积石峡面板坝混凝土面板防裂措施.pdf

摘要 关键词 1工程简介 积石峡面板坝混凝土面板防裂措施 王思德 ( 青海黄河上游水电开发有限责任公司 青海西宁8 1 0 0 0 1 ) 积石峡水电站地处青海高寒地区， 气候干燥， 昼夜温差大， 为减少蓄水前混凝土面板裂缝和蓄水 后面板继续开裂， 采取了提高坝体填筑密实度， 施工期坝体充水浸泡促进预沉降， 延长混凝土面 板浇筑前的坝体预沉降时间， 减少基础对面板底面的约束及加强蓄水前面板保温养护等一系列 工程措施 ， 取得 了良好 的初步成果。 混凝土面板； 防裂措施； 积石峡水电站 中图分类号 ： T V 6 4 1 4 + 3 文献标识码 ： B 积石 峡水电站位于青海 省循化县 与民 和县 交界 的黄河干流上 ，是 黄河上游 规划 的第 五座 大型梯级 电站 。该 电站挡水 建筑 物为混凝土面板堆石坝， 坝顶高程 1 8 6 1 m， 坝顶 长度 3 1 4 2 8 8 m， 宽 度 9 8 0 m， 最大 坝高 1 0 3 m。 大坝上游坡 比 1： 1 4， 下游设“ 之” 字 型 马道 ， 马道间坝坡 上部为 1：1 -4 ， 下 部为 1：1 3。 坝体填筑分区从上游至下游依次为 垫 层料 2 A ( 周边缝 处为特殊 垫层料 2 B) 、 过 渡料 3 A、 排水 料 3 E、 主堆石 坝料 3 B I、 3 B、下游 堆 石 料 3 c及 下游 卵石 护 坡 3 D，其 中 2 A、 2 B、 3 A和 3 E均 为砂卵 石筛 分 料 ，主 、次堆石料 3 B I、 3 B、 3 c均为 左 、 右 岸坝 区开 挖料 。坝 内设 “ I J ， 型排 水 区 ，其 中垂直排 水 区位 于过 渡料 3 A与主 堆石料 3 B I之间 ， 水平 排水 区底部 高程为 1 7 8 5 m， 高 4 m。 2混凝土面板防裂措施 我国湖北 、 浙江、 云南等地有多座面板 堆石坝 的混凝 土面板没有裂缝 ，至少是水 库蓄水前面板没有发现裂缝_ 】I ， 但西北高寒 地 区已建 面板 堆石坝 的混凝 土面板都有裂 缝 。除施工 因素外 ， 可能 与冬季严寒 ， 春 秋季 ( 混凝 土面板浇筑季节 ) 昼夜温差大 和 气候干燥等 自然 条件有关口 I。 本文所述 的“ 防裂” 措施并非要求一 条 裂缝也不 出现 ， 而是 通过 采取各 种工 程 措 施 ， 尽 量减 少 面板 的裂 缝 ， 减 少或 防 止 出现贯穿 面板厚 度 的结 构性 裂缝 ， 提高 混 凝 土面板 的耐久性 ， 使 工程 能长 久地安 全 运行 。 2 1提高坝体填筑密实度措施 2 1 1铺料 厚度控 制 控制措施是 ： 在左、 右两侧贴坡混凝 土上用红漆标注填筑高程和填筑层高度的 横线 ；3 B区 、 3 c区进 占法铺 料时在推土 机前缘用测尺控制铺层厚度 ；2 A、 2 B 、 3 A、 3 F区控 制 2 0 t自卸车的卸料间距 ， 以保 证坝料摊铺厚度 ； 主 、 次堆石 区大面用全 站仪控制铺料厚度 。 2 1 2碾压遍数控制 控 制 振动 碾 碾压 遍 数 主要 采 取 以下 三项措施 ：明确每台振动碾 的作业区 域 ； 错位法碾压时检查振动碾的压痕 ， 每次错位不能大于 2 5 c m；对于重复碾 压 的部 位 ，采 用设 专 人 翻牌 的方 法 控制 碾 压遍 数 ： 碾 压一 遍 翻一 次记 分牌 ， 待记 分 牌 上 达 到“ 8 ” 时 ， 才 允许 振 动 碾 移 位 。 