泸定水电站泄洪洞混凝土裂缝处理与防治.pdf

水 力 发 电 第3 7 卷第5 期 2 0 1 1年 5月 泸 定 水 电 站 泄 洪 洞 混 凝 土 裂 缝 处 理 与 防 治 张 洋 ，李海清 ( 1 四川 I 华 电泸定水 电有 限公 司，四川 泸定 6 2 6 1 0 0 ； 2 中国水利水 电建设工程 咨询 中南公 司，湖南长沙 4 1 0 0 1 4 ) 摘 要 ：泸定水电站 2号泄洪洞混凝土施工 过程 巾出现了大量 裂缝 ，为此进行 了对 比试验 ，对施工方法 、原材料进 行 了调整 ，通过采用 C 3 5聚羧 酸低热混 凝土 ，控制洞身混凝土仓位 最大浇筑长度 ，加强振捣 ，采取 防风保 温措施 等 ，使裂缝数蛀 、长度与宽度得到明显改善 。3号泄洪洞进一步优化施 丁T艺 ，裂缝得到了更有效 的控制。 关键词 ：裂缝分析 ；试验 ；措施 ；泸定水 电站 Tr e a t me n t a n d P r e v e n t i o n o n t h e Co n c r e t e Cr a c k o f S p i l l wa y T u n n e l s i n Lu d i n g Hy d r o p o we r S t a t i o n Zh a ng Yan g ，Li Ha i q i n g ( 1 S i c h u a n H u a d i a n I , u d i n g H y d r o p o w e r C o ， L t d ， l ,u d i n g 6 2 6 1 0 0 ， S i e h u a n ， C h i n a ； 2 Hy d r o Ch i n a En g i n e e r i n g Co n s u h i n g Z h o n g n a n C o ， L t d ， C h a n g s h a 41 0 0 1 4 ， Hu n a n ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：A l a r g e a mo u n t o f c r a c k s e me r g e d i n t h e c o n c r e t e c o n s t r u c t i o n o f No 2 s p i l l w a y t u n n e l i n 1 , u d i n g Hy d r o p o we r S t a t i o n A f t e r c o mp a r i n g t e s t s ，t h e e r a c k n u mb e r ，l e n g t h a n d w i d t h a r e s i g n i fi c a n t l y d e c r e a s e d b y a d o p t i n g c r a e k c o n t r o l m e a s u r e s ， i n w h i c h t h e c o n s t ruc t i o n m e t h o d a n d r a w ma t e r i a l s a r e a d j u s t e d b y u s i n g t h e C )3 5 p o l y c a r b o x y l a t e l o w h e a t c o n c r e t e ，t h e ma x i mu m l e n g t h o f c o n c r e t e p o u r i n g s p a c e i s l i mi t e d ，t h e