安徽流波水电站碾压混凝土拱坝裂缝处理

水利水电技术第4 3 卷2 0 1 2年第 7期 安 徽 流 波 水 电 站 碾 压 混 凝 土 拱 坝 裂 缝 处 理 汤洪洁 张江红 陈景富 1 水利部水利水 电规划设计总院 北京 1 0 0 1 2 0 2 安徽省水利水电勘测设计院 安徽 合肥2 3 0 0 2 2 摘要 安徽流波水电站碾压混凝土拱 坝在施工过程 中 坝体相 继出现 了坝面及廊道贯 穿性 裂缝 层间裂缝等不同类型裂缝 且 包括诱 导缝 横缝 在 内的各种裂缝均有不 同程度 的渗 漏 水现 象 根据对碾压混凝土配合 比 施工进度及 坝体 过水情况的分析 认为裂缝形成原 因主要体 现在 原材 料质量控制 施工组 织设计 层 面处理 温控措施等 方面 为此采取 了相应 的表 面封闭 灌浆及 并缝等处理措施 而且 本文结合 裂缝 处理效果分析 提 出了碾 压混凝土坝在施工质 量控 制过 程 应 注意 的 若 干 问题 关键词 碾 压 混凝 土拱 坝 混凝 土配合 比 中图分类号 T V 6 4 2 2 文献标 识码 B 施工质量控制 裂缝处理 流波水电站 文章编号 1 0 0 0 0 8 6 0 2 0 1 2 0 7 0 0 7 2 0 3 Cr a c k t r e at me nt o n r o l l e r c o mpa c t e d c o nc r e t e a r c h d a m o f Li ubo Hy dr op o we r St a t i o n i n Anhu i Pr o v i nc e T A N G H o n g j i e Z H A N G J i a n g h o n g C H E N J i n g f u 1 Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r P l a n n i n g a n d D e s i g n G e n e r a l I n s t i t u t e B e i j i n g 1 0 0 1 2 0 C h i n a 2 A n h u i S u r v e y a n d D e s i gn I n s t i t u t e o f Wa t e r C o n s e r v a n c y a n d H y d r o p o w e r H e i 2 3 0 0 2 2 A n h u i C h i n a Ab s t r a c t Du ri n g t h e c o n s t r u c t i o n o f t h e r o l l e r c o mp a c t e d c o n c r e t e a r c h d a m o f L i u b o Hy d r o p o we r S t a t i o n i n An h u i P r o v i n c e v a r i o u s c r a c ks s uc h a s t he pe n e t r a t e d c r a c k s i n t e r l a y e r c r a c ks e t c o c c u r o n t h e da m s ur f a c e a n d i ns i de o f t he g a l l e r y i n t he d a m b o d y f u r t h e r mo r e v a ri o u s p h e n o me n a o f s e e p a g e 1 e a k a g e w i t h d i f f e r e n t d e g r e e s a p p e a r f r o m a l l t h e c r a c k s i n c l u d i n g t h e i n d u c i n g j o i n t s t r a n s v e r s e j o i n t s I n a c c o r d a n c e w i t h t h e a n a l y s i s o n t h e m i x t u r e r a t i o f o r t h e r o l l e r c o m p a c t e d c o n c r e t e t h e c o n s t r u c t i o n p r o g r e s s a n d t h e w a t e r f l o wi n g o v e r t h e d a m i t i s c o n s i d e r e d t h a t t h e c a u s a t i o n s o f t h e f o rm a t i o n o f c r a c k s a r e ma i n l y fr o m t h e a s p e c t s o f q u a l i t y c o n t r o l o f t h e r a w ma t e r i a l s t h e c o n s t ruc t i o n o r g a n i z a t i o n d e s i