移 位 时重复 碾压 宽度 不小 于 2 0 e m。这虽 是 个 笨办 法 ，却是 保 证 碾压 遍 数最 有效 的方法 。 2 1 3采用坝前加水为 主 、坝面加水 为辅的 坝料加水措施 本 工程 大坝 主 、 次 堆石料 均取 自上 游 周 转 料场 ，坝 料 加水 主 要 采用 坝前 加 水 方式 ， 即在过磅后、 进入坝体前的适 当位 置设 一处 喷 淋式 加 水站 ，运料 车在 喷 淋 水管 下 暂停 ， 加水 1 5 s后运 走 ， 加水 量 约 0 7 5 m ， 加水率约为坝料体积的5 ， 加水 比较 均匀 ， 从 坝 上 卸料 情况 看 ， 坝 料基 本 湿润 。 对于从下游供料的垫层料、 过渡料、 排 水料等采用洒水 车洒水 ，堆石 区在 碾压前 一 般再用洒水车进 行一次辅助洒水 。从碾 压后各区坝料干 密度检查坑挖 出的坝料观 察， 坑内坝料都呈湿润状态， 反映坝料洒水 已经充分。 2 2施工 期坝 体充 水浸 泡 ， 加 速坝体 沉 降 稳定 上游 已建成公伯 峡面板堆石坝水库 蓄 水后坝体观测资料反映：坝体沉降主要位 于坝 内浸润线 以下 部位 ，浸润线 以下坝 料 压缩率 为浸 润线以上干燥区坝料压缩率 的 6倍l4 。由此决定积石峡大坝在施工期也进 行泡水 ，让其 在水 库蓄水后浸润线 以下的 坝料提前在施 工期基本沉降完毕 。蓄水 后 坝体沉 降量 小了 ， 面板的变形也相应 减小 ， 有利于减少和 防止面板裂缝的发展。 ( 1 ) 坝体浸泡时机的选择 积石峡坝体充水浸泡从 2 0 0 9年 9月 2 日开始 ，此时河床段及其右侧坝 体已经填 筑到顶 ( 坝 顶防 浪墙底 部高 程 1 8 5 6 m， 下 同) ， 左侧压力钢管平台以上坝体到顶仅差 8 m左右 ，此时浸泡 区上部 荷载 接近 最大 值 ， 对湿 化坝料 的压实效果较好 。 ( 2) 坝体浸 泡高程 的确定 面板 堆石 由于堆石 的渗透 系数较 大 ， 通常坝 内浸润线 比较平缓 ，浸润线高程接 近坝下量水堰堰顶高程 。积 石峡大坝设置 了 “ L ” 型 排 水体 ，水 平 排 水 体 高 程 为 1 7 8 5 m1 7 8 9 m； 而下 游量水堰堰 顶高程 为 1 7 8 7 5 5 m，预测将 来坝 内浸 润线 就在水平 排水体 内I ,6 。考虑到坝下 厂房上游挡墙 浇 筑高程等影响，决定坝内充水浸泡高程为 1 7 8 5 m， 实 际 坝 内 最 高 浸 泡 水 位 为 1 7 8 6 3 m， 已十分接近 于蓄水后运行期 的坝 内浸润线高程 。 ( 3 ) 坝体充水浸泡效果 充水浸泡前坝体沉降虽未稳定，但已 逐渐收敛 ： 8月 1 9日至 9月 8日2 0天 内沉 降量 为 l O m m。