埋石混凝土大坝施工技术及裂缝防控技术研究

埋石混凝土大坝施工技术及裂缝防控技术研究

张博翔

371402199512301916

摘要：近年来，我国的大坝工程建设有了很大进展，大坝工程大体积混凝土在施工中容易出现温度裂缝、温度应力等问题，采用覆盖养护方式实现混凝土温控养护，只能控制表层温度变化，导致施工处理后混凝土内外温差依旧较大。本文首先分析面板施工的前提条件，其次探讨埋石混凝土施工要求，最后就埋石混凝土施工方法进行研究，从而满足大体积混凝土浇筑温差控制要求。

关键词：大坝工程；大体积混凝土施工；温控养护

引言

埋石混凝土在中小型混凝土重力坝工程中广泛应用，由于混凝土重力坝体积庞大，胶凝材料用量大，同时产生较大的水化热，容易产生结构裂缝，采用埋石混凝土能有效降低温升，减少坝体的温度裂缝。对如何做好埋石混凝土施工并对温度控制进行了研究并应用，在实际应用中达到质量管控的同时起到降本增效目的。

1面板施工的前提条件

混凝土面板是面板堆石坝最重要的防渗结构,是大坝的生命线,面板施工质量关乎大坝的安全稳定运行。根据《混凝土面板堆石坝施工规范》及设计要求。在预沉降期提前启动了坡面修整、砂浆条带施工等准备工作。

2埋石混凝土施工要求

（1）混凝土浇筑前应将块石清洗干净，浇筑时保持石料表面湿润，块石应均匀埋放在混凝土中，不得抛扔，并满足同一浇筑层表面应大体水平。浇筑时应先铺一层厚度20cm以上的混凝土，均匀摆放一层块石，不得堆叠重压，再振捣密实至块石沉入砼中，不得采取先摆石后浇灌混凝土的方法，埋石混凝土的含石率平均25%,不大于30%。（2）块石与模板及结构边界的净距离不得小于40cm，距离坝基1m,距迎水面1～2m以内、距坝体沉降缝1m以内不得埋放块石。块石之间应不影响对砼进行充分振捣为原则。（3）当最低气温在0℃以下或最高气温超过30℃时，应停止浇筑作业。施工期应加强混凝土浇筑体养护，面层凝固后，应及时洒水养护，养护时间不小于14天，并经常保持外露面湿润，夏季施工宜加保温被、土工布等物遮盖，以防日晒。冬、雨季施工按常态混凝土冬、雨季施工要求进行。（4）坝体浇筑宜均衡上升，相邻段的浇筑高差和每日浇筑高度不宜超过1.5m，浇筑面大体水平。（5）卸料应有专人指挥，并随时检查石料质量，严禁不合格材料进入施工现场，对已运至施工现场地点的不合格材料，应拒绝其卸料。（6）混凝土拌和用水、砂、骨料必须满足现行相关规程规范的要求。

3埋石混凝土施工方法

3.1混凝土水力压裂有限元模型

建立重力坝水力压裂有限元模型,在轴对称条件下对试件进行有限元分析。离散内聚裂缝模型的一个常见假设是,在潜在位移不连续(裂缝)的轨迹之外,非线性是有限的。在达到极限抗拉强度之前,假定混凝土为线弹性,超过这个强度后,混凝土会断裂,强度会降低。开裂混凝土的本构关系采用虚拟裂缝模型。虚拟裂纹模型指出裂纹尖端存在断裂过程区,裂纹特征为软化牵引分离规律。

3.2坝面修整清理

主要是对坝前固坡砂浆平整度和脱空情况进行检测修整。按照3m×3m网格在固坡砂浆表面布点进行平整度测量,根据测量结果对法线方向低于-5cm的部位补填砂浆,对高于+5cm以上的表面砂浆进行凿除,超欠填部位用缓坡衔接。采用人工敲击等方法对固坡砂浆进行脱空检查,空鼓处全面凿除,并用M5水泥砂浆抹平。坡面修整完成后对坡面及周边缝部位进行全面清理,确保干净无虚渣、杂物。

