混凝土重力壩預裂結(jié)構(gòu)縫探析

陳忠文　于厚文

摘要裂縫是混凝土重力壩在設(shè)計和施工過程中必須注重的問題，它將影響大壩的質(zhì)量和壽命，因此預防和減少裂縫愈來愈被人們所重視，尤其是從結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，通過采取設(shè)置人工縫——結(jié)構(gòu)縫，以預防和減少裂縫。通過白石水庫大壩混凝土工程實踐，針對預裂結(jié)構(gòu)縫的設(shè)計和施工等方面進行了探析。

關(guān)鍵詞混凝土重力壩；預留寬槽；工作縫；誘導縫

中圖分類號 TV642.3 文獻標識碼B文章編號 1007-5739（2009）06-0266-01

白石水庫位于遼寧省北票市，距上園火車站13km，是在多泥沙的大凌河干流上修建的唯一骨干性工程。地理位置屬于北方嚴寒地區(qū)，多年平均氣溫7.8℃，最低氣溫-11.1℃（1月）。壩型為碾壓混凝土重力壩，采用RCD工法?；炷量偭繛?0.3萬立方米，壩高50.3m，壩頂長513.0m。由擋水、溢流、底孔、電站、引水等32個壩段組成。壩體外部為常態(tài)混凝土，內(nèi)部為碾壓混凝土，基礎(chǔ)底部2.0m厚為常態(tài)混凝土。預防和減少大壩混凝土工程裂縫是設(shè)計和施工中最為關(guān)注的問題，目前防止裂縫一般采取結(jié)構(gòu)設(shè)計、溫度控制、原材料選擇、施工安排和施工質(zhì)量等方面的綜合措施，其中結(jié)構(gòu)設(shè)計是最主要的措施，居于主導地位，在一定意義上顯示出預防和減少裂縫的客觀性和科學性。白石水庫大壩混凝土工程在施工過程中，依據(jù)施工圖設(shè)計并結(jié)合實際情況，在基巖找平層、溢流壩閘墩、越冬面等設(shè)置了預留寬槽、工作縫、誘導縫3種主要形式的結(jié)構(gòu)縫。

1預留寬槽

1.1基巖找平層預留寬槽

由于壩基混凝土過長，并受基巖強約束，整體澆筑混凝土容易產(chǎn)生平行壩軸方向的裂縫，為此必須設(shè)置結(jié)構(gòu)縫。在BL17～BL26灌漿蓋板的中間部位設(shè)置預留寬槽，寬槽兩側(cè)混凝土根據(jù)施工具體情況可以同時澆筑或澆筑一側(cè)，槽寬1.2m，槽兩側(cè)預埋二期混凝土插筋，在第2年春季當兩側(cè)混凝土充分收縮后，進行寬槽側(cè)面鑿毛，焊接插筋，澆筑膨脹混凝土，從而使寬槽兩側(cè)蓋板成為整體受力結(jié)構(gòu)。這種設(shè)置結(jié)構(gòu)縫的形式對壩基混凝土整體性較好，但是施工比較麻煩，不得跨年度。

1.2溢流壩閘墩預留寬槽

從已完建的工程實例可知，在溢流壩閘墩部位易產(chǎn)生裂縫，另外從理論上也可以分析出產(chǎn)生裂縫的原因，首先溢流壩壩體混凝土變形和閘墩混凝土變形不同，其次是由于閘墩很長（長33.3m），如整體澆筑必將產(chǎn)生不受人工控制的裂縫，因此在閘墩上相對應力較小的部位設(shè)置預裂結(jié)構(gòu)縫。在溢流壩閘墩sta.D.0+12.800～sta.D.0+14.000設(shè)置1.2m寬的預留寬槽，起始高程為EL111.75，寬槽上、下游兩側(cè)支立模板，預埋插筋，寬槽上、下游同時澆筑混凝土。當一期混凝土達到一定強度后，對寬槽兩側(cè)鑿毛、沖洗、澆筑二期混凝土。由于施工期過長（需要跨年度施工），而且施工比較費事，因此該寬槽通過設(shè)計變更已被設(shè)置工作縫所替代。