浸 泡后坝体 沉降 量陡增 ， 9 月 8日至 9月 2 9日 2 1 天 内沉 降量 为 1 0 0 mm， 9月 2 9日至 l 0月 1 9日2 0天 内沉 C O O O( C 表 1 各区坝料摊铺厚度检测成果表 设计压实厚度 铺层厚度 最大值 最小值 平均值 坝料名称 检测次数 ( c m) ( c m) ( c m) ( o re) ( c m) 垫层料 2 A 4 0 4 4 1 3 2 4 7 3 4 4 3 特殊垫层料 2 B 2 0 2 2 4 8 0 2 5 1 7 2 1 过渡料 3 A 4 0 4 4 2 3 2 4 6 3 6 4 3 过渡料 3 A a 4 0 44 9 6 0 4 5 3 4 4 2 排水料 3 F 4 0 44 2 4 8 4 6 3 4 4 3 主堆石料 3 B I 8 0 8 8 2 7 2 9 0 6 0 8 4 主堆石料 3 B 8 0 8 8 2 4 0 8 8 6 0 8 3 次堆石料 3 c 8 0 8 8 1 6 1 8 7 7 0 8 4 表 2 坝体最大沉降量监测值 2 0 0 9正 2 01 0拄 日期 9月 2日 1 0月 1日 1 1 月 1日 1 2月 3日 1月 2日 2月 1日 3月 3日 4月 2日 5月 2日 坝体最 大累计 3 4 7 4 5 5 4 6 8 4 7 2 4 7 7 4 7 8 4 7 8 4 8 3 4 8 4 沉降量 ( h i m) 一 个 月 _ 内沉 降 1 O 8 1 3 4 5 1 0 5 1 量( m i l1 ) 注 ： 坝体月沉降量5 n mt 时可以认为坝体沉降 已基本稳定。 表 3 面板混凝土质量检测指标 抗压强度检测 ( MP a ) 抗渗等级检测 抗冻等级检测 设计等级 组数 最大值 最小值 平均值 标准差 保证率 组数 等级 组数 等级 C2 5 W 1 2 F 2 0 0 l 2 4 3 7 0 2 5_ 8 2 9 9 2 6 9 7 0 1 0 W 1 2 8 F 2 O O 降量为 1 2 ra m 。初步估计， 此次浸泡坝体沉降 量增加 1 0 0 ram左右 。 2 3 增加大坝预沉降时间， 浇筑混凝土面板前 坝体沉降 已基本稳定 河床段及其右侧坝体 2 0 0 9 年 8 月7 E l 填 筑到顶 ， 左侧 E L 1 8 3 4 5 r n 平台以上坝体 9 月 2 6日填 筑到顶 。混凝土面板 2 0 1 0年 3月 1 5 日 开始浇筑坝体预沉降时间长达6至7 个月， 中间又采取 了坝体充水浸泡措施 ， 所 以坝体沉 降 已基本稳定。 表 2为河床段轴线部位 E S I 电 磁式沉降仪 1 8 1 l m高程磁环坝体最大沉降量 的测值， 反映坝体沉降已基本稳定的情况。 2 4 面板 昆 凝土配合比设计的试验研究 为提高混凝土面板的抗裂性能， 还采取了 以下儿项措施 ： 优选原材料的质量 ，采用甘肃永登 P MH 4 2 5中热水泥、 人工碎石粗骨料、 人工 天 然混合砂和永登连电一级粉煤灰。采用聚 羧酸减水剂， 它具有低碱、 无氯 、 减水率高、 与 水泥适应性良好以及因其特殊的分子结构可 以大幅降低水的表面张力 ， 因而有很强的减缩 作用等特点。掺加武汉化工学院生产 的 WHD F增密剂 。粉煤灰掺量增 加到 2 5 ， 以 降低混凝土的绝热温升。采用较低的水胶 比和塌落度 。 2 5尽量减少基础对 混凝 土的约束 积石峡面板采用一次性浇筑方案， 河床段 面板斜长 1 7 2 m， 基础面 的约束较大 ， 容易使面 板在 冷却 过程 中， 因混凝 土收缩而产生 裂缝。 