大壩大體積混凝土不規(guī)則裂縫控制措施探析

李林，魏文杰，顏福開 （安徽水利開發(fā)有限公司，安徽 蚌埠 233000）

1 工程背景

某水庫工程是一座具有農(nóng)業(yè)灌溉、縣城應(yīng)急水源、場鎮(zhèn)供水及農(nóng)村人畜飲水等綜合效益的新建中型水利工程。該水庫大壩為常態(tài)混凝土重力壩，屬于大體積混凝土澆筑范疇，大壩大體積混凝土在施工中進(jìn)行了嚴(yán)格控制，但在已澆筑多倉的3#-5#壩段壩體仍出現(xiàn)多條不規(guī)則裂縫。出現(xiàn)的不規(guī)則裂縫經(jīng)鑒定后，雖然對大壩安全和使用功能無影響，但若不及時處理解決，在后續(xù)施工中可能會繼續(xù)出現(xiàn)，甚至擴(kuò)大，將影響到大壩整體質(zhì)量。為此，對出現(xiàn)的不規(guī)則裂縫必須查清原因，制定技術(shù)措施，方能確保后續(xù)順利施工和工程質(zhì)量。

因此，為解決突發(fā)的多條不規(guī)則裂縫問題，該水庫工程專門成立現(xiàn)場技術(shù)攻關(guān)小組，圍繞大體積混凝土不規(guī)則裂縫產(chǎn)生的原因，進(jìn)行深入分析，并制定相關(guān)技術(shù)措施，具體內(nèi)容從以下方面進(jìn)行闡述。

2 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生情況調(diào)查

①在大體積混凝土工程中裂縫問題是不可避免的，在一定的范圍內(nèi)也是可以接受的，只是要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內(nèi)。在施工中應(yīng)盡量采取有效措施控制裂縫產(chǎn)生，使結(jié)構(gòu)盡可能不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度，尤其要盡量避免有害裂縫的出現(xiàn)，從而確保工程質(zhì)量。

②通過現(xiàn)場調(diào)查，3#-5#壩段壩體表面共產(chǎn)生不規(guī)則裂縫達(dá)到15條，其中最小裂縫寬度約為0.1mm，最大裂縫寬度約為2.8mm，最大裂縫長度約為4.7m。

3 大體積混凝土裂縫產(chǎn)生主要原因分析

①根據(jù)現(xiàn)場產(chǎn)生的不規(guī)則裂縫情況分析，不規(guī)則裂縫多為淺層裂縫，為了查找原因，該工程暫?，F(xiàn)場施工，分別從原材料、配合比、混凝土攪拌和運(yùn)輸、澆筑振搗、養(yǎng)護(hù)以及設(shè)計(jì)、構(gòu)造等方面深入分析，查找原因，并采取切實(shí)可行的質(zhì)量控制措施來減少不規(guī)則裂縫的產(chǎn)生，從而有效保證工程質(zhì)量。

②分別從人、料、機(jī)、法、環(huán)、測等方面進(jìn)行深入分析、研究，召開多次原因分析會，認(rèn)真分析施工中可能存在的各種原因，并對各種原因反復(fù)進(jìn)行討論，經(jīng)匯總歸類，繪制了因果分析圖，如圖1所示。

圖1 因果分析圖

③通過因果分析圖中的各種原因，經(jīng)過調(diào)查分析，查閱相關(guān)資料確定出如下主要原因。

a.混凝土澆筑層厚偏大

壩體混凝土設(shè)計(jì)要求最大澆筑層厚不大于1.5m，現(xiàn)場混凝土澆筑時亦按1.5m澆筑，因設(shè)計(jì)圖紙未設(shè)置冷卻水管，1.5m層厚澆筑后內(nèi)部溫度擴(kuò)散較慢，容易引起混凝土產(chǎn)生溫度裂縫。

b.混凝土養(yǎng)護(hù)不到位

混凝土后續(xù)養(yǎng)護(hù)不及時，未能認(rèn)真灑水覆蓋，導(dǎo)致混凝土養(yǎng)護(hù)不及時，容易引起混凝土產(chǎn)生不規(guī)則裂縫。

c.未設(shè)置冷卻水管

壩體設(shè)計(jì)未要求設(shè)置冷卻水管，現(xiàn)場施工時也未設(shè)置冷卻水管進(jìn)行降溫，對混凝土內(nèi)部降溫影響較大，容易引起應(yīng)力集中釋放造成混凝土表面拉裂，導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生。

d.砂石級配不連續(xù)

通過查看原材料試驗(yàn)報告及現(xiàn)場檢測，現(xiàn)場粗骨料石子級配出現(xiàn)不連續(xù)情況，特別是20mm～40mm及40mm～80mm碎石粒徑偏小。

e.粉煤灰質(zhì)量不佳

查看原材料試驗(yàn)報告及現(xiàn)場檢測，現(xiàn)場采用Ⅱ級粉煤灰，各項(xiàng)性能均滿足要求，但根據(jù)查閱規(guī)范及咨詢設(shè)計(jì)和檢測單位后，粉煤灰質(zhì)量尚有提升空間。

f.其他方面原因

如天氣、溫差影響，壩段劃分、施工工序不合理，技術(shù)交底不詳細(xì)不到位，質(zhì)量意識不強(qiáng)，稱量不準(zhǔn)確，混凝土塌落度過大，減水劑效果不佳，石粉質(zhì)量不佳等，經(jīng)過調(diào)查、查閱施工記錄等，均能滿足要求，而且是施工中可控制的因素，不作為重點(diǎn)因素展開分析。

