楓林水利樞紐工程混凝土面板裂縫控制

張國東

（吉林省地方水電有限公司，吉林 長春 130022）

1 概述

吉林省撫松縣楓林水利樞紐工程位于漫江中游，壩址以上河道長63.1 km。控制流域面積1 094 km2。楓林水利樞紐工程裝機(jī)容量32 000 kW，設(shè)計年發(fā)電量10 540.82 kW·h，總庫容3 068.34萬m3。主要建筑物由鋼筋混凝土面板堆石壩、岸邊式溢洪道、發(fā)電引水系統(tǒng)、電站廠房、升壓站等組成。該工程以發(fā)電為主，兼有防洪、養(yǎng)魚、旅游和森林防火用水等綜合利用的水利樞紐工程。

樞紐混凝土面板結(jié)構(gòu)型式、邊界條件等與其它混凝土結(jié)構(gòu)有較大差異。這種差異使面板裂縫受混凝土干縮、溫度變化及地基沉降的影響更大。若支撐混凝土面板的墊層坡面平整度不夠，凹凸不平，則面板在同一高程的厚度就不一樣，面板柔性會降低，抗拉能力隨之減弱；若各區(qū)填筑密度達(dá)不到設(shè)計要求，則可能產(chǎn)生不均勻沉降，面板隨之被破壞?；炷撩姘辶芽p有明確的規(guī)范要求，超過規(guī)范值，雖只是少數(shù)板塊的個別裂縫，若不及時修補(bǔ)，裂縫會慢慢變大，各填筑區(qū)中的細(xì)料隨滲水慢慢流走，最后會有垮壩的危險。

2 支撐混凝土面板堆石體的控制

混凝土面板是澆筑在坡度為1∶1.4墊層坡面上的薄混凝土板，面板裂縫受堆石體的位移、沉降影響較大，特別是地基不均勻沉降或局部填筑密度沒有達(dá)到要求而導(dǎo)致的不均勻沉降影響則更大。為避免裂縫的產(chǎn)生或裂縫的發(fā)展，面板混凝土澆筑應(yīng)在堆石體（墊層區(qū)、過渡區(qū)、堆石區(qū)）基本完成施工期的沉降后再進(jìn)行，各種填筑料的填筑密度應(yīng)不低于設(shè)計指標(biāo)，墊層坡面的平整度與壓實度應(yīng)達(dá)到規(guī)范要求。

3 面板混凝土的原材料控制

混凝土面板除在設(shè)計上要合理配筋、分塊外，混凝土原材料的選擇是控制面板裂縫的主要措施之一?；炷猎牧系膬?yōu)劣極其配合比的選擇，對面板的抗裂性能影響較大。

3.1 外加劑的選擇

通常要在面板混凝土配合比中摻減水劑和引氣劑，用以提高混凝土的和易性、不透水性和抗裂性。外加劑應(yīng)選用多個品牌的產(chǎn)品進(jìn)行配合比實驗比較，從中選出滿足設(shè)計和施工要求以及對面板抗裂最為有利的外加劑。

3.2 水泥的選擇

面板混凝土應(yīng)選用干縮小、水化熱低的硅酸鹽水泥，且標(biāo)號的選用宜高不宜低。因為配置相同等級的混凝土?xí)r，用高標(biāo)號要比用低標(biāo)號節(jié)省水泥，對混凝土減少干縮有利。SL49-94（混凝土面板堆石壩施工規(guī)范）規(guī)定：面板混凝土用水泥強(qiáng)度等級應(yīng)不低于32.5。故對有條件的工程，特別是高壩

