宿生 涂雨田
【摘要】混凝土面板堆石壩面板裂縫誘發(fā)原因較多,如何有效防裂是長期困擾施工的難題。受蓄水工期限制,瓊中抽水蓄能電站下庫大壩面板需在相對高溫季節(jié)澆筑,對面板防裂極為不利。結合工程特點,從提高混凝土抗裂性能、減小內外溫差、改善約束條件、做好表面養(yǎng)護等方面著手,系統(tǒng)采取了各項防裂措施,有效控制了面板裂縫數量。
【關鍵詞】瓊中抽水蓄能電站;下庫;混凝土面板;防裂技術
1、工程概況
瓊中抽水蓄能電站是海南省首個抽水蓄能電站,項目位于海南省瓊中縣黎母山鎮(zhèn)境內,總裝機容量600MW。下水庫壩址以上集雨面積17.51km2,壩址多年平均流量為0.819 m3/s,多年平均徑流量為2583萬m3。下水庫正常蓄水位253.00m,混凝土面板堆石壩壩頂高程為257.00m,壩頂寬度為8.0m,壩軸線長度336.15m,最大壩高54.0m。大壩上游坡比為1:1.4,壩體自上游至下游依次分為面板、墊層區(qū)、過渡區(qū)、堆石區(qū)、排水區(qū),周邊縫下設特殊墊層區(qū)。壩體典型斷面見圖1?;炷撩姘搴?.4m,最大斜長為86.48m,面板分塊寬度為12m和8m,其中寬12m的8塊、寬8m的30塊,共計38塊。
2、大壩混凝土面板防裂問題
混凝土面板是大壩防滲體系的重要組成部分,其形體上厚度很薄,坡向很長,極易產生裂縫。一旦面板出現貫穿性裂縫,則可能導致大壩漏水,威脅大壩穩(wěn)定安全。
2.1面板裂縫產生原因
面板裂縫一般可分為結構性裂縫和非結構性裂縫。其中,結構性裂縫產生的原因主要包括:壩體后期沉降量大;分期填筑造成的不均勻沉降;墊層料坡面虧坡、壓實度不夠等。
非結構性裂縫的產生原因包括:
(1)澆筑完成后養(yǎng)護不到位,表面失水干燥過快,由于干縮開裂引起混凝土表面裂縫;
(2)澆筑后由于水泥水化熱溫升,混凝土內外溫差過大,超過混凝土抗拉能力而引起裂縫;
(3)混凝土后期溫降階段產生的收縮裂縫。
根據已建工程的經驗,由溫度應力引起的面板混凝土裂縫較為普遍。
2.2面板防裂的不利因素
根據施工進度安排,為滿足按期蓄水要求,本工程大壩面板混凝土計劃于2016年4月~6月澆筑,根據工程區(qū)域氣溫統(tǒng)計資料,該時段已逐步進入高溫季節(jié)(平均溫度在25℃以上)。結合面板裂縫產生的機理,外界氣溫條件對防裂極為不利。
3、面板混凝土防裂控制
結合本工程特點,面板防裂主要從提高混凝土抗裂性能、減小內外溫差、改善面板約束條件、加強表面養(yǎng)護等方面著手。
3.1提高混凝土抗裂性能
3.1.1 設計指標
面板混凝土相關性能指標見表1。
3.1.2 配合比選用
為提高面板混凝土抗裂性能,工程界一般采用添加優(yōu)質粉煤灰、無機微膨脹類材料、聚丙烯纖維材料、減縮材料等。針對工程實際條件,開展了面板混凝土配合比專題試驗研究,提出了補償收縮混凝土及纖維混凝土兩種配合比方案,具體見表2。
比較可知,外加劑摻量相同的情況下,纖維材料摻入將增加混凝土用水量,從而增加混凝土膠凝材料總量和水泥用量。
綜合考慮混凝土性能及膠凝材料用量,選擇補償收縮混凝土作為施工配合比,具體見表3。
3.1.3 原材料
混凝土所用原材料各項檢測指標均滿足規(guī)程、標準的要求。其中,水電十二局科研所生產的VF防裂劑、NMR高效減水劑、BLY引氣劑在國內梅溪、八都、珊溪等工程中應用并取得了較好的防裂效果。
3.1.4 拌合物質量控制
(1)加強拌和樓維護保養(yǎng),確保稱量準確,水泥、粉煤灰誤差不超過±1%,其他不超過±2%。
(2)在拌和樓附近設置質控室,對原材料及混凝土拌制質量指標全過程檢測。
(3)及時運輸入倉,減少混凝土在運輸過程中的坍落度損失。
