潘口水电站堆石坝混凝土面板施工

潘口水电站堆石坝混凝土面板施工
李振连;陈连军;张丹
【摘要】潘口水电站混凝土面板堆石坝面板混凝土采用分期连续施工方案.经室内试验论证,在混凝土中掺入2％水泥用量的WHDF增密剂,可提高混凝土的和易性和施工性能.大坝面板混凝土施工跨越春夏两季,施工期气温高,通过采取常规的温控措施,减少了面板裂缝发生.完工后检查,面板混凝土质量满足设计要求,裂缝数量与国内类似工程相近.裂缝表面封闭采用喷涂聚脲技术,效果检查良好.
【期刊名称】《人民长江》
【年(卷),期】2012(043)016
【总页数】4页(P45-48)
【关键词】混凝土面板;裂缝控制;聚脲;表止水;面板堆石坝
【作者】李振连;陈连军;张丹
【作者单位】水利部小浪底水利枢纽建设管理局,河南郑州 450000;汉江水电开发有限责任公司,湖北十堰 442200;汉江水电开发有限责任公司,湖北十堰 442200【正文语种】中文
【中图分类】TV641
1 工程概况
潘口水电站大坝面板为不等厚结构，顶厚30 cm，底部最大厚度 62.7
cm(t=0.3+0.003 H，H 为计算断面到面板顶高程358 m的垂直距离)。

面板总面
积4.05 万 m2，其中一期面板 2.34 万 m2，二期面板 1.71万m2，一、二期面
板分别为22块和27块，混凝土总量为1.79万m3。

因右岸坝肩岸坡较陡，为减少面板混凝土出现裂缝的可能性，板间缝分缝间距为6 m，其余板间缝间距为12 m。

面板板间缝共26条，其中张性缝12条(右岸6条，左岸6条)，压性缝14条，最大板间缝长度187.62 m，面板与趾板间的周边缝长534 m。

大坝面板布置见图1。

图1 潘口大坝混凝土面板上游立视图(高程m、其余cm)
12 m宽面板为单层双向配筋，6 m宽面板为双层双向配筋。

高程270 m以下面
板垂直向和水平向分别采用Φ25和Φ22钢筋，高程270～300 m分别采用Φ22
和Φ20钢筋，高程300～330 m分别采用Φ20和Φ18钢筋，高程330 m以上
均采用Φ18钢筋。

每块面板四周设加强筋，全部采用Φ18钢筋。

2 面板混凝土施工
2.1 施工时段
综合考虑工程度汛、面板混凝土施工工期、大坝填筑进度及沉降量、水文条件、水库下闸蓄水等，确定大坝填筑到顶后，面板混凝土分二期连续施工。

大坝于2010年4月26日填筑到临时度汛断面324m高程，计划于2010年12月底填筑到设
计高程358 m，随即开始高程321.6 m以下一期面板施工，2011年3月底完成，紧接着开始二期面板施工，5月底前完成，养护1个月后开始表止水和面板裂缝处理，同时完成坝前17万m3铺盖填筑，9月初工程下闸蓄水。

2010年11月15
日大坝比计划提前15 d填筑到设计高程，填筑过程中大坝沉降量很小，但由于各种原因，一期面板于2011年3月2日才开始施工，比计划推迟2个月，5月24
日完成，二期面板不得不在夏季高温季节施工，于8月2日完成。

2.2 面板混凝土配合比掺加材料选择
堆石坝混凝土面板开裂在国内外工程中均是重点对待的问题，也是混凝土面板普遍
存在的问题，目前还没有非常有效的措施避免面板裂缝的发生。

由于混凝土抗拉性能较差，通过添加外加剂提高混凝土的抗拉强度非常有限，国内外工程通过添加外加剂防止混凝土面板裂缝的效果均不很理想。

潘口水电站面板混凝土配合比试验表明，在满足设计指标要求前提下，掺加WHDF增密剂(掺量为水泥用量2%)的混凝土极限拉伸值和极限拉伸强度比普通混凝土有一定提高，混凝土的保水性、和易性均比普通混凝土有明显改善;掺加聚丙烯纤维混凝土的含气量增加3%～4%，混凝土的劈拉、极限拉伸强度虽有所增加，但抗压强度降低、和易性降低。

