面板堆石壩裂縫分析及防治措施

1、面板堆石壩裂縫分析及防治措施1 面板裂縫原因分析1.1 結(jié)構(gòu)性裂縫原因分析混凝土面板支撐體在壩體自重、水壓力等外荷載作用下， 產(chǎn)生了不均勻的沉降，導(dǎo)致面板和墊層之間脫空，改變了面板的力學(xué)模型，從而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性裂縫。混凝土面板結(jié)構(gòu)性裂縫分為彎曲性結(jié)構(gòu)裂縫和拉伸性結(jié)構(gòu)裂縫。彎曲性裂縫主要由面板法向變形產(chǎn)生，混凝土面板一側(cè)受拉裂開張口，另一側(cè)仍處于受壓狀態(tài)，是純彎、大偏心受拉或大偏心受壓引起的。拉伸結(jié)構(gòu)性裂縫主要由面板切向（平行面板方向）變形產(chǎn)生，與墊層料開裂的原理相同，其方向為：河谷部位是水平的，兩岸與岸坡大致平行，面板兩側(cè)均裂開，是純拉、小偏心受拉引起的。1.2 非結(jié)構(gòu)性裂縫原因分析非結(jié)構(gòu)性裂縫是

2、面板在非外力作用下產(chǎn)生的裂縫。產(chǎn)生非結(jié)構(gòu)性裂縫的原因很多，但最主要的原因是由于面板混凝土在自身和各種外界因素作用下產(chǎn)生收縮變形所致?；炷撩姘褰Y(jié)構(gòu)體型長而薄，往往由于面板混凝土原材料中的砂石骨料、水泥、施工工藝、防護(hù)措施、濕度和溫度變化等原因而造成干燥收縮和降溫冷縮，并受到底部墊層約束，當(dāng)由此誘發(fā)的拉應(yīng)力超過面板某截面的抗拉強(qiáng)度時，即在該截面裂開，產(chǎn)生面板收縮裂縫，亦即非結(jié)構(gòu)性裂縫。2 預(yù)防開裂的措施2.1 材料2.1.1 鋼纖維混凝土為了更好地適應(yīng)面板堆石壩施工期和蓄水期面板受力變形的特點(diǎn)，建議采用鋼纖維混凝土作為面板堆石壩面板材料。目前，盡管鋼纖維混凝土的單價比鋼筋混凝土要稍貴一些，但在初

3、裂強(qiáng)度、 彎拉強(qiáng)度、韌性、抗?jié)B性能及抗凍性能等物理力學(xué)指標(biāo)方面比起普通鋼筋混凝土均有較大的改善，主要表現(xiàn)在以下幾個方面。1）可以很好地限制控制表面張拉裂縫的形成及開裂發(fā)展，還可以限制混凝土收縮所產(chǎn)生的隨機(jī)裂縫的形成。2）可以比普通鋼筋混凝土具有更好的適應(yīng)變形的能力，能充分發(fā)揮混凝土基體的作用。3）可適當(dāng)減小面板的厚度和水泥用量，溫控要求相對一較低。4）可減少甚至取消鋼筋，從而可大大避免或減少在陡坡上進(jìn)行鋼筋綁扎作業(yè)的潛在危險，施工較為安全。5）采用鋼纖維混凝土比普通鋼筋混凝土能更好地控制施工質(zhì)量，另一方面施丁 _技術(shù)已較為成熟，設(shè)備也已配套化，施工更為方便、可提高生產(chǎn)效率。6）由于提高了面板的

4、抗裂能力和耐久性，可大大減少后期的建設(shè)及維修費(fèi)用因此，其綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是合理可行的。2.1.2 墊層料的平整及保護(hù)澆筑面板混凝土之前， 必須認(rèn)真控制好墊層料的平整度，并做好其保護(hù)玉作。為盡量減少墊層料對面板的約束影響，在墊層料上均勻噴涂一層乳化瀝表清，使墊層料的磨擦系數(shù)降低。另外，在澆筑混凝上前應(yīng)當(dāng)切斷架立鋼筋，起到減小墊層料對面板的剪切力的作用。2.1.3 面板保溫保濕材料的應(yīng)用建議采用聚氨脂等新型優(yōu)質(zhì)保溫保濕材料進(jìn)行面板表面的快速防護(hù)，以減小混凝土面板的濕差應(yīng)力和溫差應(yīng)力，同時可充分發(fā)揮其具有較好的自愈能力的特點(diǎn)。此類材料具有無腐蝕影響、制作簡單、性能穩(wěn)定及熱導(dǎo)率低等許多優(yōu)點(diǎn)。由于采用噴

5、涂技術(shù)， 施工起來方便而且經(jīng)濟(jì)。2.2 結(jié)構(gòu)2.2.1 面板合理分縫面板在壩肩周邊處呈三維復(fù)雜受力狀態(tài)，且多為受拉區(qū)， 而面板中部多為受壓區(qū)根據(jù)上述受力特點(diǎn)，同時為利于面板適應(yīng)邊坡地形變化較大的特點(diǎn)，在大壩周邊部位面板宜采用窄型板;而中間部位面板則宜采用寬型板。此外，澆筑施工時，在面板斜坡向應(yīng)當(dāng)合理控制一次澆筑的長度。2.2.2 合理配置鋼筋在采用鋼纖維混凝土的前提下， 可根據(jù)鋼纖維的摻量合理調(diào)整面板鋼筋的配筋率目前面板作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般多采用單層雙向配筋方式，從面板堆石壩實際經(jīng)驗來看， 面板中的鋼筋不是配得越多越好，配筋過多將導(dǎo)致面板的柔性減小， 適應(yīng)變形和抗彎拉能力下降，反而不利于面板

6、的受力變形， 而且也不經(jīng)濟(jì)建議由目前的面板順坡向的 0.4%下調(diào)為 0.1%或更少，面板壩軸線向由0.3%下調(diào)為 0.05%或更少，隨之可相應(yīng)調(diào)整鋼纖維的摻量。另外，還可適當(dāng)減小鋼筋的直徑與此同時，還應(yīng)當(dāng)合理布置鋼筋， 盡可能將鋼筋布置于面板受拉區(qū)部位。2.3 施工質(zhì)量保證和混凝土養(yǎng)護(hù)面板施工質(zhì)量的好壞是面板堆石壩成敗的關(guān)鍵所在，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制面板混凝土澆筑的連續(xù)性、均勻性，施工中做到振搗密實。同時，還必須做好面板混凝土的保溫保濕等養(yǎng)護(hù)工作，做好澆筑時的溫度檢測工作，可采用如光柵、 光纖測溫等新型理人式檢測儀器設(shè)備進(jìn)行混凝土溫度監(jiān)控。3 面板裂縫的修補(bǔ)處理措施1）對于縫寬小于0.2 mm 或 0.3 mm 的裂縫，在表面粘貼柔性材料（ GR或 SR）防滲蓋片，或涂刷增韌環(huán)氧涂料。2）對于縫寬大于0.2 mm 或 0.3 mm、小于 0.5 mm 的非