c o n c r e t e v i b r a t i n g i s s t r e n g t h e n e d a n d t h e w i n d p r o o f i n g a n d t h e r ma l i n s ula t i o n n l e a s u r e a r e a d o p t e d B y u s i n g t h e s e me a s u r e s i n t h e c o n s t ruc t i o n o f N o 3 s p i l l wa y t u n n e l a n d f u r t h e r o p t i mi z i n g c o n s t r u c t i o n t e c h n o l o g y ， t h e c r a c k i n No 3 s p i l l wa y t u n n e l i s e f f e c t i v e c o n t r o l l e d Ke y W o r d s ： c r a c k a n a l y s i s ； t e s t ； me a s u r e ； L u d i n g Hy d r o p o w e r S t a t i o n 中图 分 类 号 ： T V6 7 2 1 ( 2 7 1 ) 文献 标 识 码 ： A 文章 编 号 ： 0 5 5 9 9 3 4 2 ( 2 0 1 1 ) 0 5 0 0 4 6 0 2 1 工程概况 泸定 水 电站 位 丁 四川 I 省 甘 孜藏 族 自治 州 泸定 县 境 人 】 ， 为 大 渡 河 r流 水 电梯 级 开 发 的 第 1 2级 电 站 。 2号 泄 洪 洞( 亦 为 2号 导 流 洞 ) 位 于 大 渡 河 右 岸 ， 进 f J 板 高 程 1 3 1 5 0 0 m， f l 口淌 力池 底 板 高 程 1 2 9 0 0 0 13 3 ，底 板 长约1 4 3 1 m，纵 坡 约 为 1 1 2 3 。 隧 洲 衬 砌 后 过 水 断 面 寸 为 1 3 0 mx 2 0 0 I n ( 方 网 形 ，宽 高 ) ，开 挖 断 面尺寸 为 1 6 0 mx 2 3 0 m，衬砌 厚 度 1 5 0 c m 3 l口 泄 洪 洞 与 2 号泄 洪洞 平 行 布 置在 有 岸 ，3号泄 洪 洞 靠 山内侧 ，进 口设 有 溢 流堰 ，堰 顶 高 程 1 3 5 5 0 0 IT I ， 口消 力池 底 板 高 程 1 2 9 0 0 0 m，长约 1 4 3 2 1 4 lff l ，纵 坡 坡 度 约 为 2 7 7 2 。隧 洞 衬 砌 后 过 水 断 面 尺 寸 为 1 4 0 mx l 8 5 r n ( 方 圆 形 ， 宽X 高 ) ，开挖 断面 尺 寸为 1 7 0 rex 2 1 5 n l ，衬 砌厚 度 l 5 0 c m 固W a t e r P o w e r V o 1 3 7 N o 5 2、3号 泄 洪 洞 开 挖 采 川 层 开 挖 支 护 先l 层 ，再 r I 1 层 ，最 后 开挖 保 护层 。为便 丁后 期仓 冲 洗 和 钢 筋 制 安 、通 乍等 ， 首先 施 1 二 结 构 线 以 外 C2 0 垫 层 混 凝 土 。 结 构 混 凝 土 施 1 为 ：底 板 _j l I l l 左 右 高 的 边 墙 一 起 浇 筑 ，然 后 冉 施 边 顶 拱 混 凝 土 。 2 号 泄 洪 洞 底 板 与 边 顶 拱 分 仓 长 度 不 大 J 1 2 in：3号 泄 洪洞 前期 分仓 长 度不 大于 1 2 n l ，后 期边 墙 不 大于 9 m。 