3.2 減小內外溫差
3.2.1 入倉溫度控制
混凝土入倉溫度控制在25℃以內,并采取以下措施:
(1)在大壩右壩頭建設混凝土拌合站,距離倉面距離在500m以內,并在運輸車上搭遮陽布,減少混凝土運輸過程中的溫升。
(2)降低骨料和水的溫度。砂石料倉搭蓋遮陽棚,噴灑水霧降溫(砂子除外),并采用底部取料;在拌合用水水箱上增設遮陽布,防止陽光直射。
(3)安排技術人員做好溫度檢測和記錄,對每天的原材料溫度、混凝土入倉溫度等進行檢查,形成有效對比記錄。
3.2.2 倉面氣溫調節(jié)
(1)根據外界氣溫特點,混凝土澆筑盡量安排在早晚、夜間及陰天等低溫時段進行。
(2)倉面采用噴水霧等措施降低氣溫,振搗后及時進行覆蓋。
(3)采用彩條布對溜槽進行遮蓋,混凝土澆筑完成后及時覆蓋,防止熱量倒灌。
3.3 改善面板約束條件
面板澆筑完成后,其變形將受到擠壓邊墻坡面的約束,尤其是坡面存在錯臺、平整度差等情況時,擠壓邊墻對面板的局部強約束將造成面板開裂。為改善面板約束條件,采取了以下措施:
(1)澆筑過程中及時切割滑模架上方2m范圍內的架立筋,減少面板與擠壓邊墻剛性連接。
(2)在擠壓邊墻表面布置3m×3m方格網測量,控制坡面平整度在(+5cm、﹣8cm)以內,對擠壓邊墻表面錯臺、平整度超標等缺陷進行人工修補。
(3)在河床中部沿面板垂直縫部位在擠壓邊墻表面開鑿通縫,回填預縮砂漿。
(4)擠壓邊墻表面噴撒二油一砂乳化瀝青(乳化瀝青噴灑用量約1.7kg/㎡),防止面板與擠壓邊墻之間的黏結。。
3.4 表面養(yǎng)護
面板混凝土厚度為0.4m,水化熱溫升階段短,溫度峰值出現早。對面板表面及時進行保溫保濕養(yǎng)護,有利于降低表面熱交換系數,降低溫度沖擊,減緩變形變化,從而減少裂縫的產生。
(1)面板混凝土抹面完成后,表面及時覆蓋保溫,并進行不間斷噴水養(yǎng)護,對已干燥而被風吹起的養(yǎng)護毯進行重新覆蓋灑水。
(2)做好養(yǎng)護記錄工作,對每天的養(yǎng)護情況進行巡查、監(jiān)督、記錄。
3.5 其他措施
3.5.1 壩體填筑質量控制
(1)嚴格按照碾壓試驗確定的工藝參數施工,加強層厚、碾壓變數及加水量的控制。
(2)做好填筑質量檢測,確保每層壩料的壓實度滿足要求。
(3)壩體填筑完成經至少5個月的沉降且沉降速率不大于5mm/月后才可進行面板施工。
3.5.2 雨天施工措施
工程區(qū)域為海洋季風性氣候,在澆筑面板過程中往往會遇到強降雨,需加強相應施工應對措施:
(1)密切關注天氣,合理安排施工。暴雨來臨前2d到3d,不進行混凝土施工,對未達到強度的混凝土進行覆蓋。
(2)暴雨來臨前,立即停止現場施工,堆放料要做好避雨,防止雨淋、水泡。
(3)澆筑工作面準備足夠防雨布。澆筑過程中遇強降雨時,立即停止?jié)仓⒄谏w倉面,盡快將混凝土平倉搗實。
面板防裂效果
在面板混凝土澆筑完成并達到齡期后,對面板表面裂縫進行了全面檢查,裂縫情況統(tǒng)計見表4。
通過大壩面板裂縫統(tǒng)計可知,采取了系統(tǒng)的面板防裂措施后,大壩38塊面板共檢測出6條裂縫,每萬㎡面板裂縫數量僅為2.77條,檢出裂縫均為表面裂縫,實測裂縫寬度均小于0.2mm,整體防裂效果較好。
結語:
由于工期限制,瓊中抽水蓄能電站下水庫大壩面板需在相對高溫季節(jié)澆筑,對大壩面板防裂極為不利。
結合工程特點,在做好壩體填筑質量控制的基礎上,從提高混凝土抗裂性能、減小內外溫差、改善面板約束條件、做好表面養(yǎng)護等方面著手,各項措施運用得當有效控制了面板裂縫數量,取得了較好的效果,對類似工程的施工有較強的借鑒作用。
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