d220d360d510dNl93.11.1O20344866921O512413O144154N293.11.1O2840527410011213O138154162N393.11.15529O11O14618O19221O218234240N-93.11.15427298120154168188195212222Ns93.11.2735547O88106120146156178192N,9311.07335880118160174190192202214N89311.125O7595115142154164166176182N993.12.O95O75951O2112126140144158170250自生体200翔变形150(xl10009Ol805充水试验成果图4加固块MgO为了检验缺陷处理的效果,对船闸共进行了4次充泄水试验,第1阶段(1994年5表3船闸闸室在充水前后28注:表中张开为正.闭合为负.5.1船闸闸室右侧底板V60.45m处裂缝变化JJ反映船闸闸室右侧底板60.45m处裂缝变化情况.第1阶段3次充泄水过程中,变化规律较明显,当船闸闸室充满水时,裂缝呈张开趋势,泄水后又闭合,其中5闸块J测缝计测得开度变化值最大,为0.132mm,其它开度变化均在0.03mm以下;第2阶段充泄水过程中,J,J.测缝计测值在充满水时趋闭合,但变化仅0.O12mm,J.,J,J在充满水时呈张开趋势,变化值约为0.012O.088mm.总的来看,船闸闸室充满水时,右侧底板裂缝呈张开趋势是合理的,但其开度变化均很小,绝大部分在0.033m以下.5.2船闸闸室输水廊道右侧墙58.Om处裂缝变化JJ反映闸室输水廊道右侧墙58.Om处裂缝变化情况.第1阶段充泄水过程中,J,J在闸室充满水时趋闭合,开度变化量仅0.O1lmm,Js则呈张开趋势,开度变化为0.023mm,Js不变,而J,J.规律不明显;第2阶段充泄水过程中,JJ在闸室充满水时呈张开趋势,开度变化量在0.03mm以下,J.J在闸室充满水时呈闭合.应该说,闸室充满水时输水廊道右侧墙处裂缝呈张开趋势是合理的,但实测结果反映有张开趋势亦有闭合趋势,其开度变化量均很小,最大张开变化量为0.03ram,最大闭合变化量仅0.O16mm.5.3支撑块与闸室右闸墙之间接缝变化J.J测缝计反映支撑块与闸室右闸墙之间接缝的变化,4次充泄水仪器变化分析见表4.表4充水前后仪器变化一览表充水前后呈张开最大张开量(mm)充水前后呈闭合最大闭合量(mm)充水前后仪器测的仪器编号的仪器编号值不变的编号第1次充水儿2O.O2n3,儿4,j150.037儿6第2次充水J12,儿3,j150.040J14,J16第3次充水j150,037n2,J13,j14,j1(第4次充水充水前后若接缝处开度变小,说明接缝处在充水前是张开的,第4次充水因观测测值有误,不便于分析.从前3次充水前后情况分析,最大闭合量也仅0.04mm(仅相当于2个电阻比),并且3次充水前后表明裂缝开度呈闭合变化的仪器数量占仪器总量的4O%.可以认为支撑块与闸室右闸墙之间接缝接触是占大多数的,脱开所占比例很少,且开度也很小,这从下面闸室墙顶相对位移分析中也可看出.5.4闸室墙顶相对位移观测分析船闸闸室在充水前后墙顶相对位移观测成果见表5第1阶段最大相对位移9.45mm,泄水后有一定的残余变形,但数值很小;第2阶段最大相对位移为16.76ram.总的来看,墙顶相对位移值均很小,对照有限元分析成果,墙顶位移在弹性变形范围内.6结语沙溪口船闸闸室右闸墙缺陷处理采用闸,室右闸墙外侧加浇Mgo混凝土支撑块的方案,充分利用了Mgo混凝土的延迟膨胀性能.不仅施工简单易行,而且经济可靠.通过对Mgo混凝土自生体积变形的观29测,实测最终(51Od)膨胀量在1541os24010之间,基本上达到了设计要求,且膨胀规律正常.沙溪口Mgo混凝土的实践为提高Mgo混凝土的膨胀量,扩大Mgo混凝土的应用领域,提供了有效的依据.表5船闸闸室在充水前后墙顶相对位移观测成果表(单位:mm)第1阶段第2阶段测点编号1994年5月13日7月4日7月7日7月8日及桩号充水前充满水泄水后充满水泄水后充满水泄水后充水前充满水充满水泄水后7:0015:2016:4019:2020:0023:0023:3016:4017:0016:309:001(O+041.2)O4.750.76,650.456.450.81.39.558.30.22(O+053.5)O6.590.867.54O.O47.340.691.7911.5415.440.213(0+060.O)O5.5751.O57.650.057.5O.41.4511.811.650.54(0+071.0)O5.7751.87.8O7.650.353.2714.3214.271.975(0+083.5)O7.675t0.559.250.78.71.12.213.312.91.O56(O+092.7)O8.05一O.699.21O.819.261.312.4114.6116.761.317(0+101.O)O8.0751.359.450.18.60.653.1915.1414.992.548(0+108.0)O8.90.959400.158.950.93.5615.7315.333.289(O+122.5)O8.5151.169.40.348.750.891.9913.4912.89O.7910(0+135.4)O6.1450.888.270.089.121.27O.179.4210.320.1211(下闸首)O5.9651.117.O40.196.84O.940.198.598.740.11从充水试验情况看,闸室底板处裂缝,输水廊道右侧墙处裂缝和支撑块与右闸墙之间的接触缝在充水前后其开度变化量均很小,且墙顶相对位移也很小,从多方面说明支撑块与船闸右闸墙已具有足够的整体性,满足共同受力的要求;同样也说明支撑块采用Mgo混凝土亦达到了预期的目的.(上接第64页)拦河大坝为当地材料坝,采用混凝土面板堆石坝,坝顶长448m,最大坝高130.80m,坝体填筑量约600万m.溢洪道全部利用岸边地形开挖而成,设有5孔溢流堰,门孔尺寸:宽12m,高10m.泄洪洞利用导流洞改建而成,进口设有弧形门.门孔尺寸为77m.引水隧洞共有2条,洞径74m,通向发电厂房,分别向2台水轮发电机组供水.厂房为岸边式地面厂房,装机容量为43O50MW,厂房尺寸:长89.8m,宽21.6m,高44.0m.开关站及升压站设在右侧台地上,采用房外电气设备,以220kV电压输电线路送电.珊溪水库工程的施工导流采用堰,坝结合的断流围堰,全年隧洞导流.施工轮廊进度计划为施工准备和导流工程工期2年,坝体填筑期2年,水库蓄水期8个月.第1台机组发电工期3年6个月,总工期5年.