国内已建工程表明，掺加聚丙烯纤维对限制混凝土早期裂缝有一定效果，对后期裂缝的控制效果甚微，且施工控制难度较大。

针对潘口面板溜槽过长(一期面板溜槽最长为187.62 m)，保证混凝土的和易性、提高施工性能，对提高混凝土施工质量显得尤为重要。

因此，潘口大坝面板混凝土在选择掺加材料时，重点考虑混凝土的施工性能。

潘口水电站大坝面板混凝土最终采用掺加WHDF增密剂，混凝土配合比见表1。

表1 混凝土配合比设计参数(每m3材料用量)水泥/kg粉煤灰25%/kg水/kg砂
/kg卵石/kg 5～20mm 20～40mm减水剂/%引气剂/%WHDF/%237 79 120 719 613 613 0.9 0.5 2
现场施工证明，掺加WHDF增密剂后，混凝土的密实度有所增加，和易性明显改善，黏滞性增加，溜槽内混凝土拌合物没有发生分离和泌水现象，仓内振捣和滑模上升后收面质量容易保证。

2.3 面板混凝土施工
潘口水电站面板堆石坝填筑采用混凝土挤压边墙技术，面板混凝土施工工艺流程为:施工准备(包括挤压边墙脱空检查及修复、板间缝砂浆垫层、趾板混凝土缺陷处理及止水修复等)→挤压边墙表面喷乳化沥青→面板混凝土施工。

(1)施工准备。

首先对挤压边墙坡面按3 m×3 m方格网进行平整度测量，同时检
查挤压边墙与大坝填筑体的脱空部位，并对脱空部位凿除挤压边墙(潘口大坝未发
现脱空现象)，用M5.0水泥砂浆回填。

对超出设计线的部位进行打磨，低于设计
线的部位采用M5.0水泥砂浆填补修平。

对板间缝止水片的砂浆垫层采用挖槽法施工，在挤压边墙上人工开凿出宽1.4 m、深0.2 m的槽，铺筑M20砂浆垫层，表面抹平。

(2)喷乳化沥青。

挤压边墙坡面修整完成后，根据设计要求在坡面喷涂厚度为3
mm的乳化沥青，以减少挤压边墙对混凝土面板的约束，减少裂缝发生。

(3)混凝土施工。

待板间缝砂浆垫层强度达到设计强度的70%以上后，进行面板底部铜止水制安，铜止水在坝顶利用压延机冷挤压法压制成型，接头采用双面焊接，用煤油或柴油做渗透试验检验焊接质量。

面板钢筋连接采用现场绑扎焊接，横向钢筋采用厂家一次制作成型的12 m长钢筋。

侧模为钢木定型模板，无轨滑模为钢结构，滑模宽1.5 m，长14 m，重约4.2 t。

滑模后部设2个活动式混凝土收面平台，一个与滑模作成整体，用于一次收面，一个在混凝土浇筑时用钢丝绳牵引于滑模后同步上升，用于二次收面。

潘口大坝面板混凝土分两期连续施工，一期施工321.6m高程以下，二期施工321.6m高程以上至坝顶，两期面板混凝土均从坝顶通过溜槽入仓。

面板混凝土采用9 m3罐车运至坝顶平台，入仓塌落度控制在3～5 cm，考虑溜
槽下料时的塌落度损失，坝顶卸料时的塌落度控制为3～7 cm。

混凝土通过两道溜槽入仓，在两道溜槽末端分别增设6 m长、可人工进行左右摆
动操作的溜槽，以便布料均匀。

在溜槽下铺一层宽度为1.2 m的毛毯，将溢出料“拦截”于毛毯上，不使其进入仓面。

每层布料厚度为25～30 cm，滑模每次提
升不超过30 cm，平均提升速度为1.5～2.5 m/h，最大滑升速度不超过3 m/h，滑升间隔时间不超过30 min。

