陳小亮

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅蘭州730030）

在20世紀60年代我國就已經開始應用混凝土面板堆石壩，該建設方案具有抗震性好、穩(wěn)定性強、節(jié)約材料、施工便捷、成本可控等優(yōu)勢，在我國水利工程領域應用十分廣泛。隨著水利工程事業(yè)不斷發(fā)展，更多的混凝土面板堆石壩建設成功，但都會面臨一個問題——裂縫，裂縫問題嚴重影響了壩體的質量和運行安全，并且至今沒有解決面板裂縫的措施。面板裂縫寬度小于0.2 mm時，通過修復裂縫不會影響壩體正常運行，但從長遠來看，依然會影響到壩體的耐久性、穩(wěn)定性。所以，想要更好地解決面板裂縫問題，就必須提高面板整體的抗裂性，減少或避免面板裂縫出現(xiàn)概率。

1 工程概況

新疆吉音水利樞紐工程混凝土面板堆石壩工程，壩頂高程2 513 m，壩頂寬度10 m，壩長489 m，最大壩高124.5 m，混凝土面板采用了C25F200W12聚丙烯纖維混凝土。壩頂上游側設置“L”形C25鋼筋砼防浪墻，防浪墻頂高程2 514.2 m。整個工程的面板混凝土澆筑方量為21 909.5 m3，從下到上逐漸增加面板厚度，最薄處為30 cm，最厚處為60 cm。該工程的混凝土面板較薄、分布面積大，為了避免混凝土面板產生裂縫，主要在壩體填筑完成、沉降后再進行面板混凝土澆筑。面板混凝土施工采取一次性澆筑完成，主面板和起始三角塊同時澆筑，采用2套滑膜同時跳倉澆筑，在面板表止水“V”槽中嵌入GB填料，安裝GB蓋板用扁鐵螺栓固定。

2 混凝土面板堆石壩的面板裂縫類型與產生原因

造成混凝土面板裂縫的原因有很多，大體上可以分為非結構性裂縫（收縮裂縫）、結構性裂縫（變形、沉降裂縫）。

2.1 非結構性裂縫

2.1.1 溫度裂縫 混凝土面板澆筑完成后會受到溫度影響產生熱脹冷縮，外部、內部應力不足以及變形約束，導致混凝土內部產生了拉應力，一旦拉應力超過了抗裂性就會產生裂縫。此類裂縫會受到溫差、約束條件影響。在春秋季節(jié)施工，由于晝夜溫差大，導致混凝土內外產生溫度階梯，內部各個部分溫差不同造成收縮程度不同，從而產生裂縫。如果環(huán)境溫度過低，會造成結構變形，受到兩側約束、面板和墊層摩擦阻力等影響產生裂縫[1]。

2.1.2 干縮裂縫 混凝土凝固時，混合料中的水分逐漸蒸發(fā)，降低了混凝土體積，出現(xiàn)失水干縮問題。在混凝土凝固期間，其內部結構逐漸收縮，受到面板和墊層、內部配筋等摩擦阻力影響，從而產生裂縫。

2.2 結構性裂縫

面板受到水壓力影響，導致壩基部位產生微量位移以及不均勻沉降等問題，造成壩體面板背部架空，加上水體的巨大壓力與荷載作用，從而造成結構性裂縫。

3 混凝土面板堆石壩的面板裂縫防治技術要點

3.1 非結構性裂縫防治措施

3.1.1 減少溫度收縮應力 降低混凝土的水化熱，本工程采用了“天山”熱硅酸鹽水泥，發(fā)熱量較低，并加入25%的粉煤灰和緩凝劑。全面加強混凝土表面的保濕保溫養(yǎng)護工作，澆筑完成后使用無紡布覆蓋混凝土表層，之后用土工膜覆蓋保溫，在表面初凝后立刻灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護時間為90 d以上。

3.1.2 減少化學收縮 化學收縮是由水泥水化作用產生的表面失水干燥，從而減少混凝土體積，主要受到水泥、礦物摻合料品種、水膠比影響。大量顆粒礦物和低水膠比礦物摻和增加了水泥自收縮系數(shù)，工程施工中采用了含3.5%～5.0%MgO的中熱水泥，讓混凝土本身帶有微膨脹性，從而降低并補償了混凝土自收縮[2]。

