琼中抽水蓄能电站下库大坝面板防裂技术

宿生 涂雨田

【摘要】混凝土面板堆石坝面板裂缝诱发原因较多，如何有效防裂是长期困扰施工的难题。受蓄水工期限制，琼中抽水蓄能电站下库大坝面板需在相对高温季节浇筑，对面板防裂极为不利。结合工程特点，从提高混凝土抗裂性能、减小内外温差、改善约束条件、做好表面养护等方面着手，系统采取了各项防裂措施，有效控制了面板裂缝数量。

【关键词】琼中抽水蓄能电站；下库；混凝土面板；防裂技术

1、工程概况

琼中抽水蓄能电站是海南省首个抽水蓄能电站，项目位于海南省琼中县黎母山镇境内，总装机容量600MW。下水库坝址以上集雨面积17.51km2，坝址多年平均流量为0.819 m3/s，多年平均径流量为2583万m3。下水库正常蓄水位253.00m，混凝土面板堆石坝坝顶高程为257.00m，坝顶宽度为8.0m，坝轴线长度336.15m，最大坝高54.0m。大坝上游坡比为1：1.4，坝体自上游至下游依次分为面板、垫层区、过渡区、堆石区、排水区，周边缝下设特殊垫层区。坝体典型断面见图1。混凝土面板厚0.4m，最大斜长为86.48m，面板分块宽度为12m和8m，其中宽12m的8块、宽8m的30块，共计38块。

2、大坝混凝土面板防裂问题

混凝土面板是大坝防渗体系的重要组成部分，其形体上厚度很薄，坡向很长，极易产生裂缝。一旦面板出现贯穿性裂缝，则可能导致大坝漏水，威胁大坝稳定安全。

2.1面板裂缝产生原因

面板裂缝一般可分为结构性裂缝和非结构性裂缝。其中，结构性裂缝产生的原因主要包括：坝体后期沉降量大；分期填筑造成的不均匀沉降；垫层料坡面亏坡、压实度不够等。

非结构性裂缝的产生原因包括：

（1）浇筑完成后养护不到位，表面失水干燥过快，由于干缩开裂引起混凝土表面裂缝；

（2）浇筑后由于水泥水化热温升，混凝土内外温差过大，超过混凝土抗拉能力而引起裂缝；

（3）混凝土后期温降阶段产生的收缩裂缝。

根据已建工程的经验，由温度应力引起的面板混凝土裂缝较为普遍。

2.2面板防裂的不利因素

根据施工进度安排，为满足按期蓄水要求，本工程大坝面板混凝土计划于2016年4月～6月浇筑，根据工程区域气温统计资料，该时段已逐步进入高温季节（平均温度在25℃以上）。结合面板裂缝产生的机理，外界气温条件对防裂极为不利。

3、面板混凝土防裂控制

结合本工程特点，面板防裂主要从提高混凝土抗裂性能、减小内外温差、改善面板约束条件、加强表面养护等方面着手。

3.1提高混凝土抗裂性能

3.1.1 设计指标

面板混凝土相关性能指标见表1。

3.1.2 配合比选用

为提高面板混凝土抗裂性能，工程界一般采用添加优质粉煤灰、无机微膨胀类材料、聚丙烯纤维材料、减缩材料等。针对工程实际条件，开展了面板混凝土配合比专题试验研究，提出了补偿收缩混凝土及纤维混凝土两种配合比方案，具体见表2。

比较可知，外加剂掺量相同的情况下，纤维材料掺入将增加混凝土用水量，从而增加混凝土胶凝材料总量和水泥用量。

综合考虑混凝土性能及胶凝材料用量，选择补偿收缩混凝土作为施工配合比，具体见表3。

3.1.3 原材料

混凝土所用原材料各项检测指标均满足规程、标准的要求。其中，水电十二局科研所生产的VF防裂剂、NMR高效减水剂、BLY引气剂在国内梅溪、八都、珊溪等工程中应用并取得了较好的防裂效果。

3.1.4 拌合物质量控制

（1）加强拌和楼维护保养，确保称量准确，水泥、粉煤灰误差不超过±1%，其他不超过±2%。

（2）在拌和楼附近设置质控室，对原材料及混凝土拌制质量指标全过程检测。

（3）及时运输入仓，减少混凝土在运输过程中的坍落度损失。

3.2 减小内外温差

3.2.1 入仓温度控制

混凝土入仓温度控制在25℃以内，并采取以下措施：

（1）在大坝右坝头建设混凝土拌合站，距离仓面距离在500m以内，并在运输车上搭遮阳布，减少混凝土运输过程中的温升。

（2）降低骨料和水的温度。砂石料倉搭盖遮阳棚，喷洒水雾降温（砂子除外），并采用底部取料；在拌合用水水箱上增设遮阳布，防止阳光直射。

（3）安排技术人员做好温度检测和记录，对每天的原材料温度、混凝土入仓温度等进行检查，形成有效对比记录。

3.2.2 仓面气温调节

（1）根据外界气温特点，混凝土浇筑尽量安排在早晚、夜间及阴天等低温时段进行。

（2）仓面采用喷水雾等措施降低气温，振捣后及时进行覆盖。

（3）采用彩条布对溜槽进行遮盖，混凝土浇筑完成后及时覆盖，防止热量倒灌。

3.3 改善面板约束条件

面板浇筑完成后，其变形将受到挤压边墙坡面的约束，尤其是坡面存在错台、平整度差等情况时，挤压边墙对面板的局部强约束将造成面板开裂。为改善面板约束条件，采取了以下措施：

