减少寒冷干燥地区堆石坝面板混凝土裂缝的系统技术.pdf
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1、水利技术监督 2 0 1 3 年第 5 期 减少寒冷干燥地区堆石坝面板 混凝 土裂缝的 系统技 术 王慧琴 章天长 易永军 ( 1 陕西省宁强县水土保持工作站,陕西宁强县 7 2 4 4 0 0 ; 2 中国水电十五局科研设计院,陕西咸阳 7 1 2 0 0 0 ) 【 摘要】 重点介绍了青海黄河积石峡面板堆石坝的设计阶段、生产性试验阶段、施工阶段所采取的技术手段 有效降低混凝土面板出现裂缝的可能性,为防止、限制混凝土面板裂缝的发生提供系统、有效的工 艺技术措施,以期提高国内该坝型的建设水平。 【 关键词】 混凝土面板;裂缝;浸水预沉降;温水养护;配合比试验研究 K D O I 编码 】 1
2、0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 1 3 0 5 2 0 1 3 0 5 0 2 3 【 中图分类号】 T V 6 9 8 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 8 1 3 0 5( 2 0 1 3 )0 5 0 0 7 6 0 4 面板堆石坝钢 筋混凝土面板裂缝一直是该坝 型常见的通病,对大坝运行的安全及效益影响很 大 。国内对此 问题的研 究很多,涌现出很多好的工 艺、技术,但 中高坝中混凝土面板裂缝较多的现象 一 直没有得到有效的解决。笔者参与了青海黄河积 石峡面板堆石坝建设的全过程 ,混凝土面板施工后 裂缝很少,较同地区其他类似工程相比,裂缝减少 近
3、9 0 。 积石峡水电站位于青海省循化县境内的黄河 干流积石峡出口处,该工程是 以发 电为主,兼顾灌 溉、防洪等综合利用 的水利枢纽工程;枢纽建筑物 由混凝土面板堆石坝、左岸表孔溢洪道、左岸中孔 泄洪洞、左岸泄洪排沙底孔、右岸引水发 电系统、 坝后厂房电站等组成; 大坝坝顶海拔高程为 1 8 6 1 m , 最大坝高 1 0 3 m ,坝顶全长 3 2 5 m ,坝顶宽 l O m ,坝顶 上游侧设 5 2 m高 “ L ”形混凝土防浪墙,上游坝坡 l : 1 5 ,下游坝坡 1 : 1 4 。积石峡坝址附近及 以上流 域气候干燥、雨量少,为高原半干旱型气候;多年 最高气温 3 8 2 C ,
4、多年最低气温一 1 9 9 C; 多年各 月最大风速 2 4 m s 、平均风速 3 1 m s;多年平均 7 6 降雨量 2 6 6 2 m m ,多年平均年蒸发量 2 1 3 1 4 m m 。 1 大坝设计分区 该工程 自上游 向下:垫层料 ( 天然砂砾石 ) 、 过渡料 ( 天然砂砾石 ) 、反滤排水料、主堆石 3 B I ( 天然砂砾石 ) 、 主堆石 3 B I I ( 开挖料 ) 、 次堆石 ( 开 挖料 ) ,在两岸边坡处设置过渡层 ( 天然砂砾石 , 最大粒径 3 0 0 ra m ,宽 3 m ) ,在周边缝处设置特殊垫 层料 ( 天然砂砾石) ,共八种坝料。 设计理念是:
5、自上而下,粒径逐渐增大,渗透能 力依次增强,达到上堵下排,使得整个坝体具有 良好 的排水稳定性; 在周边缝设置特殊垫层料, 其粒径不 大于 2 0 ra m , 并且薄层碾压, 设计压实度高, 使得周边 缝具有良 好的变形性能; 在两岸边坡设置过渡层, 有 效提高边坡附近处坝料的压实效果, 因其具有较好的 变形能力,在大坝沉降时在岸坡处不至于脱空。总得 来讲, 坝料的设置充分体现了堆石坝具有 良好的排水 稳定性、沉 降均匀性。分区明确、设置合理。 作者简介:王慧琴 ( 1 9 7 6年一 ) ,女,工程师。 水利技术监督 2 0 1 3 年第 5 期 2 坝体填筑 1 、填筑质量检测见表2 、
6、表3 。 大坝 填筑在整个施 工过程 中除基坑填 筑阶段 外 ,基本保证了全断面填筑 ,大坝整体上升 ,有效 避免了因小断面填筑而造成不均匀沉降的可能性, 且填筑强度适 中。料源质量,特殊垫层料 、 垫层料、 过渡料 、反滤排水料由专门的掺配料场生产 ,保证 含水量及级配符合设计要求。主堆石 3 B I( 天然砂 砾石 )的料源是在经过详细的料场复查的区域 内选 用的。主堆石 3 B I I 、次堆石来源两岸边坡开挖料 , 根据岩石的状况分 区堆放。 填筑质量,严格按照大坝填筑作业指导书进行 施工,各工序遵守施工规范的规定,填筑质量检测 遵从设计要求,填筑质量 良好。料源级配检测见表 表 1
