老挝Xeset2水电站大坝混凝土裂缝成因分析与防治.pdf

0 0 水 利 水 电 施 工 2 0 1 0 第5 期 总 第1 2 2 期 老挝 X e s e t 2水电站大坝混凝土裂缝成 因 分析与防治 磐聂廷胜 ( 中水电集团第十工程局有限公司) 【 摘要】 本文对大坝混凝土裂缝产生的原因进行了分析，并提出了相应的预防措施。 【 关键词】 大坝混凝土裂缝 -预防 1 工程概况 T程 位 于 老 挝 南 部 沙 拉 弯 省 ( S AR A VANE )Me k o n g支流 X e d o n 河 的二级支流 X e s e t 河上 ，是 X e s e t 河流 域梯级规划中的第二个梯级电站。 老挝 具 有 热 带 气 候 特征 。该 地 区年 平 均 降 雨 量 为 2 0 6 6 m m， 1 0 月为雨季，降雨量占全年的 9 3 4 ，最大 月降雨量 5 1 2 2 m m，旱季月降雨量仅为 3 7 -6 7 5 mm。1 1 月至翌年 4月为旱季 ，也是本工程的主要施工期。 全年最高月平均气温为 3 0 5 C ( 4月份) ，最低月平 均气温为 2 5 7 C ( 1月份 ) ，平均湿度 6 8 。施工期 月平 均气温为 2 5 7 3 O 5 C。 Xe s e t 2 河床坝段坝基大面积基岩裸露 ，岩性为玄武 岩，厚度大，浅表部强风化带厚度 1 5 m，岩体中冈垂 直裂 隙发育 ，岩 体 呈 块 状 碎裂 块 状 结 构 。设 计 建 基 面开挖 至 弱 风 化 层 ，大 坝 基 础 采 用 同结 灌 浆 和 帷 幕 灌 浆 。 2 混凝土施工措施 大坝主体混凝土采用 自动控制的拌和楼制备，6 m。 混凝土搅拌运输 车运输 至现 场 ，运距 不超 过 l k m，卸料 至 3 m。卧罐内，MQ 6 0 0 3 0型门机 吊 3 m。卧罐入仓，仓 内人工平仓振 捣 。非承 重模 板 拆模 时 间不 早 于 3昼 夜 ， 洒水养 护。 大坝混凝土浇筑的分层分块，基础约束 区层厚不超 过 1 0 m，非约束区分层高度为 3 O 3 5 m。坝体浇筑分 块结合设计 的结构缝 ，最大长度为 1 6 m。 6 6 3 裂缝检查情况 在大坝第一旱季施工 过程 中 ，冲沙 闸和 1 3号溢 流 坝段高程 8 0 2 0 m下 已浇筑 混凝土 均 出现纵 、横 向裂缝 ， 可以观察到的有 3 1条之多。主要分布在以下部位：3号 溢流坝裂缝 出现 在 7 9 9 0 8 0 2 0 m高 程 的浇筑 台阶及立 面 上 ，桩 号 在 DR 0+ 6 5 9 m，D D 0+ 7 3 5 m D UO 8 0 m。前 1 O天开始发展，然后发展缓慢，在第 1 5天左 右时裂缝在混凝 土表 面上下游连通 ；1 号溢流坝裂缝 出现 在 7 9 9 0 8 0 2 O m高程 的浇筑 台阶及 立面上 ；桩 号 DR O +1 0 4 0 m，D D 0 +7 3 5 mD U0 -3 0 m；2号溢流坝裂缝 出现在 7 9 9 O 8 0 2 0 m高程的浇筑台阶及立面上 ，桩号 D R 0 +8 8 6 m，D D 0 +7 3 5 mD UO 3 0 m；2号溢流坝 8 0 2 0 m高程的浇筑仓面上出现横向裂缝 ，桩号从 D R 0 + 7 6 0 m，D UO 一2 0 m 到 DR 0 +9 5 0 m，D UO 2 0 m ( 见 网 1 ) 。 裂缝多数是在 浇筑 后 2天开 始产 生 ，在混凝 土 浇筑 顶 面首先 出现 ，然 后开 始 向上下 游方 向发展 ，均为 竖直 方向。对裂缝进行刻槽检查和灌浆孑 L 压水试验发现，裂 缝深 度 在 0 3 0 7 m 左 右 ，1号 溢 流 坝 段最 深 处 达 到 1 0 m 左右 ，缝 宽 I mm左右 。 4 裂缝形成的原 因分析 混凝土结构 出现 裂缝 ，不仅 影 响建筑 物外 观 ，同时 对建筑物的使用功能和耐久性产生不利影响，已引起人 们的广泛关注。 裂 缝 产生的原因主要可以分为两类 ：一是 结 构 型裂 DU0 2 8 0 m 老 挝X e s e t 2 水电 站大 坝 混 凝 土 裂 缝 成 因 分 析 与 防 治 l ll 1 譬冲 沙闸 2 号 冲沙 闸 A广 上游铺盖 上游铺盖 DU【 卜 3 0m 、 、 ， r 、 一 l 。