3.3铺料、浇筑方式

埋混凝土采用静态铺筑法+高流态混凝土+强振捣+动态温控措施确保埋石施工质量，为确保层间有效结合，首先在基础面上均匀铺设一层2～3cm厚的水泥砂浆后开始铺筑30～40cm厚混凝土料并振捣—将充分湿润满足要求的块石吊入仓内—人工配合反铲摆好块石—混凝土入仓覆盖块石并振捣块石间的砼—然后又摆放块石和砼入仓覆盖振捣。前一仓砼浇筑完成，强度应达到2.5Mpa后再进行施工缝处理，方可继续浇筑。埋石混凝土结合拌合生产、运输能力、入仓手段采用台阶法或平铺法铺料，应铺料均匀，严禁混凝土入仓冲击模板，坝基仓面较大的坝段采用分块浇筑，分块长度以报批的仓面规划为准。铺料顺序由低到高，基础面先行填塘，再按顺序铺料浇筑。

3.4分层浇筑温控养护锚体

针对混凝土收缩温度进行约束，也是实现大坝工程大体积混凝土施工温控养护的重要方面，对此考虑岗南水库大坝工程混凝土施工具体要求，运用分层浇筑思想，在低温时段浇筑温控养护锚体，并在关键施工点位进行配水降温处理，实现模板养护处理。

3.5养护

混凝土浇筑一次抹面完成后,立即覆盖0.5mm厚塑料薄膜,防止水分蒸发。二次抹面完成后覆盖保温棉被或2cm厚聚乙烯塑料泡沫进行保温保湿。洒水养护在混凝土初凝后进行,主要包括施工过程中的临时养护和施工完成后的长期养护。坝顶上游侧设DN100主钢管供水,在每块面板顶部处设DN25控制闸阀,浇筑过程中下接塑料软管至已浇筑的混凝土面,连接花管进行洒水养护；浇筑完成后,在坝顶连接花管采用自动喷淋系统对面板进行长期养护,直至水库蓄水。

3.6高重力坝水力压裂的探讨

混凝土固有的抗拉缺陷导致裂缝的产生,特别是对于大型混凝土大坝。对于碾压混凝土坝(RCC坝),RCC层本身就会导致界面薄弱,相对而言,其渗透性较强。虽然在混凝土坝中经常观察到收缩(热)裂缝,但裂缝对低于200m的大坝安全性没有影响,裂缝的出现并不意味着重力坝的破坏。对高于200m的重力坝,大坝坝踵处的水压较高,上游水面的竖向应力σy会减小,因为大部分重力被用来抵抗水的推力。在这种情况下,大坝裂缝的稳定性在评估高重力坝的安全性中起着关键作用。

3.7埋石混凝土质量检查

埋石混凝土抽检采用无损伤回弹法、超声回弹综合法检测，立方体抗压强度、圆柱体抗压强度、混凝土本体及施工缝面圆柱体劈拉强度和轴拉强度及抗剪强度、混凝土容重、抗渗、轴拉弹模及极限拉伸值。必要时选用钻孔取芯、智能钻孔彩色电视、超声横波三维成像、钻孔声波、声波层析成像（ＣＴ）、地质雷达，判断浇筑混凝土内空洞、架空、裂缝、离析等缺陷的位置及程度，作为质量评定的依据。

3.8人工干预降温冷却措施

大量数据显示，大体积混凝土的整个混凝土的散热时间是非常久的，采取措施对混凝土进行人工干预降温，在混凝土施工过程中埋设冷却水管，通入冷水循环降温。做到降低大体积混凝土内外温差，避免温度应力的产生，从而有效地减少甚至避免裂缝的产生。埋石混凝土施工技术在项目应用，温度控制通过削峰、降温、保温三个时段控制通水流量和降温速率等参数，有效解决了埋石混凝土坝温控防裂问题，经现场查看无不良裂缝产生，为以后埋石混凝土是施工提供了宝贵经验。

结语

埋石混凝土施工技术在项目应用，温度控制通过削峰、降温、保温三个时段控制通水流量和降温速率等参数，重力坝较高时,水库水头会导致坝体上游面裂缝处发生水力压裂。液压分析压裂结果表明,重力坝上游表面存在垂直压应力有利于抗水力压裂,但需要进行试验进一步量化这一重要应力值。有效解决了埋石混凝土坝温控防裂问题，经现场查看无不良裂缝产生，为以后埋石混凝土是施工提供了宝贵经验。

参考文献

[1]刘胜,王媛,冯迪.堤防管涌渗流场响应特征的数值模拟[J].水利水电科技进展,2023,43（06）:10-16.

[2]王婷.堤防加固工程渗流稳定和堤坡稳定计算与措施[J].陕西水利,2023,（07）:70-72.

[3]胡良明,李姝钰,贾欣,等. 缝面水压力与地震作用下重力坝坝踵裂缝扩展数值模拟[J]. 水利水运工程学报,2020(5):72-78.