4 大體積混凝土裂縫控制措施

根據(jù)上述主要原因分析，認(rèn)真制定了控制大體積混凝土不規(guī)則裂縫產(chǎn)生的技術(shù)措施，有效地降低裂縫的產(chǎn)生，保證了工程實(shí)體質(zhì)量，主要技術(shù)措施如下。

4.1 做好技術(shù)交底

重新對作業(yè)人員進(jìn)行交底培訓(xùn)，交底內(nèi)容應(yīng)詳細(xì)、全面，交底培訓(xùn)后進(jìn)行考核，考核合格后方能上崗。

4.2 降低每層混凝土澆筑層厚

為了更好地對混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)行控制，減少內(nèi)外溫差，將壩體每層混凝土澆筑厚度由原來的1.5m降低至不大于1.0m，分3層澆筑，每層混凝土厚度控制在30cm左右，通過減少層厚，降低混凝土內(nèi)部水化熱，從而減少壩體混凝土不規(guī)則裂縫產(chǎn)生，分層澆筑如圖2所示。

圖2 混凝土分層澆筑

4.3 按要求對混凝土開展養(yǎng)護(hù)作業(yè)

混凝土澆筑完畢后，指定專人進(jìn)行覆蓋和澆水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期間保持混凝土表面處于完全濕潤狀態(tài)。對于壩體混凝土，澆水養(yǎng)護(hù)前先鋪一層土工布，再在其上鋪一層塑料薄膜，冬季施工時在表面覆蓋保溫被，養(yǎng)護(hù)時須始終保持土工布的濕潤。覆蓋和養(yǎng)護(hù)如圖3、圖4所示。

圖3 保溫覆蓋

圖4 灑水養(yǎng)護(hù)

4.4 增加混凝土冷卻降溫措施

與設(shè)計(jì)溝通增加冷卻水管，冷卻水管采用直徑φ20mm鍍鋅鋼管，水平間距80cm，每層垂直間距30cm左右，共布置2層，進(jìn)口設(shè)有調(diào)節(jié)流量的水閥。冷卻水管安裝后，進(jìn)行壓力通水檢驗(yàn)，以免滲漏，每層循環(huán)冷卻水管被灌筑的混凝土掩蓋并震搗完畢后即可在該層循環(huán)冷卻水管內(nèi)通沉淀后的河水。施工中冷卻管嚴(yán)格按預(yù)設(shè)的要求進(jìn)行布置，以保證降溫效果。冷卻水管布設(shè)如圖5所示。

圖5 冷卻水管布設(shè)

4.5 更換粗骨料，滿足配合比砂石級配連續(xù)性

嚴(yán)格選用砂石原材料，由檢測單位重新設(shè)計(jì)配合比，同時每倉混凝土澆筑前都應(yīng)對現(xiàn)場砂石情況進(jìn)行檢測，根據(jù)現(xiàn)場砂石情況及時調(diào)整配合比，保證混凝土澆筑質(zhì)量。

4.6 更換粉煤灰種類，提高粉煤灰質(zhì)量

將粉煤灰質(zhì)量提高一個等級，使混凝土更易于澆筑成型，并可減少坍落度的經(jīng)時損失，且高質(zhì)量粉煤灰水化放熱量很少，從而減少了混凝土水化放熱量，因此施工時混凝土的溫升降低，可明顯減少溫度裂縫，對有效遏制大體積混凝土不規(guī)則裂縫的產(chǎn)生。

4.7 大體積混凝土施工過程注意事項(xiàng)

4.7.1 澆筑前及澆筑過程階段

所用砂、石子、水泥及各種添加劑滿足規(guī)范要求；混凝土澆筑速度保持均衡，澆筑高度均衡上升，以改善約束條件，削減溫度應(yīng)力；澆筑過程中對倉面泌水應(yīng)使用吸水、自流等辦法及時排除。

4.7.2 澆筑完成階段

加強(qiáng)水化熱溫升測量，施工現(xiàn)場成立專門測溫小組，在混凝土不同部位及深度埋設(shè)測溫點(diǎn)，以測定混凝土澆筑過程以及澆筑后溫度變化，以便對異常情況及時采取防范措施。

采取適當(dāng)?shù)谋睾捅卮胧诖篌w積混凝土結(jié)構(gòu)表面采取保溫和保濕措施，是大體積混凝土溫控的有效措施之一，避免溫差較大產(chǎn)生混凝土表面出現(xiàn)收縮裂紋。

4.7.3 養(yǎng)護(hù)階段

外界溫度較低時，應(yīng)適當(dāng)推遲拆模時間；為保證混凝土在規(guī)定齡期內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，認(rèn)真做好混凝土養(yǎng)護(hù)工作，并適當(dāng)延長養(yǎng)護(hù)時間，應(yīng)配專人負(fù)責(zé)。

5 結(jié)語

通過以上技術(shù)措施控制，該水庫工程在后續(xù)施工中，大壩澆筑壩面未發(fā)現(xiàn)明顯不規(guī)則裂縫存在，使得本工程大壩混凝土不規(guī)則裂縫得到了有效控制，保障該工程施工質(zhì)量，為以后類似工程施工管控積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。