号 1号 溢 流 坝 壹 2号 溢 流 坝 壹 3号 溢 流 坝 l 冲 沙 闸l 0 凸 Al 冲沙 溢 流 闸护坦 坝护坦 9裂缝在2 号溢流埙D D 0 + 3 3 m 处半面长约1 7 m 1 0裂缝在2 导 冲抄闸D D O + 1 7 5 D R 0 + I 1 4 m 到D D 叶 1 7 0 DR0 +1 2 5 m的过 流面上 ，横穿 闸墩 底部 l 1裂缝在2 号冲沙闸D D 0 + 2 5 ， D R 0 + I 1 4 m 近坝 轴 向到DR 0 + 1 1 7 5 m。 g 9 垒 二垒 型亘里 图 1 大坝混凝土结构裂缝分布 示意图 缝 ，南外荷载产生 的超 限变形 引起 ；另一 是材料 型裂缝 ， 由温度应力和混凝 土的干缩变形所引起 。 本工程裂 缝所 出 现 的部位 ，外 荷 载很 小 ，也 不在 基 础约束 区，因此应 该 属于 材料 型裂 缝 。初 步分 析 裂缝 形 成的原 冈有 以下几方 面 ： 4 1 材 料原 因 在 1 3 号 溢流坝段高程 7 9 9 0 8 0 2 0 m 段浇筑 时使 用的是外购 湄公河 的河 砂 ，为 级配 较差 的特细砂 ，加 大 了混凝土 的胶 凝材料 的用量 ；南 于客 观条 件 的限制 ，也 没掺加粉煤灰 以降低水泥用量，制冰车间工作不正常， 混凝土制备时也没加冰，从而造成混凝土入仓温度较高， 后期水化热温升大 。 4 2 配合比设计的原 因 混凝土拌制的坍落度为 9 5 c m左右，相应的混凝土 的用 水量和水泥用量较大 。 4 3 环境 的原 因 混 凝土 浇筑后 ，因水泥 水化 热作 用 ，引起 温度 升高 较 快 ，加上 混凝 土的导热性 能很 差 ，导致混 凝 土 内外 出 现 超标准 温 差 。根 据 现 场测 量 ，混 凝 土 内部 最 高 温 度 为 4 5 左 右 。南于所 在 地昼 夜温 差 达 1 0 1 5 ，夜 间 遇 低温 时 混凝 土表 面 温度 骤 然 下 降 ，使 得 混 凝 土 表 面 产 生较 大 的拉 应力 ，表 面 裂缝 进 一 步发 展 延 伸 形 成 深 层 裂缝 。 4 4 施工 措 施原 因 入仓 浇混凝 土 坍 落度较 大 ，而且 存在 用振 捣代 替平 仓的现象，形成混凝土过振问题，水泥砂浆浮在上面， 骨料下沉 ，混凝 土 面层 强度 较 低 ；浇 筑混凝 土 后表 面风 吹 E l 晒 ，特别是 夜 间温 度较 低 、风力 更 大时 ，不 仅 没对 混凝土表 面进行 覆盖 ，而且 继续 浇 水养 护 ，造成 混 凝土 内外更大温差 。 6 7 脚 。 阱程 、暑处 冲 冲 列溢， 导 号 m譬 m 雒 缝 缠 缝 裂裂 阱裂 到 g0 ! 一 + 0 0 处 处 处 处 处 砉I蓦 神 竹竹 胁 墩 墩 墩 墩 墩 用 舸 舸 蚵 阿 右 右 左 左 右 阿 闸 阿 闸 闸 沙 沙 沙 沙 沙 冲 冲 冲 冲 冲 号 呼 号 导 导 在 在 在 在 在 0 蝴 籍 她 0 1 +0 口 0 0 水利水电 施工 2 0 1 0 第5 期 总第1 2 2 期 5 补救措施 南于 1 -3号溢流坝面设计有二 期 C 3 0溢 流面钢筋混 凝土 ，最薄处也有 5 0 6 0 c m厚 ，足以封闭裂缝产 生的漏 水问题 ，加之本 工程 最大水 头低 于 2 0 m，因此 对此部 分 裂缝不进行特殊处理 。 对出现在永久表 面的裂缝 主要采 取表 面封 闭 的补救 措施。具体 方法 为：沿裂缝凿 3 5 c m深 、宽 5 l O c m的 槽 ，在槽 面严格清理 后 ，采 用环 氧砂 浆填 补 。另 外在 上 游高程 8 0 2 O m平台上铺填 5 0 c m 的黏 土 ，作 为防渗堵 漏 的辅助措施 。 6 防止裂缝的措 施 发现大坝发牛混凝 土裂缝 时 已接 近第 一枯水 期施 工 的后期 ，为了 在第 二枯 水 期施 工 时避 免 出现 类似 问题 ， 在对混凝 土裂缝的原 因进行 了多 方分析 后 ，采取 了以下 改进措 施。 