g n t r e a t me n t o n t h e p l a c e me n t s u r f a c e t e mp e r a t u r e c o n t r o l e t c T h e r e f o r e t h e c o r r e s p o n d i n g t r e a t me n t me a s u r e s e g s u r f a c e s e a l i n g g r o u t i n g j o i n t c o n j u n c t i o n e t c a r e m a d e t h e r e i n Mo r e o v e r s e v e r a l k e y p o i n t s t o t h o s e a t t e n t i o n m u s t b e p a i d d u ri n g t h e q u a l i t y c o n t r o l for t h e c o ns t ru c t i o n o f t he r o l l e r c o mp a c t e d c o nc r e t e d a m a r e a l s o p ut f o r wa r d i n c o mbi na t i o n wi t h t he an a l y s i s o n t h e e f f e c t o f t h e t r e a t me nt o f t he c r a c k s Ke y wo r ds r o l l e r c o mp a c t e d c o nc r e t e a r c h d a m c o n c r e t e mi x t u r e r a t i o c o n s t ruc t i o n qu a l i t y c o n t r o l c r a c k t r e a t me nt Li ub o Hy dr o po we r S t a t i o n 1 工程概况 流波水 电站地处安徽省金寨县东南部 位于淮河 支流西淠河主源燕子河出口处 是燕子河梯级开发中 的末级骨干电站 坝址控制流域面积 4 7 5 k m 流波水 电站以发电为主要开发 目的 枢纽工程由 拦河坝 坝顶溢洪道 放空洞 导流隧洞改建 发 电引水隧洞 发 电厂房及 1 1 0 k V变电站等组成 水 库正常蓄水位 2 1 3 In 水库总库容 5 1 4 8万 i n 流波 水电站设计 总装机容量为 2 5 MW 多年平均发 电量 7 0 2 6万 k W h 坝址处为左缓右陡的不对称梯形河谷 河床高程 约 1 4 9 0 in 河谷宽度约 6 0 7 0 in 坝址出露的基岩 收稿 日期 2 0 1 2 0 4 2 5 作者简介 汤洪洁 1 9 7 2 一 女 安徽 当涂人 高级工程师 W a t e r Re s o u a n d Hy d r o p o w e r En g i n e e r i n g V o l 4 3 No 7 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 表 1 各种碾压 混凝 土配合 比 汤洪洁 等 安徽流波水电站碾压混凝土拱坝裂缝处理 粉煤灰 砂 率 用水量 胶凝材料 抗压强度 M P a 配合 比 粗骨料 水胶 比 掺量 k g 总量 k g 2 8 d龄期 9 0 d龄期 设 计配合 比 开采石料 0 6 4 6 0 3 0 1 0 8 1 7 0 l 7 4 2 5 O 施工配合 比 天然砂卵石 0 4 5 6 0 3 4 8 8 2 0 6 l 4 9 2 6 3 试验单位 推荐配合 比 天然砂卵石 清洗 0 4 0 5 7 3 2 5 7 5 1 8 9 1 5 3 2 6 6 主要为前震旦系英山沟组 中深变质混合岩类 河床及 两岸坝段均建基于微风化一新鲜基岩上 2 拱坝设计 流波大坝为碾压混凝土 三圆心单 曲拱坝 最大 坝高 7 0 1 m 坝顶轴线弧长 2 5 7 7 8 5 m 坝顶厚度 6 m 坝底 厚度 2 1 m 厚高 比 0 2 9 5 坝体 为全断 面三级配碾压混凝土 采用坝体 自身防渗 上游面 为三级配变态混凝 土 并涂刷 L I P防渗涂料 溢洪 道布置在拱坝的 中间坝段 向心布置 和拱 坝 中间 坝段 同圆心 设计过程中 根据碾压混凝土拱坝三维有限元温 度仿真计算成果 大坝布置诱导缝 6条 分别位于两 岸坡坡脚 岸坡中部和坝肩附近 在施工过程中 为 满足施工要求 先后将左 右岸坝肩附近诱导缝变更 为横缝 左坝肩三角块改为常态混凝土 右岸非溢流 坝段 2 1 0 m高程以上变更为常态混凝土 并增加两条 横缝 同时为防止增加横缝处常态混凝土下部碾压混 凝土坝体开裂 在碾压混凝土顶面加铺一层并缝钢 筋 3 大坝施工情况 3 1 混凝 土 配合 比 初步设计阶段设计配合 比试验时 砂石料采用工 程 区河道内的天然砂和在指定料场开采的石料 施工 阶段采用的砂石料为西淠河滩开采的天然砂卵石料 含泥量较高 经试验提出推荐配合 比 并要求加强对 粗骨料的清洗 设计配合 比 试验推荐配合 比和施工 配合 