7、大坝掺配料级配分析检测成果统计表 检测项目 抽样频率 ( m ) 组数 检测结论 特殊垫层 2 B( O 4 0 m m ) 5 0 0 3 2 5 合格 垫层料 2 A( 0 8 0 m m ) 5 0 0 3 0 4 合格 反滤排水 3 F( 5 8 0 m m ) 5 0 0 3 6 合格 过渡层 3 h a( O 3 0 0 m m ) 5 0 0 0 4 1 合格 过渡料 3 A( 0 3 0 0 m m ) 1 0 0 0 7 0 合格 主堆石 3 B I( O 8 0 0 m m ) 5 0 0 1 0 0 0 0 3 0 合格 主堆石 3 B I I( O 8 0 0 m )
8、5 0 0 1 0 0 0 0 2 1 合格 次堆石 3 C( 0 8 0 0 m m ) 5 0 0 1 0 0 0 0 1 8 合格 表 2 坝体填筑质量检测结果统计表 干密度检测结果 序号 工程部位 组数 P设 ( g c m ) P测 m a x ( g c m 。 ) P测 m i n ( g c m ) P测平均( g c m 。 ) l 垫层料 2 A 3 0 7 2 3 3 2 4 4 2 3 3 2 3 8 2 特殊垫层料 2 B 3 6 2 2 3 3 2 4 5 2 3 3 2 3 7 3 过渡料 3 A 2 8 7 2 3 l 2 4 8 2 3 l 2 3 7 4 过
9、渡层 3 A a 3 7 0 2 3 1 2 5 5 2 3 1 2 3 8 5 主堆石料 3 B I 1 8 3 2 1 6 2 3 8 2 1 6 2 2 3 6 主堆石料 3 B I I 1 4 5 2 1 6 2 3 4 2 1 6 2 2 2 7 次堆石料 3 c 1 0 7 2 1 3 2 2 4 2 1 5 2 1 9 8 反滤排水料 3 F 5 7 7 2 1 3 2 3 3 2 1 3 2 2 0 表 3 坝料相对密度检测结果统计表 序号 工程部位 检测组数 D r设 D r测 m a x D r测 m i n D r测平均 l 垫层料 2 A 3 0 2 O 8 L O 0
10、 8 3 0 9 1 2 特殊垫层料 2 B 3 2 6 0 8 1 O O 8 3 0 9 1 3 过渡料 3 A 1 7 0 0 8 1 0 0 8 3 O 9 0 4 过渡层 3 A a l 3 l 0 8 1 0 0 8 O 8 9 3 坝体浸水预沉降技术 坝体填筑结束,在预 留沉 降期 内,为加速坝体 沉 降,采用 了浸水预沉 降技术 ,该技术 已获得水利 部 工 法 (中水 协( 2 0 1 1 ) 1 7 号 、 工 法 编 号 : S D G F 1 0 5 9 2 0 1 0 ) ,简要介绍如下。 该技术分为 3个步骤 ,坝体充水、坝体浸水、 坝体排水;针对 E L 1 7
11、8 5以下的坝体。 坝体充水主要利用水泵从上游抽水至基坑 ,一 次性将基坑水位达到 E L 1 7 8 9 待坝内渗压计显示坝 内水位达到预定值后再将上游基坑 内水位 降至 E L 1 7 8 5坝体浸水主要利用坝前至上游 围堰和左右 岸 山体围成的基坑蓄水至 E L 1 7 8 9 , 坝体 自然渗透达 到坝料浸水的效果,以加速坝体下部沉降。 排水主要利用坝基底部的排水管进行排水。坝 基排水利用坝基基坑前的水泵进行对外抽排水,抽 排至上游导流洞 口,坝体 的排水主要利用坝体底部 的排水进行排水,使坝外和坝内水位差最大不能超 过 l m( 垫层区不产生破坏时临界水头差 ) 。 在浸水预沉降过程
12、中,坝体沉降量增加明显, 沉降速率增大 ,后转为稳定,具体见图 1 。 图 1 时间一 沉降量关系曲线图 77 水利技术监督 2 0 1 3 年第 5 期 在浸水期 间,坝体沉降明显,累计沉降量 1 2 8 m m 。 2 0 0 9年 9月 2日至 2 0 0 9年 1 1月 5日坝体浸水 期间的大坝沉 降变形如下。 ( 1 )9月 2 7日坝体最大沉降量为 1 l m m ,沉 降速率为 1 5 7 m m d 。 ( 2 )9月2 0 日坝体沉降加速 ,最大沉 降量 为 9 0 ra m ,沉降速率为 6 9 m m d 。 ( 3 )9月 2 1日1 0月 3 1日坝体沉降趋缓, 最大
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