为减少面板下的约束，施工过程中切断插入挤压边墙内的架立钢筋。

滑模滑升后，立即进行第一次人工木模收面。

通过调整二次收面架的牵引钢丝绳，掌握恰当的二次收面时间，保证在混凝土初凝前进行二次压光，以减少表面干缩裂缝。

在混凝土浇筑二次收面完成后，采用随滑模前行的塑料薄膜进行保温保湿。

待混凝土面可以承受施工人员踩踏后，立即人工覆盖毛毯进行保温保湿，并及时进行洒水养护。

待一块面板浇筑完成后，采用布置在面板顶部的PVC花管进行长流水养护
至水库蓄水为止。

(4)夏季施工措施。

工程坝址区多年平均气温15.5℃，实测最高气温43.4℃，5 月、6 月、7 月平均气温分别为20.8℃、24.9℃、27.2℃，河水平均温度分别为
15.9℃、19.7℃、22.9℃，日气温一般在17℃ ～35℃之间。

为保证工程9月初
下闸蓄水，同时满足防洪需要，混凝土面板必须在5月、6月、7月施工。

为了尽量降低混凝土的入仓温度，采取了以下措施:①在骨料仓搭设遮阳棚，设喷雾设施，在气温较高时喷雾降低骨料仓周围气温，达到降低骨料温度的目的;② 为混凝土运输罐车保温;③ 在溜槽上搭设遮阳棚，沿溜槽用河水喷雾;④对仓面基础、模板喷雾降温;⑤ 采用中热水泥;⑥尽量避开每天高温时段，由于二期面板长度仅有62.6 m，每块板混凝土量较少，基本可以做到在晚上浇筑容易产生裂缝的中下部面板混凝土;⑦及时覆盖和养护，混凝土初凝后及时用毡毯覆盖并洒水养护。

由于混凝土拌
合系统无制冷设施，未采取加冰拌合措施。

从浇筑完成后混凝土面板裂缝情况看，上述措施对混凝土的温度控制效果比较明显。

3 表止水施工
堆石坝面板表止水主要包括面板与趾板间的周边缝、面板间的板间缝、面板与防浪墙间的沉降缝止水。

面板混凝土浇筑28 d后，开始表止水施工。

表止水施工按照混凝土浇筑顺序从大坝中部向两侧展开。

为加快施工进度和提高施工质量，板间缝和周边缝均采用机械
化施工。

施工机械包括牵引台车、喂料车、工作台车、振动压实机等。

3.1 板间缝表止水施工
板间缝表止水施工工序包括:人工清理面板接缝，施工机械就位，自下而上完成表
止水安装。

具体工艺步骤是:坝顶牵引工作台车骑缝向上移动，人工在工作台车前端，在清理干净的混凝土表面涂刷SK底胶，人工辅助施工机械在工作台车上完成止水安装(包括埋设橡胶棒、GB柔性填料填塞、复合盖板铺设等)，振动压实机靠
绳索与工作台车连接同步上升，将安装完成的表止水振动压实，最后人工安装固定复合盖板的不锈扁钢。

喂料车作用是将止水材料从坝顶运输到工作台车上。

3.2 周边缝表止水施工
由于周边缝坡度、走向不规则，特在缝两侧增设改向滑轮，斜坡上增设轨道。

周边缝表止水施工工作台车同样由坝顶牵引台车牵引，施工工艺与板间缝基本相同。

3.3 机械化施工优点
(1)GB填料通过工作台车上的挤出机挤出，温度提高约10℃，短时间内既粘又软，下表面与混凝土面、上表面与复合盖板粘接紧密。

(2)挤出机能够保证GB填料达到设计尺寸要求，嵌填密实度高。

(3)填料通过振动压实机机械夯压，与混凝土面和复合盖板粘接更加牢固。

(4)施工效率高，其平均生产强度可达2 m3/h，综合施工速度达20 m/h，减少人工投入一半以上。

4 裂缝及处理措施
4.1 裂缝调查
(1)裂缝统计。

面板混凝土按裂缝宽度分为两类，缝宽小于0.2 mm的为Ⅰ类裂缝，缝宽大于等于0.2 mm的为Ⅱ类裂缝。

2011年10月13日，大坝面板混凝土浇
筑完成72 d后，一期面板共发现Ⅰ类裂缝570条，总长度4 532 m，Ⅱ类裂缝100条，总长度1 129 m;二期面板Ⅰ类裂缝354条，总长度3 279 m，Ⅱ类裂缝
6条，总长度83.9 m。

