论文部分内容阅读
[摘 要]文章重点针对水电工程混凝土面板堆石坝裂缝施工、处理方案及工艺做了一些简要的分析研究。并提出了相应的处理措施，可给同类型水电工程借鉴应用。
[关键词]水电站混凝土、面板堆石坝、裂缝施工、处理工艺
中图分类号：TV642 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）09-0148-01
一、工程简介
该水电工程结合灌溉、旅游等效益的综合利用工程，工程主要由面板堆石坝、岸坡式溢洪道、发电引水隧洞、发电厂房等主要建筑物组成，电站装机容量1830MW，年发电量40亿kW·h，为多年调节水库，大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高230m，工程级别为Ⅰ等大（1）型。
二、产生裂缝的因素分析
根据趾板混凝土施工过程中的施工方法、施工工序、混凝土后期养护情况等进行分析。影响因素主要是趾板内外温差、混凝土的干缩等几方面。
（一）混凝土温度应力
在混凝土硬化过程中，混凝土构筑物要承受各种温度和湿度及其它原因引起变形而产生应力裂缝，因为混凝土在内、外约束应力作用的情况下。混凝土构件的自约束应力是由于非线性的不均匀变形引起。它产生了局部裂缝，而混凝土结构在外部的约束应力由于结构与结构的相互约束，这种约束变形可能使混凝土结构产生局部裂缝。
（二）建基面起伏差大
由于建基面起伏差较大。一般为0.4～1.Om，左右，周边陡坎高差为1.0～2.5m，左右。由于地质缺陷处理影响，造成墊层混凝土厚度不均，致使混凝土产生温度收缩不均匀，在起伏差大及陡坎部位产生应力集中而产生裂缝。
（三）裂缝安全影响分析
混凝土面板堆石坝是靠面板、趾板止水及通过填筑土石方的自重满足结构稳定安全要求的坝体。该坝型不能过水。由于裂缝是趾板横剖面方向展沿，裂缝的产生将对大坝的结构安全构成威胁。因为水库蓄水后。将沿裂缝产生渗漏。影响水库正常蓄水，如长期渗水将影响坝体结构安全。
三、处理措施与工艺
面板和趾板防裂混凝土配合比研究面板混凝土裂缝产生的原因，除一些特殊情况外都是由温度变化和干缩引起的。由温度湿度等环境因素变化引起混凝土收缩受到基础约束而在混凝土内诱发拉应力是面板产生裂缝的破坏力，这是面板裂缝的外因，混凝土的自身性能和质量决定混凝土的抗裂能力这是内因，因此防裂措施可归结为提高混凝土自身抗裂能力，尽量减少环境因素引发的破坏力，本工程针对面板趾板薄板结构的特点易受环境和湿度变化的影响，特别是气温骤变和混凝土干缩产生拉应力，从而产生裂缝的问题，进行了采用膨胀剂或减缩剂配制补偿受缩混凝土的研究，可控补偿混凝土根椐以下公式提出试验方案。
D=le-S2-STl≦lSKl（1）
式中D—可控补偿混凝土补偿收缩后的最终变形；
SK—混凝土的极限拉伸值；
e—混凝土的限止膨胀率的合理范围；
S2混凝土的限止干缩率（%）；
ST混凝土的冷缩率（%）；
其中减缩率不小于35%，具体试验是趾板混凝土设计龄期90d，面板28d。趾板混凝土为C25/F200/W10二级配，面板混凝土C30/F300/W8；对趾板对比膨胀剂和减缩剂的防裂效果提出配合比对面板采用混凝土高效减水剂，引气剂及掺粉煤灰技术并考虑掺与不掺高强聚丙烯单丝纤维两种方案。
在面板配合比试验中，针对混凝土早期抗裂性能的研究通过混凝土面板干缩试验完成实验中用电风扇吹试件表面以对比不同混凝土掺合料产生裂缝的情况，本次试验通过对原材料水泥砂骨料检验对掺合料粉煤灰比选对外加剂高效减水剂及引气剂的优选提出了18种不同组合后的混凝土配合比并推荐了混凝土施工配合比（表1）。目前从趾板混凝土浇筑结果来看55块趾板中发现2条裂缝其中16板块较大，分析可能与该部位的断层混凝土处理及施工时间有关。