底 板 面 层 0 6 13 1至 边 墙1 3 i n 高 以 下 采 川 HF C 4 0 昆凝 土 ，其 他 部 位 采 刚 C 2 0混 凝 土 。 2 洞身裂缝情况 2号 泄洪 洞 受 冲刷 部 位 全部 采 ,q q HF C 4 0混 凝 土 收稿 日期 ：2 0 1 1 - 0 3 1 4 作者简介 ：张洋( 1 9 8 6 一 ) ，男 ，【 l 东枣 庄人 ，助 理 T程 师 ，主 要从事水 电站建设管理T作 第 3 7卷第 5期 张洋， 等： 泸定水电站泄洪洞混凝土裂缝处理与防治 浇 筑 ，裂缝 主 要集 中在 该部 位 。 2号 泄 洪 洞 施 工 完 成 后 ，经 统 计 裂 缝 总 长 约 9 8 9 2 6 5 m其 中约 2 3 2 4 8 m 早 期 曾 出 现 渗 水 情 况 但在 进 行洞 室 回填及 固结 灌 浆 施工 后 已不 再 渗 水 ；固结灌浆 后 仍渗 水 的裂缝 长 约 2 6 7 1 m。 裂 缝 主 要 集 中 在 0 +1 8 0 0 + 6 0 8段 内 。 裂 缝 缝 宽 大 多 为 0 1 mm ，产 生 位 置 主 要 在 距 离 底 板 1 7 m 边 墙 范 围 内 ，尤 以 每 仓 中 间 部 位( 1 3 3 2段 ) 较 多 ； 裂 缝 发 生 角 度 与 水 平 夹 角 基 本 上 在 4 5 。 以 上( 水 平 或 4 5 o 以下 裂 缝 总 长 约 3 7 5 9 m， 约 占裂 缝 总 量 的 3 8 ) ，呈 龟 裂 、不 规 则 状 ；出现 渗 水 的裂 缝 渗 水 量 均很 小 ，大 部分 为缝 面湿 润 ，混凝 土 表面 有水 印 ， 但 无 渗 水 痕迹 ，极 少数 出现 明显 渗水 水 迹 ，鲜有 轻 微 流 淌 现象 出现 。从裂 缝 发 展 的 时 间来 看 ，前期 浇 筑 的 混 凝 土 通 常 在 浇 筑 完 成 2 4 h拆 模 后 发 现 裂 缝 ， 在 拆 模 7 d左 右 裂 缝 发 育 达 到 高 峰 ， 在 1 5 2 0 d时 裂 缝 的 发 展 逐 渐 停 止 。 3 混凝土裂缝产生原因分析及探 索性防治 试验 2 号 泄 洪 洞 混 凝 土 裂 缝 产 生 的 原 因 主 要 有 以 下 几 点 ： 原 材 料 的相 容 性 和 稳 定性 差 ； 配合 比 中水 泥 用量 较 大 ，导致 混 凝 土 水化 热 过 高 ； 大 渡 河 流 域 岩石 以花 岗 岩 为 主 ，其 骨料 的热 膨 胀 系数 比灰 岩 大 。 当 温 度 发 生 变 化 时 骨 料 与 胶 凝 材 料 之 间 会 发 生微 小 的错 动 ，产生 裂缝 ； HF混凝 土 的施 工工 艺 要 求标 准 较 高 ，在 施 工 过 程 中不 易 掌 握 ，振 捣 时 间 和 方 式 控 制不 到位 ； 2号泄 洪 洞 已经 贯 通 ，空气 流 动性 强 ，洞 内气 温 较低 ，混 凝 土 与外 部 环 境 温 差 较 大 。 针对 以上 原 因 ，泸定水 电站进行 了生产 性试 验 ， 制 定 了以下措 施 ： 在泄 洪洞 的进 出 口处搭 设排 架 ， 悬 挂 帆 布 帘 ， 以减 少 洞 内通 风 ，起 到 保 温 的作 用 ， 从 而 降低 混凝 土 与 环境 的温 差 ； 调 整混 凝 土 的 配 比 在 满足 强 度 的情 况 下 减 少 水 泥用 量 ，并 提 高粉 煤 灰 的 掺 量 ，降 低 水 化 热 ，减 少 混 凝 土 内外 温 差 ； 在 混凝 土 的拌 制 过程 中严 格 控制 水 灰 比 ，采 用 电 脑 控制 加水 量 ，拌 和用 水采 