比相关指标见表 1 3 2施工进度情况 在技施阶段 根据碾压混凝土开仓前各项准备工 作的进展情况 对大坝碾压混凝土施工进度计划调整 为 2 0 0 3年 1 2月 1日 大坝碾压混凝土开始施工 2 0 0 4年 4月 2 0日 大坝碾压至 1 8 7 6 m 度汛缺 口高 程 2 0 0 4年 1 0月 1日 大坝碾压混凝土 二枯 开 始施工 2 0 0 4年 l 2月 3 0日 大坝碾压混凝土施工 完成 水利水电技术第4 3卷2 0 1 2年第7期 实际施工过程中 2 0 0 4年 4月 8日大坝正式开 始碾压 4月 2 0日碾压至 1 5 4 3 m高程停仓度汛 4 月 3 0 13 上游围堰被冲垮 碾压混凝土顶部过水 水 位约为 1 5 7 m 5月 3 E t 4 日坝顶再次过水 6月 2 8日开始浇筑灌浆廊道混凝土 8月 1 3日 8月 1 6 日 大坝第三次过水 当时廊道顶高程 1 6 0 m 坝面 顶高程 1 5 4 3 m 水 位 高程 约 1 6 1 m 1 0月 1 8至 2 0 0 5年 2月 5日大坝碾压 至 1 8 6 m高程停仓 期间 由于骨料供应及天气原 因停仓近 1个月 3月 3 0日 至 6月 2 8 E t 因骨料供 应 及天 气 原 因停仓 数 次 1 1月 2 6日 一1 1月 3 0日大 坝右岸 非溢流段 浇筑 至 高程 2 1 0 m 溢流 面至高程 2 0 8 m浇筑完成 左岸 非溢流段浇 筑至 高程 2 0 3 6 m 此后 大坝施 工一 直 处于停工状态 1 1月底开始进行大坝 1 6 6 m高程 以 下接缝灌浆 2 0 0 6年 2月 2 0日 右 坝肩缺 口过水 至 3月 2 2日水位降至缺 口高程 以下 4月 2 1日左 岸非溢流段碾压至坝顶 5月 3 0日右岸 2 1 0 1 1 1 高程 以上常态混凝土浇筑完成 4 坝体裂缝处理及效果 在施工过程中 由于施工质量控 制及 自然条件 影响等多种因素 坝体 出现层间结合裂缝 纵向贯 穿裂缝 斜向贯穿裂缝等多种裂缝 并伴有 渗水现 象 4 1 廊道裂缝 廊道共产生 7条贯穿性裂缝 其形成原 因 一 是将原廊道周围碾压混凝土改为常态混凝土后 最 厚部位达到 4 0 r n 夏季高温 季节施工 混凝土 内 外温差引起 的温度应力过大 导致裂缝 的发 生 二 是由于廊道混凝土施工后坝体度汛过水冷击引起裂 缝 廊道裂缝处理方法 在廊道上游面进行掏槽 深 度为 3 5 e m 用赛柏斯进行填充后抹砂浆 在顶面 采用人工掏槽埋设半圆形钢管 防止裂缝向上发展 并缝钢筋 2 2 L 2 5 m双层布置 采用二级配 的 碾压混凝土进行碾压施工 从廊道内钻穿缝斜孔 低 温季节灌浆 经过处理 水库蓄水后 仍有部分裂缝 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 汤洪洁 等 安徽流波水电站碾压混凝土拱坝裂缝处理 存在渗水现象 尤其在拱冠附近裂缝涌水严重 需进 一 步妥善处理 4 2坝 面裂 缝 上 下游均有坝面裂缝 多竖向分布 主要是由 于混凝土质量 温控 养 护及 基础约束等原 因产生 的 其中 高程 1 4 8 1 5 4 6 m拱冠位置贯穿性裂缝 是 由于一枯碾压混凝土浇筑完成后 1 0 d 混凝土还未 达到一定强度时 发生了洪水 混凝土表面过水受到 冷击产生裂缝 1 7 6 m高程碾压混凝土表面裂缝产生 的原因是刚浇筑完碾压混凝土后气温骤降 未采取足 够的保温措施 混凝土内外温差过大 针对坝 面裂缝 首先 在上游 面进行 人工 掏槽 采用塞柏斯填充 并用水泥砂浆保护 对 于贯 穿性 裂缝 除表 面处理 外 按 7 5 角度 钻孔 穿 过裂 缝 埋设灌浆 管和排气 管引至下 游 在低 温季节 灌浆 在仓面裂缝 处布 置双 层 2 z钢筋 L 2 5 m 并缝 经处理后 大坝裂缝基本 闭合 裂缝渗水 现象基本 消除 2 0 0 8 2 0 0 9年常规巡检发现左右岸坝肩有裂 缝扩大迹象 渗漏量较大 局部出现类似管涌状射 水现象 4 3层 间缝 层间缝是碾压混凝土层间结合不 良造成的 原因 主要是层面混凝土长间歇或间歇时间超过终凝时间而 层面施 工处 理不 彻底 处理措施主要是进行坝体补强灌浆 设计采用 4 排孔灌浆方案 分期实施 先灌第一排孔 补强灌浆 合格标准为透水率 1 L u 碾压混凝土芯样及其物理 力学试验结果应满足设计控制指标要求 大坝补强灌 浆第一排孔完成后效果 明显 坝体下游面渗水减小 但仍存在渗水现象 尤其在高程 1 8 0 m附近及坝后桥 挑梁处渗水明显 竣工验收阶段通过部分第二排孔进 行补强灌浆 灌浆后下游面渗水进一步减小 但仍然 存在渗水现象 4 4诱导缝 或横缝 多条诱导缝 或横缝 存在渗 漏 水现象 原因 一 是上游止水片或周围的变态混凝 土有施工质量缺 陷 二是上游坝面裂缝与诱导缝 或横缝 连通 处理的总体原则是缝周封 闭 然 后进行缝面灌 浆 利用缝内布置 的重复灌浆 系统进行压水 风 检 查 对于渗 漏 通道 先进行表面封堵处理 然后 7 4 进行接缝灌浆 灌浆处理后大坝诱导缝涌水漏水现象 基本消除 但仍存在渗水现象 大坝补强灌浆实施过 程 中 诱导缝处出现部分漏浆现象 说明坝体层间缝 与诱导缝连通 补强灌浆处理后 渗水现象有所改 善 4 S