應(yīng)盡量選用P.042.5強(qiáng)度等級的水泥或更高強(qiáng)度等級的水泥來配置面板混凝土。

3.3 粗細(xì)骨料的選擇

由于混凝土面板所具有的特殊性，粗細(xì)骨料除應(yīng)滿足SDJ207-82《水工混凝土施工規(guī)范》要求外，還有一些特殊要求。為減少面板混凝土因溫度和干縮產(chǎn)生的拉應(yīng)力，提高其抗裂性，應(yīng)盡量采用熱膨脹系數(shù)小的云母巖生產(chǎn)的人工料或天然骨料，使因溫度變化引起的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變盡量小。砂的粗細(xì)程度控制在3±0.2較為合理。面板混凝土中采用堅硬致密、熱膨脹系數(shù)小的灰?guī)r軋制成粗細(xì)骨料。

4 面板施工的質(zhì)量控制

4.1 面板施工段的選擇

面板施工時段的選擇實際上是面板澆筑時環(huán)境溫度和濕度的選擇。施工時由于模版漏水，骨料的吸水或者蒸發(fā)等使未凝固的面板混凝土脫水，引起與脫水容積大體相等的收縮；同時，這種收縮又受到基礎(chǔ)、模板、鋼筋等的約束而產(chǎn)生拉應(yīng)力。此時，混凝土的抗拉強(qiáng)度幾乎為零,易產(chǎn)生裂縫。面板澆筑時若環(huán)境溫度高會導(dǎo)致混凝土溫度高，使表面水分急劇蒸發(fā)。為減少未凝固混凝土水分過多蒸發(fā)，防止面板開裂，面板的最佳施工溫度應(yīng)控制在22℃左右，濕度應(yīng)控制在70%以上。

4.2 面板混凝土生產(chǎn)運輸澆筑的質(zhì)量控制

原材料配料準(zhǔn)確與否是面板裂縫控制的又一重要環(huán)節(jié)。骨料入斗允許誤差±2%，加水量允許誤差±1%，施工單位應(yīng)嚴(yán)格過磅稱量原材料。超出誤差范圍的配料狀態(tài)下，生產(chǎn)出的混凝土質(zhì)量是極不穩(wěn)定的。任何用途的混凝土都要求拌和均勻，而面板混凝土更應(yīng)強(qiáng)調(diào)拌和的均勻性，以保證其面板有較高的延伸性，提高抗裂性能。

為保證混凝土在運輸過程中不發(fā)生分離、漏漿、嚴(yán)重泌水或過多降低坍落度，應(yīng)盡量減少運輸時間，盡快入倉。入倉混凝土應(yīng)及時振搗，以使混凝土密實并緊貼墊層。鋪料間隙時間要符合設(shè)計要求，以免造成施工冷縫而留下產(chǎn)生裂縫的隱患。

5 新澆面板混凝土裂縫的控制

面板的養(yǎng)護(hù)，特別是面板的早期養(yǎng)護(hù)，對防止面板裂縫尤為重要。養(yǎng)護(hù)好的混凝土面板，除強(qiáng)度增長較快外，還可降低因干縮產(chǎn)生裂縫的程度。

養(yǎng)護(hù)濕度為70%的混凝土較養(yǎng)護(hù)濕度為90%的混凝土所測各齡期干縮大，其平均值前者是后者的近2倍。從而說明混凝土早期養(yǎng)護(hù)對減少混凝土干縮、防止面板開裂有利。在氣溫驟變的情況下，面板承受較大的溫度梯度，使面板產(chǎn)生拉應(yīng)力。

處于水中的面板混凝土較暴露于空氣中的面板混凝土脹縮變形小，硬化中或硬化后的混凝土面板如果能避免直接暴露于空氣中，對防止裂縫極為有利。

為防止面板裂縫，面板自拉模起就應(yīng)加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)和保護(hù)。拉模抹面處理后覆蓋草袋并灑水養(yǎng)護(hù)，面板澆筑期可在草袋上灑水養(yǎng)護(hù)，面板澆筑結(jié)束可采用灑水花管進(jìn)行自流養(yǎng)護(hù)，并盡可能養(yǎng)護(hù)至水庫蓄水。