（1）浇筑过程中及时切割滑模架上方2m范围内的架立筋，减少面板与挤压边墙刚性连接。

（2）在挤压边墙表面布置3m×3m方格网测量，控制坡面平整度在（+5cm、﹣8cm）以内，对挤压边墙表面错台、平整度超标等缺陷进行人工修补。

（3）在河床中部沿面板垂直缝部位在挤压边墙表面开凿通缝，回填预缩砂浆。

（4）挤压边墙表面喷撒二油一砂乳化沥青（乳化沥青喷洒用量约1.7kg/㎡），防止面板与挤压边墙之间的黏结。。

3.4 表面养护

面板混凝土厚度为0.4m，水化热温升阶段短，温度峰值出现早。对面板表面及时进行保温保湿养护，有利于降低表面热交换系数，降低温度冲击，减缓变形变化，从而减少裂缝的产生。

（1）面板混凝土抹面完成后，表面及时覆盖保温，并进行不间断喷水养护，对已干燥而被风吹起的养护毯进行重新覆盖洒水。

（2）做好养护记录工作，对每天的养护情况进行巡查、监督、记录。

3.5 其他措施

3.5.1 坝体填筑质量控制

（1）严格按照碾压试验确定的工艺参数施工，加强层厚、碾压变数及加水量的控制。

（2）做好填筑质量检测，确保每层坝料的压实度满足要求。

（3）坝体填筑完成经至少5个月的沉降且沉降速率不大于5mm/月后才可进行面板施工。

3.5.2 雨天施工措施

工程区域为海洋季风性气候，在浇筑面板过程中往往会遇到强降雨，需加强相应施工应对措施：

（1）密切关注天气，合理安排施工。暴雨来临前2d到3d，不进行混凝土施工，对未达到强度的混凝土进行覆盖。

（2）暴雨来临前，立即停止现场施工，堆放料要做好避雨，防止雨淋、水泡。

（3）浇筑工作面准备足够防雨布。浇筑过程中遇强降雨时，立即停止浇筑并遮盖仓面，尽快将混凝土平仓捣实。

面板防裂效果

在面板混凝土浇筑完成并达到龄期后，对面板表面裂缝进行了全面检查，裂缝情况统计见表4。

通过大坝面板裂缝统计可知，采取了系统的面板防裂措施后，大坝38块面板共检测出6条裂缝，每万㎡面板裂缝数量仅为2.77条，检出裂缝均为表面裂缝，实测裂缝宽度均小于0.2mm，整体防裂效果较好。

结语：

由于工期限制，琼中抽水蓄能电站下水库大坝面板需在相对高温季节浇筑，对大坝面板防裂极为不利。

结合工程特点，在做好坝体填筑质量控制的基础上，从提高混凝土抗裂性能、减小内外温差、改善面板约束条件、做好表面养护等方面着手，各项措施运用得当有效控制了面板裂缝数量，取得了较好的效果，对类似工程的施工有较强的借鉴作用。

参考文献：

[1]曹克明，汪易森，徐建军. 混凝土面板堆石坝[M]. 中国水利水电出版社.1999.

[2]周伟，花俊杰，常晓林. 采用挤压边墙技术的高面板对石板裂缝成因分析[J]. 岩土力学，2008（8）：2037—2042.

[3]张國新，厉易生. 堆石坝面板收缩性贯穿裂缝的理论分析及防裂措施[J]. 水力发电学报，2005（6）：30—33.

[4]杨泽艳，何金荣，罗光其. 洪家渡200m级高面板堆石坝面板混凝土防裂技术[J]. 水力发电， 2008（7）：59—63.

[5]马锋玲. 面板砼防裂技术综述[J]. 水利水电施工，2004（1）：11—16.

[6]曹先升. 补偿收缩混凝土在防渗面板裂缝控制中的应用[J]. 人民黄河， 2013（12）：115—116.

[7]谢礼仪. 混凝土面板防裂技术在珊溪水库工程的应用[J]. 人民长江，2000（10）：12—14.

[8]龚前良. 堆石坝混凝土防渗面板的裂缝控制[J]. 湖北水力发电，2008（10）：45—48.