（一）面板混凝土裂缝处理措施
根据大坝面板裂缝的实际情况，处理措施要点为：（1）Ⅰ类裂缝（浅层裂缝，表面缝宽δ<0.1mm），对裂缝进行基面处理后涂刷液体橡胶。（2）Ⅱ类裂缝（表面缝宽0.1mm≤δ<0.3mm，缝深h≤30cm），对裂缝进行凿槽嵌缝埋管灌浆，表面涂刷液体橡胶后，用PSI-tape裂缝快速修补带封闭处理。（3）Ⅲ类裂缝（表面缝宽δ≥0.3mm，或缝深），处理方案同Ⅱ类裂缝。
（二）施工工艺
（1）I类裂缝（浅层裂缝）
1）用钢丝刷或打磨机将裂缝两侧各6cm范围内的混凝土，对于表面坑洼处用高标号砂浆修平。2）用抹布或毛刷清理基面干燥后，骑缝涂刷一层液体橡胶，宽10cm，厚1.0mm。
（2）II类裂缝的裂缝施工工艺
1）化学灌浆的施工程序：凿槽→找缝→钻孔→清洗→埋管→嵌缝→化学灌浆→灌后检查。
①沿缝凿宽5～6cm，深5～6cm的V型槽后用高压水冲洗烤干并找缝。②用Φ16钻具骑缝钻孔，孔深15～20cm，孔距30cm左右。③用大流量水流冲洗孔并吹干。④用Φ8铜管间隔性埋设单根灌浆管，埋入孔内3～5cm，两铜管间埋设单根耐高压灌浆管，临近的铜管和耐高压灌浆管之间的距离是60cm；然后采用预缩水泥浆嵌缝。⑤在嵌缝预缩砂浆具有足够强度后用CW进行化学灌浆；在灌浆前，先对灌浆管路进行试气、编号，以确定灌浆群灌的数量，对试气不通畅的裂缝处补打排气孔并冲洗、吹干；而灌浆顺序是如裂缝贯通整块面板，则应先灌靠纵缝侧，以封闭两端，然后再灌中央部分；如裂缝未通全块，则可从一端向另一端逐孔施灌；灌浆采用并联灌和群灌相结合；灌浆压力及灌浆结束标准是开灌后进浆压力0.05MPa逐步升至0.3MPa，当吸浆率<5mL/min时，灌浆压力提升到0.5MPa；当吸浆率<1mL/min时，延续灌注30min结束。
（3）涂刷液体橡胶
①先用打磨机磨掉裂缝基面上的异物（槽两侧各10cm的范围内）；然后用高压水及硬质地刷（钢丝刷）清洗施工面，直至露出混凝土的原貌。②待基面完全干燥后，骑缝涂刷一层液体橡胶，材料型号为305液体橡胶（SG305-C1），骑缝涂刷宽度10cm，厚1.0mm。
四、质量、安全保证措施
（一）施工前，对参加施工的人员进行技术交底和质量要求交底，明确施工质量责任；施工人员要求持证上岗。
（二）实行三检制，每道工序均由班组和质检员检、复检、联合终检，报监理工程师检查验收，上一道工序不合格不准进行下一道工序施工。
（三）加强安全教育和监督工作，每班施工前，均进行安全交底，防止出现安全事故。化学材料具有易燃、易爆、有刺激性气味等特点。为了确保施工安全，现场应装有低压安全电线、灯泡或防爆灯泡。为了减少化学材料气味对工作人员的影响，应在安全空地清洗容器和管路，废浆均应密闭容器收集，集中处理。灌浆结束后多余的浆材和化学药品，应派专人保管，按要求进行处理。
（四）高边坡施工时，搭设好操作平台，并检查确保牢固、可靠。
五、结束语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象。它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀。混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此严格按规程、规范要求施工，严把质量关。防患于未来，尽可能地降低混凝土裂缝的出现；对混凝土 裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理。并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。