本工程减少基础面的约束措施有 ： 混凝土挤压墙采用低强和低弹模配合 比，设计要求 2 8 天龄期抗压强度5 M P a ， 弹 性模量 5 0 0 0 MP a 。 严格控制混凝土挤压墙 表面平整度 ， 设 计要求 4 0 c m高 的挤压 墙层与 层之间的错台不大于 5 ra m。在平整度验收 合格的坡面上喷一层 1 in m厚的乳化沥青。 为降低 I 序面板对序面板的约束， 要求 I 序 面板 的侧模平整光滑 ， 脱模 后对侧 面进行全面 检查 ， 处理平整后再刷 3 mm厚 的乳化 沥青( 张 性缝) 或贴装 1 2 ra m厚的沥青杉板。混凝土 面板浇筑 过程中 ， 随着滑模 的上升 ， 将滑 模前 缘插入挤压墙的架 主筋贴着坡面割除 。 2 6重视混凝 土面板养护 三月中、 下旬开始浇筑面板时， 夜间气温 O 。 C以下 ， 昼夜温差 2 0 左右 ， 又干燥 ， 为防止 混凝土表面出现温度裂缝和干缩裂缝， 做好保 温保湿养 护尤为重要 。出模 混凝土一次 收面 后 ， 即用 0 5 5 mm厚 的塑料薄膜覆盖严实 。二 次收面后换盖土工膜 ，膜下埋设花管洒水 ， 保 持面板表面湿润。 序块面板浇筑时， 两侧工 序块面板上的土工膜翻起 1 m宽度， 随着滑模 上升 ， 前翻后盖。 面板垂 直缝表 面止水施工时 ， 将缝面两侧的土工膜翻起 0 5 m1 0 m，面板 大面仍在土工膜覆盖之下养护。 由于大坝位于峡谷 风口上 ， 阵风常把土工 膜掀起， 所以专门成立 2 1 人的专业队养护， 负 责覆盖塑料薄膜和土工膜 ， 坝 面洒水及土工膜 补盖等工作 ， 工作量很 大， 但养护基本到位 ， 在 七月坝 面裂缝处 理之前 ， 3 6块 面板 都在 土工 膜覆盖之下 ， 得到了 良好 的养护 。 3面板混凝 土主要质量 指标检测 成果 ( 1 ) 面板混凝土抗 压强度 、 抗渗 、 抗冻检测 成果( 见表 3 ) ( 2 )混凝 土抗拉强度 ：检测成果最大值 2 1 3 MP a ， 最小值 1 9 3 MP a ， 平均值 1 9 8 MP a ， 大 于 C 2 5 混凝土设计抗拉强度 1 5 5 MP a 。 ( 3 ) 混凝土极 限拉伸值 ： 检 测成果最 大值 1 1 5 1 0 ， 最小值 1 0 7 X 1 0 ， 平均值 1 1 0 1 0 ， 大于设计值 1 0 01 0 。 ( 4 ) 混凝土塌 落度 ： 设计要 求出机 口混 凝 土塌落度 3 e m 5 e m， 现场实 测塌落度 6 5 9次 ， 其 中 6 5 1 次符合设计要求 ， 最大值 6 5 ， 最小 值 1 0 ， 平均值 3 4 。 ( 5 ) 混凝土含气率 ： 设计要求 出机口混凝土 含气率4 6 ， 现场检测4 1 6 次， 其中4 0 9 次符 合设计 要求， 最大值 7 ， 最小值3 ， 平均 5 4 。 以上各项检 测成果都反 映面板混凝 土拌 合物质量优良。 4混凝土面板裂缝情况 面板 裂缝先后进行 三次全面检查 ， 即面板 浇筑完成 1 4天后， 坝前铺盖填筑前和水库下 闸蓄水前 。截至 2 0 1 0年 1 O月 3日， 裂缝检查 成果如下 ： 摘要 关键词 1工 程概 况 瓦善水库溢洪闸除险加固设计 马开彬王爱武姜增 文 ( 烟 台市水利 建筑勘察设计 院山东烟 台2 6 4 0 0 1 ) 结合瓦善水 库溢 洪闸加 固分析 ， 采用对原混凝土凿毛 、 植筋加 固 、 刷界面 剂等措施 ， 对 闸室底板 、 中边墩进行加 固处 理的技术进行 了详细 的介 绍 ， 为其他 的溢洪 闸、 水 闸加 固设计提供 了参考和 借鉴。 