混凝土面板堆石壩的面板裂縫防治技術(shù)探索

【摘要】我國混凝土面板堆石壩自六十年代開始應(yīng)用，隨著施工技術(shù)及設(shè)計(jì)理念的日臻完善，更大、更高的混凝土面板堆石壩得以建設(shè)成功，但是混凝土面板時(shí)常出現(xiàn)的裂縫問題仍未得到徹底解決，它嚴(yán)重地影響到壩體施工質(zhì)量及結(jié)構(gòu)安全。本文中，作者根據(jù)自身工作的經(jīng)驗(yàn)，對面板產(chǎn)生裂縫的不同原因進(jìn)行分析，并提出了一些解決措施加以鞏固施工的質(zhì)量，目的是提升混凝土面板堆石壩的施工質(zhì)量，希望能給同行作為參考。

【關(guān)鍵詞】混凝土面板堆石壩；面板裂縫防治；UEA膨脹劑；措施

混凝土面板堆石壩因施工簡便、穩(wěn)定性好、造價(jià)低、安全系數(shù)高等特點(diǎn)被認(rèn)為是我國最好的壩類施工技術(shù)，因此被廣泛的應(yīng)用，其發(fā)展前景可觀。但是混凝土面板時(shí)常出現(xiàn)裂縫，這對壩體的耐久性、整體性和結(jié)構(gòu)安全性產(chǎn)生了不良影響。雖然小于0.2mm的裂縫經(jīng)修補(bǔ)后不影響正常使用，但從長遠(yuǎn)著想，裂縫的痕跡還是會對壩體產(chǎn)生很大的影響?；诖耍瑝误w建設(shè)中我們更應(yīng)該進(jìn)行深入的研究，找出可行的控制措施來提升混凝土面板的抗裂性，以減少陽避免裂縫的產(chǎn)生。

1、面板裂縫的成因分析

由于受面板裂縫產(chǎn)生的原因和結(jié)構(gòu)性能的影響，面板裂縫可以分為兩種：一種是結(jié)構(gòu)性裂縫，其產(chǎn)生的原因是由于壩體的部分結(jié)構(gòu)不均勻變形及沉降引起，而另—種是非結(jié)構(gòu)性裂縫，是因?yàn)榛炷烈蚰毯蜏夭町a(chǎn)生的。

1.1非結(jié)構(gòu)性裂縫

1.1.1溫度裂縫的成因

溫度裂縫產(chǎn)生的原因可能是施工過程中水泥水化熱不達(dá)標(biāo)，也可能是因溫差引起了混凝土面板熱脹冷縮變形。由于壩體的內(nèi)、外部存在一定的限制，就會產(chǎn)生自由變形的約束，慢慢地就造成混凝土內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，一旦這種拉應(yīng)力超過混凝土的抗裂強(qiáng)度時(shí)就會使其產(chǎn)生裂縫。

1.1.2面板混凝土凝固干縮產(chǎn)生裂縫的成因

混凝土在凝結(jié)的過程中會因?yàn)樵诎韬蜁r(shí)用了過多的水而慢慢發(fā)生失水減小、干縮的現(xiàn)象，慢慢地也會影響混凝土內(nèi)部礦物質(zhì)的結(jié)構(gòu)而不斷產(chǎn)生收縮，并且由于受到面板和內(nèi)部配筋、墊層摩阻力的制約就會產(chǎn)生裂縫。

1.2結(jié)構(gòu)性裂縫的成因

產(chǎn)生的主要原因是面板無法承受水壓力的作用，加上壩基自重而發(fā)生不均勻沉降或水平移位，使得面板背部架空并和墊層之間出現(xiàn)空隙，造成變形，因面板不能隨壩體同步變形，便產(chǎn)生較大局部應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力過大則使面板原來存在的微小裂縫發(fā)展成貫穿性裂縫或產(chǎn)生新裂縫。

2、非結(jié)構(gòu)性裂縫的防治措施

2.1優(yōu)化混凝土級配

在混凝土級配的過程中，要求堆石壩的技術(shù)人員在施工時(shí)要遵照工程施工的設(shè)計(jì)圖和各方面的要求進(jìn)行施工，并根據(jù)工程的實(shí)際施工情況來配制混凝土的配合比，從而有效防止混凝土產(chǎn)生干縮裂縫。要盡可能的在混凝土施工中使用鋼纖維、聚丙烯纖維等摻纖維，這樣做不僅能夠有效抑制早期混凝土面板的表面產(chǎn)生裂縫，而且還能夠有效提升混凝土防裂抗?jié)B的性能水平。

2.2對墊層約束作用力進(jìn)行控制

在對面板混凝土進(jìn)行澆筑之前，施工人員必須要全面的檢查墊層的脫空情況，如果脫空部位出現(xiàn)問題，就需要及時(shí)的進(jìn)行處理，然后對坡面進(jìn)行修整，以提升坡面的平整度。為了降低墊層料的摩擦系數(shù)，并且為了減少面板的剪切力，因此，盡量避免在面板鋼筋處被插入墊層，應(yīng)在墊層處涂乳化瀝青后才可以進(jìn)行澆筑。