[关键词]水电站混凝土、面板堆石坝、裂缝施工、处理工艺
中图分类号：TV642 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）09-0148-01
一、工程简介
该水电工程结合灌溉、旅游等效益的综合利用工程，工程主要由面板堆石坝、岸坡式溢洪道、发电引水隧洞、发电厂房等主要建筑物组成，电站装机容量1830MW，年发电量40亿kW·h，为多年调节水库，大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高230m，工程级别为Ⅰ等大（1）型。
二、产生裂缝的因素分析
根据趾板混凝土施工过程中的施工方法、施工工序、混凝土后期养护情况等进行分析。影响因素主要是趾板内外温差、混凝土的干缩等几方面。
（一）混凝土温度应力
在混凝土硬化过程中，混凝土构筑物要承受各种温度和湿度及其它原因引起变形而产生应力裂缝，因为混凝土在内、外约束应力作用的情况下。混凝土构件的自约束应力是由于非线性的不均匀变形引起。它产生了局部裂缝，而混凝土结构在外部的约束应力由于结构与结构的相互约束，这种约束变形可能使混凝土结构产生局部裂缝。
（二）建基面起伏差大
由于建基面起伏差较大。一般为0.4～1.Om，左右，周边陡坎高差为1.0～2.5m，左右。由于地质缺陷处理影响，造成墊层混凝土厚度不均，致使混凝土产生温度收缩不均匀，在起伏差大及陡坎部位产生应力集中而产生裂缝。
（三）裂缝安全影响分析
混凝土面板堆石坝是靠面板、趾板止水及通过填筑土石方的自重满足结构稳定安全要求的坝体。该坝型不能过水。由于裂缝是趾板横剖面方向展沿，裂缝的产生将对大坝的结构安全构成威胁。因为水库蓄水后。将沿裂缝产生渗漏。影响水库正常蓄水，如长期渗水将影响坝体结构安全。
三、处理措施与工艺
面板和趾板防裂混凝土配合比研究面板混凝土裂缝产生的原因，除一些特殊情况外都是由温度变化和干缩引起的。由温度湿度等环境因素变化引起混凝土收缩受到基础约束而在混凝土内诱发拉应力是面板产生裂缝的破坏力，这是面板裂缝的外因，混凝土的自身性能和质量决定混凝土的抗裂能力这是内因，因此防裂措施可归结为提高混凝土自身抗裂能力，尽量减少环境因素引发的破坏力，本工程针对面板趾板薄板结构的特点易受环境和湿度变化的影响，特别是气温骤变和混凝土干缩产生拉应力，从而产生裂缝的问题，进行了采用膨胀剂或减缩剂配制补偿受缩混凝土的研究，可控补偿混凝土根椐以下公式提出试验方案。
D=le-S2-STl≦lSKl（1）
式中D—可控补偿混凝土补偿收缩后的最终变形；
SK—混凝土的极限拉伸值；
e—混凝土的限止膨胀率的合理范围；
S2混凝土的限止干缩率（%）；
ST混凝土的冷缩率（%）；
其中减缩率不小于35%，具体试验是趾板混凝土设计龄期90d，面板28d。趾板混凝土为C25/F200/W10二级配，面板混凝土C30/F300/W8；对趾板对比膨胀剂和减缩剂的防裂效果提出配合比对面板采用混凝土高效减水剂，引气剂及掺粉煤灰技术并考虑掺与不掺高强聚丙烯单丝纤维两种方案。
在面板配合比试验中，针对混凝土早期抗裂性能的研究通过混凝土面板干缩试验完成实验中用电风扇吹试件表面以对比不同混凝土掺合料产生裂缝的情况，本次试验通过对原材料水泥砂骨料检验对掺合料粉煤灰比选对外加剂高效减水剂及引气剂的优选提出了18种不同组合后的混凝土配合比并推荐了混凝土施工配合比（表1）。目前从趾板混凝土浇筑结果来看55块趾板中发现2条裂缝其中16板块较大，分析可能与该部位的断层混凝土处理及施工时间有关。
（一）面板混凝土裂缝处理措施
