大壩大體積混凝土不規(guī)則裂縫控制措施探析

摘要：大體積混凝土不規(guī)則裂縫是水利工程施工中經(jīng)常出現(xiàn)且無法避免的主要問題，發(fā)生的因素很多，非常復(fù)雜。基于此，本篇文章以我國某水利水電工程混凝土重力壩施工實例為基礎(chǔ)，結(jié)合大體積混凝土不規(guī)則裂縫產(chǎn)生的原因，探討大體積混凝土不規(guī)則裂縫的控制措施。

關(guān)鍵詞：大體積;不規(guī)則裂縫;控制方法

各種混凝土大壩和其他大型混凝土建筑物出現(xiàn)裂縫的原因很復(fù)雜。此類裂縫，尤其是其中的較深裂縫和周邊裂縫，嚴(yán)重損害了混凝土壩結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性和工作能力。為了更好地保證混凝土壩能安全、可靠和長期正常運行，需要對混凝土壩產(chǎn)生裂縫的原因有一個正確的認(rèn)識，并在施工期間加以控制，以減少裂縫的產(chǎn)生或減輕裂縫產(chǎn)生的影響。

1. 前言

水利水電工程是新建的具有農(nóng)業(yè)灌溉、縣區(qū)應(yīng)急水源、城市配電、農(nóng)村人畜飲水等綜合經(jīng)濟效益的大、中、小型水利工程。某工程大壩為正態(tài)分布混凝土重力壩，屬于大體積混凝土的范疇。大壩施工過程中澆筑了大量混凝土，大體積混凝土施工雖然經(jīng)過嚴(yán)格地質(zhì)量管控，仍存在不規(guī)則裂縫。不規(guī)則裂縫經(jīng)過檢測和適當(dāng)處理后，對大壩的安全、可靠性及正常運行無害。但如果處理不當(dāng)，在工程建設(shè)的中后期或大壩投產(chǎn)運行期間裂縫可能繼續(xù)發(fā)展，甚至危及大壩結(jié)構(gòu)的整體安全性。因此，有必要找出不規(guī)則裂縫產(chǎn)生的原因，制定技術(shù)措施，以減輕、消除工程質(zhì)量和安全隱患，確保工程施工質(zhì)量。

2. 大體積混凝土裂縫造成的狀況調(diào)查

首先，大體積混凝土工程產(chǎn)生裂縫是無法避免的，只能采取相應(yīng)的對策，在一定程度內(nèi)消除裂縫對大壩結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。在施工過程中，應(yīng)盡可能采取相應(yīng)措施，控制裂縫的形成，使結(jié)構(gòu)盡可能少地產(chǎn)生裂縫，或盡量減少裂縫的整體寬度和長度。根據(jù)實地調(diào)研，該工程3#-5#壩段壩基有15處不規(guī)則裂縫，裂縫寬度最小約為0.1毫米，較大的裂縫寬度約為2.8毫米，最大裂縫長度約為4.7米。

3. 大體積混凝土裂縫的關(guān)鍵根源

首先，根據(jù)現(xiàn)場產(chǎn)生的不規(guī)則裂縫分析，不規(guī)則裂縫多為表面較淺的裂縫。為了更好地查明原因，分別對現(xiàn)澆混凝土材料及拌和質(zhì)量、混凝土振搗和養(yǎng)護過程，設(shè)計方案、大壩結(jié)構(gòu)等進行詳細分析，找出原因，采取相應(yīng)的質(zhì)量管理方法，減少不規(guī)則裂縫的發(fā)生，進而合理保證工程施工質(zhì)量[1]。

其次，在施工人員、材料、機械設(shè)備、方法、環(huán)境等方面進行了詳細的分析和研究，并召開了多次根因會議，仔細分析了施工過程中可能出現(xiàn)的各種原因。對各種因素進行了不斷的討論，經(jīng)過歸納和分類，做出了因果關(guān)系分析圖，如下圖1所示。

最后，根據(jù)因果關(guān)系分析圖中的各種影響因素，查閱相關(guān)數(shù)據(jù)，通過研究分析，找出關(guān)鍵原因如下。

第一，是現(xiàn)澆混凝土層厚過大。壩基混凝土設(shè)計方案規(guī)定，大體積混凝土澆筑層厚度不得超過1.5m。由于設(shè)計圖中沒有設(shè)置冷卻循環(huán)水管，所以在澆筑1.5m層厚的混凝土后，內(nèi)部熱量傳播相對較慢，很容易造成混凝土溫差。

第二，冷卻循環(huán)水管未設(shè)置。壩基設(shè)計方案沒有規(guī)定冷卻循環(huán)水管的設(shè)置方式，實際施工過程中也未設(shè)置冷卻循環(huán)水管降溫，對混凝土內(nèi)部降溫造成一定影響。

