积石峡面板坝混凝土面板防裂措施.pdf
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1、摘要 关键词 1工程简介 积石峡面板坝混凝土面板防裂措施 王思德 ( 青海黄河上游水电开发有限责任公司 青海西宁8 1 0 0 0 1 ) 积石峡水电站地处青海高寒地区, 气候干燥, 昼夜温差大, 为减少蓄水前混凝土面板裂缝和蓄水 后面板继续开裂, 采取了提高坝体填筑密实度, 施工期坝体充水浸泡促进预沉降, 延长混凝土面 板浇筑前的坝体预沉降时间, 减少基础对面板底面的约束及加强蓄水前面板保温养护等一系列 工程措施 , 取得 了良好 的初步成果。 混凝土面板; 防裂措施; 积石峡水电站 中图分类号 : T V 6 4 1 4 + 3 文献标识码 : B 积石 峡水电站位于青海 省循化县 与民
2、和县 交界 的黄河干流上 ,是 黄河上游 规划 的第 五座 大型梯级 电站 。该 电站挡水 建筑 物为混凝土面板堆石坝, 坝顶高程 1 8 6 1 m, 坝顶 长度 3 1 4 2 8 8 m, 宽 度 9 8 0 m, 最大 坝高 1 0 3 m。 大坝上游坡 比 1: 1 4, 下游设“ 之” 字 型 马道 , 马道间坝坡 上部为 1:1 -4 , 下 部为 1:1 3。 坝体填筑分区从上游至下游依次为 垫 层料 2 A ( 周边缝 处为特殊 垫层料 2 B) 、 过 渡料 3 A、 排水 料 3 E、 主堆石 坝料 3 B I、 3 B、下游 堆 石 料 3 c及 下游 卵石 护 坡 3
3、 D,其 中 2 A、 2 B、 3 A和 3 E均 为砂卵 石筛 分 料 ,主 、次堆石料 3 B I、 3 B、 3 c均为 左 、 右 岸坝 区开 挖料 。坝 内设 “ I J , 型排 水 区 ,其 中垂直排 水 区位 于过 渡料 3 A与主 堆石料 3 B I之间 , 水平 排水 区底部 高程为 1 7 8 5 m, 高 4 m。 2混凝土面板防裂措施 我国湖北 、 浙江、 云南等地有多座面板 堆石坝 的混凝 土面板没有裂缝 ,至少是水 库蓄水前面板没有发现裂缝_ 】I , 但西北高寒 地 区已建 面板 堆石坝 的混凝 土面板都有裂 缝 。除施工 因素外 , 可能 与冬季严寒 , 春
4、 秋季 ( 混凝 土面板浇筑季节 ) 昼夜温差大 和 气候干燥等 自然 条件有关口 I。 本文所述 的“ 防裂” 措施并非要求一 条 裂缝也不 出现 , 而是 通过 采取各 种工 程 措 施 , 尽 量减 少 面板 的裂 缝 , 减 少或 防 止 出现贯穿 面板厚 度 的结 构性 裂缝 , 提高 混 凝 土面板 的耐久性 , 使 工程 能长 久地安 全 运行 。 2 1提高坝体填筑密实度措施 2 1 1铺料 厚度控 制 控制措施是 : 在左、 右两侧贴坡混凝 土上用红漆标注填筑高程和填筑层高度的 横线 ;3 B区 、 3 c区进 占法铺 料时在推土 机前缘用测尺控制铺层厚度 ;2 A、 2 B
5、 、 3 A、 3 F区控 制 2 0 t自卸车的卸料间距 , 以保 证坝料摊铺厚度 ; 主 、 次堆石 区大面用全 站仪控制铺料厚度 。 2 1 2碾压遍数控制 控 制 振动 碾 碾压 遍 数 主要 采 取 以下 三项措施 :明确每台振动碾 的作业区 域 ; 错位法碾压时检查振动碾的压痕 , 每次错位不能大于 2 5 c m;对于重复碾 压 的部 位 ,采 用设 专 人 翻牌 的方 法 控制 碾 压遍 数 : 碾 压一 遍 翻一 次记 分牌 , 待记 分 牌 上 达 到“ 8 ” 时 , 才 允许 振 动 碾 移 位 。 移 位 时重复 碾压 宽度 不小 于 2 0 e m。这虽 是 个 笨