用 温度相 对 较低 的井水 ， 降 低 原 料 出 机 口 温 度 ，在 夏 季 混 凝 土 运 输 过 程 中 采 取 保 温 降 温措 施 ，减 少 运 输 过 程 中 的升 温 ： 施 工 过 程 中加 强 振捣 ，采 用 西1 0 0 mm 和 +7 0 mm 软轴 振 捣 棒 相结 合 ，严格 控 制 振 捣 工艺 ； 严 格控 制 混 凝 土 入 仓 速 度 ，上 升速 度 不 大 于 0 8 m h ； 拆 模 时 间 由原来 的 2 4 h延 长 到 4 8 h ； 拆 模 后设 专人 及 时 喷雾 养 护 ，养护 用 水为 不 低 于 2 0 的 温水 ，保 持混 凝 土表 面 湿 润 ； 在 混 凝 土仓 位 中埋设 温 度 计 ，监 测 混 凝 土 内 部 温 度 并 分 析 混 凝 土 温 度 变 化 与 裂 缝 产 生 的关 系。 通 过 采 取 以上 措 施 ，2号 泄 洪 洞 混凝 土 裂缝 情 况有 所 改 善 ，但 未 得 到 彻底 解 决 。根据 对 温 度计 采 集 的数 据 分 析 ，混 凝 土 内部 温 度 在 浇筑 完 成 后 即逐 步 上升 ，并 在 3 d时 间 内达 到 最 高 值( 传 感 器 监 测 最 高 温 度 为 5 3 4 ) ， 在 7 8 d之 后 才 开 始 显 著 降 温 并 趋 于 常 温 。 通 过 比 对 不 难 发 现 ，混 凝 土 内 温 度 的 变 化 基 本 与 裂 缝 发 育 时 间 相 吻 合 。 由 此 可 以 初 步 推 断 影 响 混 凝 土 裂 缝 产 生 的 关 键 原 冈 是 混 凝 土 内 部 水 化 热 过 高 内外 温 差较 大 ， 以及花 岗岩 骨 料 与胶 凝 材 料热 膨胀 系数 的差 别 。 由此 可 见 ，降低 混 凝 土的水 化 热成 为控 制 混 凝 土裂 缝 的 重点 。 围绕 这一 目标 ，进 一 步 采 取 了温 控 措 施 ： 采用 混凝 土 9 0 d龄 期作 为控制 指 标 ，并 对 配 合 比进行 了优 化 ，水泥 用量 由原 来 每 3 9 5 k g m 降 到 2 8 4 k #m。 ，粉 煤 灰 由 原 来 的 4 4 k g m 增 加 到 7 1 k #m 。 。 HF外 加 剂 在 施 工 过 程 中 具 有 不 稳 定 性 ， 通 过 与 同标 号使 用 其 他 外 加剂 的抗 冲磨 混 凝 土进 行 性 能 对 比试 验 ，经 与设 计 研 究决 定 采 用 聚羧 酸 高效 减 水 剂 取 代 HF抗 冲耐 磨 剂 。 在 2号 泄 洪 洞两 仓 边 顶拱 尝 试 采用 C 帅 3 5混凝 土 进行 浇 筑 并 加 强养 护 ， 观 察 裂 缝 发 展 情 况 并 与 之 前 浇 筑 的 混 凝 土 进 行 对 比 发 现 ，裂 缝 的发 展 情 况 优 于 C 8 4 0和 C 9 o 4 O混 凝 土 ， 经 参 建 各 方 研 究 决 定 采 用 C 3 5混 凝 土 完 成 2号 泄 洪 洞 后 续 的混 凝 土 浇 筑 。 采 取 以 上措 施 后 ，2号 泄 洪 洞后 期 浇筑 的抗 冲 磨 混 凝 土 裂 缝 发 展 情 况 较 前 期 有 很 大 改 观 裂 缝 总 长度 、渗 水 长度 、缝 宽均 大 幅减 小 ，裂 缝 发展 得 到 了 控 制 。 总 结 2号 泄 洪 洞 施 丁 经 验 在 后 续 的 3号 泄 洪 洞 混 凝 土 施 工 中 继 续 优 化 施 工 工 艺 ，在 试 验 仓 位 进 行 了对 比试 验 ：首 先 ，采 用 HF C 3 5混 凝 土 、C 5 聚羧 酸 混 凝 土 和掺 聚 丙烯 纤 维 混凝 土 各 浇 筑 1仓 边 顶 拱 进 行试 验 。 