6 1 优选原 材料 6 1 1 水泥 第一枯水期采用的是泰 国产的大象牌水泥，第二枯 水期采用的是老挝产狮牌 水泥 ，该水泥质量较好 。 6 1 2骨料 粗骨料采用砂 石厂 生产 的表 面粗糙 、质 地坚 硬 、级 配较好 、空 隙率 和含砂 率较 小 的石料 ，细 骨料采 用砂 石 厂生产的级 配较好 ，含 泥量 较低 的 中粗 砂 ，以提 高混 凝 土的抗 裂强度。 6 2 合理 加入外 加剂 继续合 理掺 加泰 国生产 的 S P 4高效 减水 剂 ，以改 善 混凝土的和易性 ，降低 水灰 比，减少 水 泥用 量。水灰 比 的降低 、水泥用 量 的减 少 ，对 防止混 凝 土开裂 是十分 重 要的 。 6 3采用 合理 的施工 方法 6 3 1 混凝土配合比设计 t n f ll 备 根据混 凝土 强度 等 级及 和 易性 的要 求 确定 配 合 比 ， 严格控制水 灰 比和 水泥 用量 。根 据混凝 土运 输方 式 ，混 凝土坍落度 控制在 5 7 c m。 混凝土制备过 程 中，要 严格 按照混 凝土 配合 比 ，保 证原材料的称量准确 ，严 禁混凝 土运 输过 程 中加 水 和仓 内加水。 6 3 2 合理的技术措 施和过程质量控制 根据结 构缝 、变形 缝 的布置 ，采 用合 理 的分层 、分 块、分缝 ( 施工缝)措施。降低混凝土浇筑层高度，浇 筑层高由 3 m减小为 2 m。 浇筑时严格控制混凝土坍落度，防止离析现象 ，并 加强仓 内平仓T作 。 6 8 加强混凝土施丁 过程 质量控 制 。混凝 土 浇筑过 程 中 振捣时间应以表 面 泛浆 为宜 ，振 捣 棒插 人 间 距要 均 匀 ， 快插慢拔 ，以振 捣力 波及 范 围重 替二 分之 一为 宜 ，提高 混凝土密实度。 6 3 3 收仓时的表面处理 混凝土浇筑 完毕 后 ，表 面要压 实 、抹 平 ，以 防止混 凝土表面裂缝 。此方 法有 时对混凝 土 表面 防裂能起 到决 定性的作用 。 笔者在伊朗塔里 于水 利枢纽 工程 工作 时 ，初期 的冬 季大坝左坝肩基础 混凝 土施工 中 ，虽采 取 r切 实 的低温 季节施工措施 ，但混 凝土 表面 裂缝仍 很多 ，后 来认 真进 行了表面的压文抹平 ，就有效地杜绝了混凝土开裂现象。 在老挝后续其他部 位 的施 工 中，也 特 别强调 了要加 强此 项工作，效果良好。 一 般来说，无模 的永久表面都采取压实、抹光，但 对于临时的混凝 土表 面就 容易被 忽视 。其实 ，对 于混凝 土表面都应认真进 行压 实抹光 。 实 有利 于提高 混凝 土 表面的强度 ，抹光( 不是收光 )有利于消除应力集中 。 6 4 选择浇筑时间 在技术方案 一定 的情况 下 ，如果 施工 进度允 许 ，选 择合适的浇筑时 间也 是低 成本避 免混凝 土开 裂 的手段 之 一 。尽量避开太 阳辐 射较 高 的正午 时段 浇筑混 凝土 ，浇 筑安排在夜间进行 。一般 在下 午 4点 以后 开盘 ，次 日早 上 1 O 点前收仓 。 6 5 拆模 时 间的控 制 混凝土强度 达到设计 强度 的 7 5 以上 ，混凝 土 内外 温差控制在 2 5 C以内，预计拆模后混凝土表面温降不超 过 9 才允许拆模。对不便于养护的混凝土表面，还应适 推迟拆模 时间 。 6 6 合理 的养 护方 法 不 同的施工 季节 ，采 取不 同 的养 护方 法 。就是 在 同 一 个季节 ，也要按 气 温 、风力 的 不 同，区分不 同 的时 段 采取不 同的养护措施 。 由于 X e s e t 2电站坝 区，昼夜温蒡很大 ，晚上气温低 、 风速大 ，因此改为 白天洒 水或保 水养 护 ，晚上停 止洒水 并用草帘覆盖。 7 结束语 采取以上 方 法后 效果 明显 。在 大 坝后 续 的 施工 中， 基本防止了混凝土表面开裂的现象。笔者分析认为：除 了材料方面的原 闪外 ，以下 两个 方面 的施 工原 因是 比较 重要 的 。一是表 面压实 有利 于改善 因常 规振捣 粗 骨料下 沉而致表面强度较低 的现象，有时如果表面出现裂缝还 应及时进行二次压实抹平。另一是合理的养护方法。第 一 旱季不分白天黑夜洒水 ( 或浇水) ，对于夜晚气温较低 时，采用温度也低的天然水养护是不恰当的。