三是砂石料級配不連續(xù)。根據(jù)原材料檢測報告和現(xiàn)場檢查，拌和場地粗骨料級配不連續(xù)，特別是20mm～40mm和40mm～80mm的砂石料粒徑偏小。

四是煤灰質(zhì)量差。根據(jù)原材料檢測報告和現(xiàn)場檢驗，現(xiàn)場選用Ⅱ類粉煤灰，各項特性均符合要求，但在咨詢設(shè)計單位和檢測單位后，質(zhì)量合格的粉煤灰仍存在可改善空間。

第五，其他原因。如氣溫影響、壩段分區(qū)和施工程序不科學(xué)、技術(shù)披露不完整和不及時、質(zhì)量意識差、稱量不準(zhǔn)確、混凝土坍落度過大、石灰粉質(zhì)量差等，通過對此類影響因素進行統(tǒng)計分析，并嚴(yán)格控制相關(guān)質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)對裂縫產(chǎn)生的影響不明顯，不應(yīng)作為關(guān)鍵要素進行分析。

4. 大體積混凝土不規(guī)則裂縫控制方法

針對上述確定的關(guān)鍵要素，精心制定大體積混凝土不規(guī)則裂縫處理技術(shù)措施，合理減少裂縫，保證工程實體質(zhì)量。主要技術(shù)措施如下。

4.1加大混凝土降溫的對策

與設(shè)計單位溝通，確定冷卻循環(huán)水管布置方式。冷卻循環(huán)水管采用直徑20毫米的鍍鋅鋼管，水平間距80厘米，每層垂直間距30厘米。冷卻水管安裝完成后，進行工作試壓，防止漏水。各層制冷循環(huán)系統(tǒng)管道覆蓋混凝土澆筑拌勻，循環(huán)的制冷系統(tǒng)管道利用沉淀處理后的河水。施工過程中，循環(huán)水管嚴(yán)格按照設(shè)計方式進行鋪設(shè)，確保降溫的實際效果。

4.2更換粗骨料，使砂漿配合比與砂石級配一致

嚴(yán)格控制砂石料質(zhì)量，工地實驗室重新設(shè)計混凝土配合比。同時，在澆筑混凝土前，要對現(xiàn)場用料情況進行檢查，并根據(jù)現(xiàn)場砂石情況及時調(diào)整混凝土配合比，以保證澆筑混凝土的質(zhì)量。

4.3更換粉煤灰種類，提高粉煤灰質(zhì)量

將粉煤灰質(zhì)量等級提高一級，使混凝土更容易在澆筑過程中成型，并減少坍落度過大所帶來的影響。減少混凝土澆筑期間的放熱量，可以顯著減小溫差，有效抵抗大體積混凝土中不規(guī)則裂縫的產(chǎn)生。

4.4大體積混凝土施工過程的注意事項

首先，在混凝土澆筑前和整個澆筑過程中，所用的砂、石、水泥和不同添加劑等必須要達到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求;在澆筑混凝土?xí)r，要控制澆筑速度，確保澆筑層平穩(wěn)上升，同時完善約束條件，降低溫度內(nèi)應(yīng)力;混凝土澆筑過程中，應(yīng)及時采用吸濕、自動外流等方法解決倉面泌水情況。

其次，在混凝土澆筑過程中，加強混凝土水灰比和溫升的精確測量。在施工現(xiàn)場建立專業(yè)測溫隊伍，在混凝土不同部位布置測溫點，準(zhǔn)確、及時測量混凝土澆筑過程中和混凝土澆筑成型后的溫度和溫差。采取適當(dāng)?shù)谋卮胧?，對大體積混凝土結(jié)構(gòu)表層采取保溫、保濕等措施，是大體積混凝土溫度控制的有效預(yù)防措施之一，防止混凝土表面出現(xiàn)收縮裂縫[2]。

最后，當(dāng)混凝土養(yǎng)護過程中外界溫度較低時，應(yīng)盡量延遲拆模時間;為保證混凝土達到設(shè)計抗壓強度，應(yīng)做好混凝土澆筑工作，并適當(dāng)增加養(yǎng)護時間。

5. 總結(jié)

采用上述技術(shù)措施，在該工程施工中后期，大壩現(xiàn)澆混凝土壩面未發(fā)現(xiàn)明顯的不規(guī)則裂縫，使得本工程的大壩混凝土中的不規(guī)則裂縫控制在一定范圍內(nèi)，保障了本工程的施工質(zhì)量。

參考文獻：

[1] 李林， 魏文杰， 顏福開. 大壩大體積混凝土不規(guī)則裂縫控制措施探析[J]. 安徽建筑， 2020， 27（9）：2.

[2] 王勇. 水利工程大體積混凝土裂縫的控制措施分析探討[J].? 2020.

作者簡介：張偉利 1984年4月出生? 男? 漢族? 陜西銅川? 中級職稱? 本科? 中國水利水電建設(shè)工程咨詢西北有限公司? 單位所在地：陜西省西安市? 郵編：710100