根据大坝面板裂缝的实际情况，处理措施要点为：（1）Ⅰ类裂缝（浅层裂缝，表面缝宽δ<0.1mm），对裂缝进行基面处理后涂刷液体橡胶。（2）Ⅱ类裂缝（表面缝宽0.1mm≤δ<0.3mm，缝深h≤30cm），对裂缝进行凿槽嵌缝埋管灌浆，表面涂刷液体橡胶后，用PSI-tape裂缝快速修补带封闭处理。（3）Ⅲ类裂缝（表面缝宽δ≥0.3mm，或缝深），处理方案同Ⅱ类裂缝。
（二）施工工艺
（1）I类裂缝（浅层裂缝）
1）用钢丝刷或打磨机将裂缝两侧各6cm范围内的混凝土，对于表面坑洼处用高标号砂浆修平。2）用抹布或毛刷清理基面干燥后，骑缝涂刷一层液体橡胶，宽10cm，厚1.0mm。
（2）II类裂缝的裂缝施工工艺
1）化学灌浆的施工程序：凿槽→找缝→钻孔→清洗→埋管→嵌缝→化学灌浆→灌后检查。
①沿缝凿宽5～6cm，深5～6cm的V型槽后用高压水冲洗烤干并找缝。②用Φ16钻具骑缝钻孔，孔深15～20cm，孔距30cm左右。③用大流量水流冲洗孔并吹干。④用Φ8铜管间隔性埋设单根灌浆管，埋入孔内3～5cm，两铜管间埋设单根耐高压灌浆管，临近的铜管和耐高压灌浆管之间的距离是60cm；然后采用预缩水泥浆嵌缝。⑤在嵌缝预缩砂浆具有足够强度后用CW进行化学灌浆；在灌浆前，先对灌浆管路进行试气、编号，以确定灌浆群灌的数量，对试气不通畅的裂缝处补打排气孔并冲洗、吹干；而灌浆顺序是如裂缝贯通整块面板，则应先灌靠纵缝侧，以封闭两端，然后再灌中央部分；如裂缝未通全块，则可从一端向另一端逐孔施灌；灌浆采用并联灌和群灌相结合；灌浆压力及灌浆结束标准是开灌后进浆压力0.05MPa逐步升至0.3MPa，当吸浆率<5mL/min时，灌浆压力提升到0.5MPa；当吸浆率<1mL/min时，延续灌注30min结束。
（3）涂刷液体橡胶
①先用打磨机磨掉裂缝基面上的异物（槽两侧各10cm的范围内）；然后用高压水及硬质地刷（钢丝刷）清洗施工面，直至露出混凝土的原貌。②待基面完全干燥后，骑缝涂刷一层液体橡胶，材料型号为305液体橡胶（SG305-C1），骑缝涂刷宽度10cm，厚1.0mm。
四、质量、安全保证措施
（一）施工前，对参加施工的人员进行技术交底和质量要求交底，明确施工质量责任；施工人员要求持证上岗。
（二）实行三检制，每道工序均由班组和质检员检、复检、联合终检，报监理工程师检查验收，上一道工序不合格不准进行下一道工序施工。
（三）加强安全教育和监督工作，每班施工前，均进行安全交底，防止出现安全事故。化学材料具有易燃、易爆、有刺激性气味等特点。为了确保施工安全，现场应装有低压安全电线、灯泡或防爆灯泡。为了减少化学材料气味对工作人员的影响，应在安全空地清洗容器和管路，废浆均应密闭容器收集，集中处理。灌浆结束后多余的浆材和化学药品，应派专人保管，按要求进行处理。
（四）高边坡施工时，搭设好操作平台，并检查确保牢固、可靠。
五、结束语
裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象。它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀。混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响建筑物的承载能力，因此严格按规程、规范要求施工，严把质量关。防患于未来，尽可能地降低混凝土裂缝的出现；对混凝土 裂缝进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理。并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定地工作。