植筋 ； 凿毛； 溢洪 闸加 固； 界 面剂 中图分类号 ： T V 6 9 8 2 + 5 文献标识码 ： B 瓦善水库位于黄垒河的上游，昆嵛山 南麓 ， 水库溢洪闸始建 于 2 0 0 0年 ， 共 8孔 ， 单 孔 净 宽 5 0 m， 总 净 宽 4 0 m， 闸 室 长 1 0 4 m， 闸底高程 1 0 5 6 7 m， 闸基为岩石 。闸 底板 为 C 2 0钢 筋混凝土 结构 ，厚 1 0 m， 长 1 0 4 m；中墩 为 C 2 0钢 筋 混 凝 土结 构 ， 厚 1 2 m， 顺水流方向长 6 2 m； 边墩为 C 2 0钢筋 混 凝 土 结 构 ，厚 1 2 m，顺 水 流 方 向 长 1 0 4 m。闸墩上设 预制 C 2 0钢筋砼排架 ， 排 架上设 C 2 5钢筋混凝 土“ T 型梁机架 桥 ， 桥 面高程 1 1 8 9 7 m。机架桥 上设 2 X 1 2 5 k N卷 扬式启闭机 8 台。桥 上 设砖混结构启闭机 房 ， 启 闭机房 顶高程 1 2 2 7 6 m。 工 程 自建成 以来 ， 在 蓄水 、 防洪 、 灌 溉 、 供水等方面发挥了重要作用。但由于建库 时受各方面条件的限制 ， 工程建设标准低、 质量差 、 遗 留问题多 ， 存在 诸多病 险隐 患 ， 影响工程安全运行 ， 因此 2 0 1 1 年被 国家水 利部列为“ 三类坝” 。 溢洪 闸建筑物等 级为 3级 ，工 程防洪 标准为 1 0 0年一遇洪水 标准设计 ，设 计流 量 6 5 4 8 r n 3 s ； 2 0 0 0年一 遇 洪 水标 准校 核 ， 校核流量 7 8 7 0 m3 s ； 地震设 防烈度 为度 ， 地震动峰值加速度值为 0 1 g 。 2病险分析及对策 2 1 溢洪闸病险分析 根据安全鉴 定结 论及初设工程 总体安 全复核结论， 溢洪闸存在的主要问题有： ( 1 ) 闸室底板 配筋复核按 水工 混凝土 结构设计规范 ( S L 1 9 l - 2 0 0 8 )进行，经计 算 ，底 板配筋 按最 小配筋 率配 筋 即可 ， 即 A s = 0 1 5 X 1 0 0 0 X 9 5 0 = 1 4 2 5 mm ，查 档案 资料 ， 原最小 配筋率 取 0 1 ， 计算 面积 As 为 9 5 0 m m ， 实际配筋面积为 1 0 0 5 m m2 0 对底 板进行抗 裂验算 ， 抗 裂弯矩 为 3 5 1 1 k N m， 大于标准荷 载弯矩值 2 5 1 6 k N- ri l ，抗裂 验 算满足规范要求 ，无需 再进行裂缝宽 度验 算 。复核结果表 明， 底板承载力和抗裂验算 均满 足规范要求 ，但最 小配筋率不满 足现 行规范要求 ， 且表层砼存在轻微的老化 。 ( 2 ) 中墩结构复核满足设计要求 ， 但 中墩顺 水 流方 向长仅 为 6 2 m，无检 修 闸 门 。经 计 算 单 宽 边 墩 底 部 最 大 弯矩 为 4 1 7 7 k N iq l 。