通 过 对 比发 现 ，HF C 5浇 筑 的 混 凝 土 和 掺 聚 丙 烯 纤 维 混 凝 土 裂 缝 发 育 较 多 发 展 情 况 也 不 理 想 ；C 9 0 3 5聚 羧 酸 混 凝 土 裂 缝 相 对 可 控 。 为 此 ， 对 C 9 o 3 5聚 羧 酸 混 凝 土 进 一 步 进 行 了 温 控 试 验 对 比了埋 设通 水 冷却 水管( 水 管 采用 +2 5 mm 钢管 ， 间距 1 5 m，高 9 m) ，在 浇 筑完 成 即进 行 闭 水 和 通 水 冷却 ；在 保护 层 5( 3 I I 1 处 水平 施工 缝 以上 2 r r l 范 围 及 中间 3 m 范 围 内设 置 西6 5 1 0 e mX 1 0 c m 的钢 筋 网片 ，同时 加 冷却 水 管 ；以及 只加 钢筋 网片 ，不 加 冷却 水 管 3种方 案 。通 过跟 踪 观 察 ，以上 试 验效 果 都不 理 想 。在专 家 和 施工 单 位 的建议 下 ，把混 凝 土 拌制 用 水 泥 由 P 04 2 5普 通水 泥 改( 下转 第 6 2页 ) W a t e r P o w e r V o 1 3 7 N o 5团 ZU I Iq z 0 月 后 确定 最终 的配 合 比。 ( 3) 大 于 2 mm 气 孑 L 的 修 补 。 应 在 模 板 拆 除 后 趁气孑 L 内尚有残 余 的水分 时 ，采用“ 擦拭 法 ”修 补 即采用 经 试验确 定 的黑 白水泥 利用 湿抹 布擦拭 气 孔 使黑 白水 泥填 充气 孔 。 ( 4)对 于 漏 浆 、砂 线 等 采 用 黑 白水 泥 浆 修 补 。 配合 比需 经试验 确 定 ( 5 ) 拉 杆 孔 采 用 黑 白水 泥( 或 掺 滑 石 粉 ) 、 1 0 7 胶 调 制砂 浆封堵 ，封堵长 度 3 5 c m。 ( 6 )缺 陷修 补 部 位 在水 泥 浆 或砂 浆 硬 化后 ，应 采 用 细砂 纸 打 磨光 洁 ，并用 水 冲 洗 干净 。修 补后 的 部 位 应 无 明 的 修 补 痕 迹 。 3 结语 ( 1 )通 过试 验 优 化配 合 比参数 ，适 当减 少 粉 煤 灰 掺 量 ，有 利 于减 少 气 泡 ，有 利 于减 少 振 捣后 粉 煤 灰 上 浮导 致 局部 色 差 。适 当增 加 混凝 土 坍 落度 有 利 于减少 表 面气泡 。 ( 2) 采 用 柱 脚 找 平 以 及 凡 是 缝 面 均 设 置 双 面 泡 沫 胶 的 措 施 ， 可 有 效 防 止 漏 浆 。 ( 3) 模 板 加 固 工 艺 。 经 对 比试 验 ，采 用 断 面 为 4 9 c rux 1 0 c m 枋 木 与 +4 8 mm 的普 通钢 管 间 隔 、密 集排 列 加 同 ，并 配合 柱 箍及 对 拉 螺栓 同定 ，能够 很 好 的控制 、保证 结构 体型 参数 ，节 约施工 成本 。 ( 4 ) 振 捣 工 艺 。 根 据 仓 面 断 面 大 小 ，均 匀 布 置 4 6台高 频 振 捣器 ， 同时 开启 、均 匀 提 升 ， 适 当 延 长 振 捣 时 间 能 够 有 效 保 证 振 捣 质 量 及 减 少 混 凝 土 表 面 气 泡 。 ( 5 )通 过 上述 _T艺 措施 的实 施 ，泸 定 水 电站 清 水 混 凝 土 最 终 成 型 效 果 较 好 ， 色 泽 一 致 、表 面 洁 净 光 泽 、棱 角 方 正 ，取 得 较 好 的 免 装 饰 效 果 ， 获 得 业 主 、监 理 和 质检 专 家 的一 致好 评 ，被称 为 泸 定水 电 站 的“ 亮 点 T 程 ” 。 ( 6 ) 因 本 _ 程 中 线 条 均 采 用 硬 质 塑 料 加 工 ，柔 性较 差 ，与模 板 结合 欠 佳 。若 采 用 软塑 料 如 止水 材 料加 工 ，止浆 效果 会 更 好 ，且 可 以周 转 使 用 ，值 得 进一 步探 索 。 参考文献 ： 1 J G J 1 6 0 2 0 0 9清水混 凝 土应用技 术规 程 S 2 D L T 5 l 4 4 2 0 0 1 水 混凝土 施 规范 S 3 D L T 5 1 6 9 - 2 0 0 2 水T混 凝土 钢筋施 规 范 S 4 D L T 5 1 1 O 一 2 O 0 O水利水 电T 程模板 施 T规范 S 5 S L 5 2 1 9 9 3水 利水 电施 r 测 量规 范 S ( 责任 编辑 周 晓蔚 ) “M 儿 址 “M M 艇 S ( 上 接 第 4 7页 )为低 热水 泥 并重 新 制定 配 比进 行 浇 筑 ， 收 到 了 较 好 的 效 果 。 泸 定 水 电 有 限 公 司 积 极 联 系厂 家 ，进 一 步优 化 水 泥配 方 ，降低 水 化 热 ；并 在 混 凝 土 浇 筑 过 程 中 调 整 仓 位 长 度 ，减 小 混 凝 土 浇 筑 体 积 ，通 过 多组 试 验 并结 合 施 工 成本 、进 度 ，最 终 将标 准 仓每仓 边 顶拱 的浇筑 长度 由原来 的 1 2 I l l 减 少 为 9 m，使得 泄洪 洞混凝 土 裂缝 问题得 到基 本解 决 。 4 结语 泸 定水 电站 泄 洪洞 混凝 土 裂缝 的产 生 是 各 方 面 冈素 综 合 作 用 的 结 果 ，但 主 要 是 由 温 度 应 力 由 引 起 的 。 通 过 施 工 过 程 中 长期 的 试 验 摸 索 ，结 合 其 工 程 实 际 情 况 对 泄 洪 洞 混 凝 土 裂 缝 采 取 了 一 系 列 处 理 与 防 治 措 施 取 得 了 较 好 的 效 果 可 总 结 为 以 下 几 点 ： ( 1 )通 过对 混 凝 土配 合 比的 多次 优化 ，最 终 采 用 了 C 5聚 羧 酸 低 热 混 凝 土 ， 对 进 场 的 原 材 料 和 生 产 的 砂 石 骨 料 质 量 进 行 严 格 的 检 测 。 ( 2)严 格控 制洞 身混凝 土仓 位 的最大 浇 筑长 度 ， 底 板 每仓不 超过 l 8 m；边顶 拱 每仓 不超过 9 m。 ( 3)施 工 过 程 中加 强 振 捣 ，保 证 不 漏 振 、欠 振 ， 并 严 格 控 制 混 凝 土 入 仓 速 度 。 ( 4)洞 身采 取 防 风保 温措 施 ，每仓 混 凝 土脱 模 后 立 即进 行 喷雾 养 护 ，养 护龄 期 为 9 0 d，且前 2 8 d 必 须采 用不 低于 2 0 o C的温水 养护 。 ( 责任 编辑 焦 雪梅 ) ( 上 接 第 5 8页 )束抗 拉 拔 能 力 ，锚 筋 束 注 浆 采 用 P 0 4 2 5 R级 水泥 浆 。为 确保 锚 固效 果 ，注 浆 时轻 微 加 压 压 力 不 超 过 0 1 MP a 。 3 结语 泸 定 水 电 站 3号 消 力 池 直 立 边 坡 由 于 开 挖 前 固W a t e r P o w e r V o 1 3 7 N o 5 采 取 了 预 固 结 灌 浆 和 钢 管 桩 两 项 加 固 措 施 ， 在 后 续 的 开 挖 过 程 中 ，边 坡 再 未 发 生 一 起 塌 方 事 故 ， 为 3号 消 力 池 混 凝 土 浇 筑 按 期 过 流 度 汛 赢 得 了 宝 贵 工 期 。 同 时 ，本 工 程 可 供 后 续 同类 工 程 施 T 提 供 了借 鉴 。 ( 责任 编辑 刘书秋 )