6、办 法 ,却是 保 证 碾压 遍 数最 有效 的方法 。 2 1 3采用坝前加水为 主 、坝面加水 为辅的 坝料加水措施 本 工程 大坝 主 、 次 堆石料 均取 自上 游 周 转 料场 ,坝 料 加水 主 要 采用 坝前 加 水 方式 , 即在过磅后、 进入坝体前的适 当位 置设 一处 喷 淋式 加 水站 ,运料 车在 喷 淋 水管 下 暂停 , 加水 1 5 s后运 走 , 加水 量 约 0 7 5 m , 加水率约为坝料体积的5 , 加水 比较 均匀 , 从 坝 上 卸料 情况 看 , 坝 料基 本 湿润 。 对于从下游供料的垫层料、 过渡料、 排 水料等采用洒水 车洒水 ,堆石 区在
7、碾压前 一 般再用洒水车进 行一次辅助洒水 。从碾 压后各区坝料干 密度检查坑挖 出的坝料观 察, 坑内坝料都呈湿润状态, 反映坝料洒水 已经充分。 2 2施工 期坝 体充 水浸 泡 , 加 速坝体 沉 降 稳定 上游 已建成公伯 峡面板堆石坝水库 蓄 水后坝体观测资料反映:坝体沉降主要位 于坝 内浸润线 以下 部位 ,浸润线 以下坝 料 压缩率 为浸 润线以上干燥区坝料压缩率 的 6倍l4 。由此决定积石峡大坝在施工期也进 行泡水 ,让其 在水 库蓄水后浸润线 以下的 坝料提前在施 工期基本沉降完毕 。蓄水 后 坝体沉 降量 小了 , 面板的变形也相应 减小 , 有利于减少和 防止面板裂缝的
8、发展。 ( 1 ) 坝体浸泡时机的选择 积石峡坝体充水浸泡从 2 0 0 9年 9月 2 日开始 ,此时河床段及其右侧坝 体已经填 筑到顶 ( 坝 顶防 浪墙底 部高 程 1 8 5 6 m, 下 同) , 左侧压力钢管平台以上坝体到顶仅差 8 m左右 ,此时浸泡 区上部 荷载 接近 最大 值 , 对湿 化坝料 的压实效果较好 。 ( 2) 坝体浸 泡高程 的确定 面板 堆石 由于堆石 的渗透 系数较 大 , 通常坝 内浸润线 比较平缓 ,浸润线高程接 近坝下量水堰堰顶高程 。积 石峡大坝设置 了 “ L ” 型 排 水体 ,水 平 排 水 体 高 程 为 1 7 8 5 m1 7 8 9 m
9、; 而下 游量水堰堰 顶高程 为 1 7 8 7 5 5 m,预测将 来坝 内浸 润线 就在水平 排水体 内I ,6 。考虑到坝下 厂房上游挡墙 浇 筑高程等影响,决定坝内充水浸泡高程为 1 7 8 5 m, 实 际 坝 内 最 高 浸 泡 水 位 为 1 7 8 6 3 m, 已十分接近 于蓄水后运行期 的坝 内浸润线高程 。 ( 3 ) 坝体充水浸泡效果 充水浸泡前坝体沉降虽未稳定,但已 逐渐收敛 : 8月 1 9日至 9月 8日2 0天 内沉 降量 为 l O m m。浸 泡后坝体 沉降 量陡增 , 9 月 8日至 9月 2 9日 2 1 天 内沉 降量 为 1 0 0 mm, 9月 2