(2)裂缝特点。

裂缝出现时间早，面板混凝土大约在3 d就出现裂缝，但数量很少，7～14 d裂缝发生较快，前期裂缝宽度在0.1～0.2 mm之间，以后随着裂缝数量
增多，出现宽度为0.2～0.3 mm之间的裂缝。

遇大风和气温变化较大时，裂缝发
展较快。

裂缝基本为水平方向。

大部分裂缝集中在一期面板自底部向上斜长的10～96 m范围内，2序块裂缝数量均多于1序块。

4.2 裂缝产生原因
(1)混凝土干缩和温度应力。

一期面板施工期为春季至夏初，昼夜温差较大，气候
干燥，风力较大，混凝土内水分损失过快，容易产生干缩变形，出现浅层裂缝。

初期混凝土内部水化热上升，内外温差较大，引起的温度应力导致面板产生裂缝。

(2)施工原因。

一期面板混凝土施工过程中，因溜槽过长，混凝土在溜槽中水量损
失大，虽然混凝土和易性较好，但溜槽过长容易造成仓面混凝土质量离散系数加大，不同部位强度差异产生裂缝。

挤压边墙平整度较差，起伏较大，局部未达到不超过基准面+5 cm和－8 cm的设计要求，影响混凝土保护层厚度及混凝土的平整度，导致应力集中产生裂缝。

4.3 裂缝处理
目前国内对混凝土面板裂缝处理方法通常是根据缝宽及是否贯穿，分别采用表面封闭和化学灌浆。

潘口水电站在借鉴其他工程经验的基础上，对Ⅰ类裂缝喷涂2
mm厚聚脲封闭;对Ⅱ类裂缝，采用CW系列化学灌浆材料灌浆后，再喷涂2 mm 厚聚脲封闭。

(1)Ⅰ类裂缝施工工艺流程:裂缝两侧混凝土面清理→涂刷PSI200水泥基液→养护24 h→分两层喷涂总厚2 mm聚脲。

(2)Ⅱ类裂缝施工工艺流程:裂缝两侧混凝土面清理→贴灌浆嘴→环氧砂浆封缝→检
查通畅性→灌浆→灌后检查→涂刷PSI200水泥基液→养护24 h→分两层喷涂总
厚2 mm聚脲。

裂缝上粘贴灌浆嘴的间距为30 cm左右，遇裂缝分叉增设灌浆嘴，用环氧砂浆封
缝1 d后进行试气检查，试气检查最大压力为0.3 MPa。

对于一般性裂缝，采用自下而上或自一端向另一端逐孔灌浆。

对水平贯穿裂缝，从缝两端同时向中间逐孔灌浆，灌浆压力控制在不超过0.3 MPa，每个灌浆嘴灌注
时间大于30 min。

水平贯穿性裂缝灌浆时，设专人持裂缝检查镜定时观察裂缝张开度，当裂缝张开度超过100 μm时，及时报告停止灌浆。

采用单点法压水试验进行灌浆质量检查，透水率不大于0.1 Lu为合格，不合格的
裂缝须补灌，检查孔采用环氧砂浆封孔。

5 结语
按照一般工程经验，堆石坝面板混凝土施工最好在每年的1～3月、气温在0℃ ～20℃时进行。

由于各种原因，潘口水电站大坝面板混凝土施工时段跨越春夏两季，并采取分期连续施工方案。

最后一块混凝土面板施工完成2个多月后，面板裂缝
数量、宽度与同类工程相近。

水库蓄水至335 m高程后，坝前水深87 m，坝后
量水堰测得大坝渗漏量约为7 L/s，说明面板混凝土、表止水、裂缝处理质量总体良好。

因此，为保证大坝面板混凝土施工质量，减少裂缝发生，最好在每年的低温季节、升温时段施工。

如必须在高温季节施工，一定要做好混凝土温控措施，如混凝土罐车加帆布遮盖、溜槽及滑模加遮阳棚、骨料仓搭设遮阳棚并喷雾降温、沿溜槽喷雾等，降低混凝土入仓温度，有条件时可加冰拌和混凝土，同时尽量控制在晚上低温时段浇筑容易发生裂缝区段的面板混凝土。

面板混凝土施工溜槽过长也是影响浇筑质量的一个因素。