2工作縫

2.1基巖找平層工作縫

由于在BL17～BL26基巖找平層的預留寬槽施工中存在的問題，BL6～BL16壩段大致在蓋板中間部位設(shè)置工作縫，工作縫兩側(cè)（稱甲塊、乙塊）的混凝土不能同時澆筑，一般先澆筑下游塊（乙塊），并預埋插筋。經(jīng)過1個月左右的時間，當乙塊混凝土已經(jīng)大致收縮完畢時，拆除隔縫板澆筑甲塊混凝土。當甲塊混凝土收縮時受到錨筋的約束，工作縫的錨筋起到了傳力桿的作用，從而能使甲乙塊共同工作。

2.2溢流壩閘墩工作縫

在溢流壩閘墩施工時，經(jīng)過2次設(shè)計變更，最后將原設(shè)計的預留寬槽變更為工作縫，這種工作縫實質(zhì)上是誘導縫，具體位置布置在相對應力較小的部位，即在sta.D.0+14.000處設(shè)置一道縱縫，起始高程為EL111.75，縱縫上下游鋼筋不斷開，用鋼板分縫，上下游混凝土同時澆筑。在EL111.90和EL112.10鋪設(shè)2層限裂鋼筋網(wǎng)（主筋∮16@200L=1500，分布筋∮12@200L=2800），這樣設(shè)置工作縫避免了跨年度施工，一旦在工作縫附近產(chǎn)生裂縫也方便處理。

3誘導縫

由于白石水庫工程位于北方嚴寒地區(qū)，又受到混凝土對溫度的要求限制，冬季不允許進行混凝土澆筑，混凝土施工時間一般為11月底至翌年4月初。若在冬季繼續(xù)澆筑混凝土將花費大量資金，參照俄羅斯的冬季施工，將花費7 000萬元。在越冬面由于混凝土強度較低，拉應力小，極易產(chǎn)生裂縫。為了解決先澆混凝土和后澆混凝土的結(jié)合及其由于溫度應力和收縮產(chǎn)生裂縫等問題，采取了在越冬面設(shè)置誘導縫，分散應力集中產(chǎn)生裂縫。

3.1上游面誘導縫

在BL27、BL28上游面EL110.75處設(shè)置縫長為1 000mm（sta.D.0+0.000～sta.D.0+1.000），2道止水，第2道鍍鋅鐵皮止水在橫縫處與紫銅止水片焊接，第1道橡膠止水在橫縫處與第2道止水鉚接。誘導縫端設(shè)置PVC ∮110開口管，并在距上游面1 300mm處設(shè)置鋼筋網(wǎng)，防止裂縫向深層發(fā)展。誘導縫面不需鑿毛，清洗后涂2遍EM-01海帕倫三丁元防水冷膠。

3.2下游面誘導縫

在BL18～BL28下游面EL111.5處，設(shè)置縫長3 000mm，誘導縫末端設(shè)置PVC ∮110開口管，以避免裂縫向深度發(fā)展?？p面向下游面有3%的坡度，縫面不鑿毛，不鋪砂漿。

4結(jié)語

預留寬槽、工作縫和誘導縫可統(tǒng)稱為預裂結(jié)構(gòu)縫，亦可稱為人工縫，其目的是減少和防止裂縫的發(fā)生，保證混凝土的質(zhì)量，提高大壩壽命。然而，設(shè)置預裂結(jié)構(gòu)縫同時伴隨著影響施工等不利因素，白石水庫大壩混凝土工程實踐表明，設(shè)置預裂結(jié)構(gòu)縫是大壩混凝土工程不可缺少的，并且還有待于進一步發(fā)展和應用。目前，對于結(jié)構(gòu)縫的設(shè)置可以得出的結(jié)論是：工作縫優(yōu)于預留寬槽，在越冬面宜設(shè)置誘導縫。