2.3加強(qiáng)施工質(zhì)量管理。面板施工期間應(yīng)嚴(yán)格控制保溫、保濕、防風(fēng)及養(yǎng)護(hù)工作，使面板混凝土的溫度變形、干縮變形得到控制，從而降低溫度梯度應(yīng)力、干縮應(yīng)力信。采用面板二次壓面的施工工藝以消除面板的表面裂縫。

3、結(jié)構(gòu)性裂縫的防治措施

3.1加強(qiáng)壩基、壩坡的建設(shè)

壩基、壩坡是大壩的基礎(chǔ)根本。在建筑壩基時(shí)，應(yīng)先將開挖出的地基清理干凈，底部必須鋪設(shè)足夠范圍和厚度的砂礫石層，并用重型機(jī)械進(jìn)行碾壓，運(yùn)用先進(jìn)壓實(shí)檢測方法，盡可能提高壓實(shí)密度，同時(shí)確保不同區(qū)間的壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)均衡；接著應(yīng)有計(jì)劃、有配合且連續(xù)進(jìn)行填筑，可利用相同料源及相同巖性的填料來減少不均勻沉降及變形；而后對壩基進(jìn)行防滲處理，防止出現(xiàn)不均勻的沉陷。避免后期因壩體沉降過大引起的面板結(jié)構(gòu)性裂縫。壩坡都應(yīng)是順坡，即使出現(xiàn)反坡也必須及時(shí)處理成順坡，嚴(yán)禁出現(xiàn)反坡情況；岸坡必須確保坡度合格并清理干凈。

3.2大壩填筑的要求

在對壩體進(jìn)行填筑時(shí)，—般情況下都是分期、分區(qū)的進(jìn)行均衡填筑。尤其是在對高面板堆石壩進(jìn)行填筑時(shí)，由于填料的體積比較大，而且都是以千萬立方米為單位，至少也要有幾百萬立方米，這樣多的填料是不可能在一個(gè)枯水時(shí)期完成填舡程的，因此，當(dāng)對第一個(gè)枯水期進(jìn)行填筑時(shí)就必須填筑到臨時(shí)擋水渡汛的標(biāo)準(zhǔn)。需要注意的是壩體的整個(gè)斷面應(yīng)該同時(shí)進(jìn)行水平填筑，這樣不但能夠減少高差，而目能夠避免壩體產(chǎn)生不均勻沉降的現(xiàn)象。

3.3加強(qiáng)基礎(chǔ)面處理

在對面板堆石壩的基礎(chǔ)面進(jìn)行處理時(shí)應(yīng)該著重處理迎水面以下大約三分之一處。而對高面板堆石壩的建基面進(jìn)行處理時(shí)需要全面且認(rèn)真的進(jìn)行處理，應(yīng)將其填筑區(qū)的基礎(chǔ)落實(shí)在河床強(qiáng)風(fēng)化巖層上面，并且要盡量減小其變形幾率，對墊層、過渡層區(qū)的設(shè)計(jì)和施工方面要加以重視，使其適應(yīng)壩體的變形現(xiàn)象，盡量減少滲水量，避免基礎(chǔ)產(chǎn)生沉降。

3.4面板澆筑工藝

3.4.1工期的選擇

面板澆筑可在大壩防浪墻基礎(chǔ)高程以下一次澆筑成型，但必須經(jīng)過沉降期；也可分期完成，但不宜分期太多，以2期為佳。分期澆筑時(shí)，第1期澆筑的高程可以定在發(fā)電死水位以上5m左右處，等到新的枯水期時(shí)再澆筑第2期面板。這樣不光可以利用施工期內(nèi)的汛期先發(fā)電創(chuàng)效益，這樣做是為了提升大壩的沉降期，使壩體整體的沉降能夠達(dá)到最大值，給面板沉降裂縫的防治創(chuàng)造條件。

3.4.2合理進(jìn)行面板的分縫及配筋

應(yīng)盡量將處在受拉區(qū)的面板設(shè)計(jì)成窄型板且設(shè)置成張性縫；而受壓區(qū)面板就可以設(shè)計(jì)成寬型板且設(shè)置成壓性縫。在面板的受壓區(qū)、受拉區(qū)，其應(yīng)力較大的部位需要進(jìn)行合理配筋，這樣能夠以提升面板的整體強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。

3.4.3采用雙層面板技術(shù)

以不改變混凝土面板厚度的基礎(chǔ)上，盡量將面板設(shè)為雙層的面板，因?yàn)閮蓚€(gè)面板層間有隔離的效果，功能被分割，層間約束被減弱，使面板在一定程度內(nèi)能自由變形，降低了拉應(yīng)力，面板的雙層承載力能夠提升其質(zhì)量，且有效避免了裂縫的產(chǎn)生，達(dá)到抗裂防滲和延長使用壽命的目的。