根据 水工砼 结构设 计规范 ( S L I 9 1 2 0 0 8 ) ， 边墩纵 向受 力钢 筋计算 面 积 为 1 8 0 0 mm ，大 于实 际配筋 1 6 0 8 mln 。 边墩 配筋不满足规 范要 求。 ( 3 ) 排架 横梁配 筋偏小 ， 不满 足要求 。 排架柱控制 配筋 的截面是柱顶 ，根据 计算 判断大偏心受压构件， 经计算复核 ， 计算纵 ( 1 ) 面板 裂缝共 计 7 5条 ， 平均每 1 0 0 m 面板裂缝 长度 0 9 7 m， 即使在南方 温和湿润 地 区 ， 这样 的裂缝 条数也 属于偏 少的。 ( 2 ) 7 5条裂 缝 中 ， 缝宽 小 于 0 1 mm的 1 3 条 ， 缝宽大于0 1 0 ra m但小于0 2 0 ra m的 5 8条 ，只有 4条裂缝缝宽 大于 0 2 0 ram， 其 中最 宽的裂缝 宽度为 O 3 0 ram。 ( 3 ) 工 程委 托西北 水科所 实验 中心 对 其 中较宽的 1 O条裂缝进 行裂缝深度 检测 ， 每条裂缝检测三点 ，检测结果裂缝深度为 1 3 6 ra m9 5 2 ram，大多数缝 深为 3 0 ram 6 0ram 。 综上所述 ，积石峡工程混凝土面板裂缝 不 多， 且多属于裂缝较小的浅层裂缝 ， 说 明工 程采取的综合防裂措施取得 了良好的效果。 5结 语 导致 混凝 土面板 裂缝 的因 素很多 ， 要 防止或减少 面板裂缝 同样也要 采取综合措 施才能奏效 。本文介绍 的优选 昆凝土配合 比 、 采用优 质# 1- 3 0 、 混凝土拌 合站设在坝 顶 、 适 当降低 出机 口混凝土塌 落度 、 尽量减 少基础对 面板 的约束 、确保 面板混凝土浇 筑质量 和重视 蓄水前对混凝 土面板保温保 湿 养护 等都 有 利 于减 少混 凝 土 面板 的裂 缝。 而提高坝体填筑密实度、 施工期采取坝 体充水浸泡措施和增加坝体预沉降时间等 都有利于促进坝体沉降趋于稳定，对减少 水库蓄水后坝体和面板变形 ，防止和减少 面板新生裂缝具有重要作用 。陕西水利 参 考文献 【 1 】 鲁 电 堆石 坝混凝土 面板 防裂机理研 究 【 J 】 l 水利水电科技进展 ， 2 0 0 1 ， ( 4 ) ： 4 7 4 9 2 蒋为群， 郭伟 ， 蒋为军， 等 水布 垭堆 石 坝 混凝 土 面板抗 裂设计与 工程 实践u 】 l 中 国水利， 2 0 0 7 ， ( 8 ) ： 1 6 1 8 + 2 1 3 1 孙整社 混凝 土面板堆石 坝面板防裂施 工技 术及 建 ZJ 1 西北水力发 电， 2 0 0 5 ， ( s 2 ) ： 7778+8 6 4 张伟， 雷艳， 蔡新 合， 等 积 石峡 水电站 面板堆石坝 湿化 变形控制研 究 【 J 】 1 人 民黄 河 ， 2 0 1 4， 3 6(3 ) ：1 2 6 1 2 8 5 】张伟， 崔文娟 ， 蔡 新合， 等 积石峡 水 电 站面板堆石 坝不均 匀沉 降控 制措 施 U 西 北 水 电 2 0 1 3 1 4 2 ： 1 3 1 5 6 】苏晓 军， 权全 ， 王 进， 等 面板堆石 坝 实 测沉 降分 析 与研 究 以积 石峡 为例 _ J 1 水 资 源 与 水 工 程 学 报 ，2 0 1 3 ，2 4( 1 ) ： 1 1 5 1 1 8 ( 责任编辑： 黄灵芝) C o ( C 、 ( C C C