3.1.3 減少塑性收縮 由于混凝土表面水分蒸發(fā)大會增加裂縫發(fā)生概率，混凝土抗裂性無法達到收縮應力，從而產生表面裂縫。為了能夠讓混凝土表面水分快速蒸發(fā)，可以在4—6月份澆筑面板混凝土，施工完畢后覆蓋無紡布保濕，初凝后采用土工膜保溫，減少表面水分蒸發(fā)量，緩解塑性收縮問題。

3.1.4 減少碳化收縮 由于水泥中的氫氧化鈣和空氣中二氧化碳作用生成碳化鈣，此過程會導致表面收縮?？梢栽谑┕ぶ胁捎幂^低的水灰比，提升混凝土材料的致密性，減少混凝土的碳化程度。

3.1.5 控制干燥收縮 干燥收縮同樣是因為混凝土表面水分蒸發(fā)過快造成的。在混凝土初凝后，要及時灑水保濕，避免混凝土表面過于干燥或與自收縮疊加，減少混凝土的收縮裂縫量，施工中可以加入一定量的聚丙烯纖維，從而減緩塑性收縮、干燥收縮。

3.2 結構性裂縫防治措施

3.2.1 不均勻沉降防控 如果面板堆石壩填筑質量不達標，會增加不均勻變形概率造成面板裂縫。要嚴格控制碾壓參數(shù)，確保最終質量。本工程在施工中進行了多次碾壓試驗和生產性試驗，墊層料鋪料厚度為40 cm，使用20 t托碾碾壓，碾壓6遍；堆石料鋪筑厚度為0.8 m，使用20 t托碾碾壓，加入水之后碾壓8遍（不加水碾壓10遍）。砂礫鋪設厚度為0.8 m，采用22 t自行碾碾壓8遍。在完成碾壓之后使用試坑灌砂的方法檢測碾壓質量，在驗收合格之后進入下一道工序[3]。

壩體沉降會造成嚴重的脫空變形、結構裂縫情況，為了減少此類問題的發(fā)生，需要在面板混凝土澆筑完成之后進行壩體容易沉降部位的加固工作。在面板施工前，壩體應具備3個月以上的預沉降期。吉音面板堆石壩工程壩體填筑完成之后在壩頂部位設置了34個監(jiān)測點，觀測壩體的沉降情況，計算沉降速率，經過4個月的觀察，面板頂部壩體沉降速率低于5 mm，可以開始面板混凝土施工工作。

3.2.2 結構變形裂縫防控

3.2.2.1 改善面板結構。根據(jù)整個面板的受力情況，合理對面板混凝土分縫處理，提前設置好垂直縫，左右岸把肩部位兩側設置張拉縫。本工程左岸設置了11條張拉縫、右岸設置了17條張拉縫，垂直縫間距控制在6 m左右。其余部位設置壓性縫，間距為16 m。3.2.2.2優(yōu)化工藝。本工程采用了綜合防護措施確保工程質量。首先，對壩體填筑分區(qū)、填筑程序進行規(guī)劃，選擇細致、雜質含量小的天然沙礫料填筑，避免因為材料問題增加裂縫生成率。其次，大壩上游面采用C5混凝土擠壓式邊墻護坡，將擠壓邊墻面板垂直縫部位鑿斷，成為一個獨立體，可以減少擠壓邊墻對面板的作用力。坡面噴射乳化瀝青，采用“二砂二油”方法。提前割斷架立筋，之后再澆筑面板混凝土，降低面板底部接觸面約束力。再次，由于止水銅片中的焊點數(shù)量較多，焊接質量難以控制，在施工中采用了超長止水銅片整體連續(xù)滾壓成型機，實現(xiàn)止水片的連續(xù)加工作業(yè)。橡膠蓋板搭接接縫采用復合胎基布SK手刮聚脲涂層封閉[4]。最后，使用高性能混凝土，確保混凝土整體的性能，確保倉面混凝土的澆筑質量和強度。

4 結束語

綜上所述，面板混凝土裂縫問題是堆石壩施工、養(yǎng)護、使用中需要重點關注的問題。因此，必須要全面分析裂縫產生原因，并針對性采取有效的防治措施，改善傳統(tǒng)施工工藝，結合工程特點加強工藝優(yōu)化工作，可有效減少或避免面板混凝土裂縫產生。