10、 9日至 l 0月 1 9日2 0天 内沉 C O O O( C 表 1 各区坝料摊铺厚度检测成果表 设计压实厚度 铺层厚度 最大值 最小值 平均值 坝料名称 检测次数 ( c m) ( c m) ( c m) ( o re) ( c m) 垫层料 2 A 4 0 4 4 1 3 2 4 7 3 4 4 3 特殊垫层料 2 B 2 0 2 2 4 8 0 2 5 1 7 2 1 过渡料 3 A 4 0 4 4 2 3 2 4 6 3 6 4 3 过渡料 3 A a 4 0 44 9 6 0 4 5 3 4 4 2 排水料 3 F 4 0 44 2 4 8 4 6 3 4 4 3 主堆石料 3
11、B I 8 0 8 8 2 7 2 9 0 6 0 8 4 主堆石料 3 B 8 0 8 8 2 4 0 8 8 6 0 8 3 次堆石料 3 c 8 0 8 8 1 6 1 8 7 7 0 8 4 表 2 坝体最大沉降量监测值 2 0 0 9正 2 01 0拄 日期 9月 2日 1 0月 1日 1 1 月 1日 1 2月 3日 1月 2日 2月 1日 3月 3日 4月 2日 5月 2日 坝体最 大累计 3 4 7 4 5 5 4 6 8 4 7 2 4 7 7 4 7 8 4 7 8 4 8 3 4 8 4 沉降量 ( h i m) 一 个 月 _ 内沉 降 1 O 8 1 3 4 5 1
12、0 5 1 量( m i l1 ) 注 : 坝体月沉降量5 n mt 时可以认为坝体沉降 已基本稳定。 表 3 面板混凝土质量检测指标 抗压强度检测 ( MP a ) 抗渗等级检测 抗冻等级检测 设计等级 组数 最大值 最小值 平均值 标准差 保证率 组数 等级 组数 等级 C2 5 W 1 2 F 2 0 0 l 2 4 3 7 0 2 5_ 8 2 9 9 2 6 9 7 0 1 0 W 1 2 8 F 2 O O 降量为 1 2 ra m 。初步估计, 此次浸泡坝体沉降 量增加 1 0 0 ram左右 。 2 3 增加大坝预沉降时间, 浇筑混凝土面板前 坝体沉降 已基本稳定 河床段及其右
13、侧坝体 2 0 0 9 年 8 月7 E l 填 筑到顶 , 左侧 E L 1 8 3 4 5 r n 平台以上坝体 9 月 2 6日填 筑到顶 。混凝土面板 2 0 1 0年 3月 1 5 日 开始浇筑坝体预沉降时间长达6至7 个月, 中间又采取 了坝体充水浸泡措施 , 所 以坝体沉 降 已基本稳定。 表 2为河床段轴线部位 E S I 电 磁式沉降仪 1 8 1 l m高程磁环坝体最大沉降量 的测值, 反映坝体沉降已基本稳定的情况。 2 4 面板 昆 凝土配合比设计的试验研究 为提高混凝土面板的抗裂性能, 还采取了 以下儿项措施 : 优选原材料的质量 ,采用甘肃永登 P MH 4 2 5中
14、热水泥、 人工碎石粗骨料、 人工 天 然混合砂和永登连电一级粉煤灰。采用聚 羧酸减水剂, 它具有低碱、 无氯 、 减水率高、 与 水泥适应性良好以及因其特殊的分子结构可 以大幅降低水的表面张力 , 因而有很强的减缩 作用等特点。掺加武汉化工学院生产 的 WHD F增密剂 。粉煤灰掺量增 加到 2 5 , 以 降低混凝土的绝热温升。采用较低的水胶 比和塌落度 。 2 5尽量减少基础对 混凝 土的约束 积石峡面板采用一次性浇筑方案, 河床段 面板斜长 1 7 2 m, 基础面 的约束较大 , 容易使面 板在 冷却 过程 中, 因混凝 土收缩而产生 裂缝。 本工程减少基础面的约束措施有 : 混凝土挤
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