混凝土面板堆石坝面板裂缝成因与防治措施

混凝土面板堆石坝面板裂缝成因与防治措施

摘要：目前混凝土面板堆石坝与其它坝型相比，具有较高的安全性、可观的经

济性和良好的适应性。混凝土面板是面板堆石坝体防渗的主要结构，面板混凝土

开裂会降低防渗效果，同时使混凝土内部的钢筋材料产生腐蚀，降低钢筋混凝土

结构的承载力、耐久性和使用寿命，所以提高面板混凝土的抗裂性，防止和减少

面板混凝土裂缝的产生，是面板堆石坝建设过程中一个不可忽视的问题。本文就

混凝土面板堆石坝面板裂缝产生原因及其防治措施进行了简单的分析。

关键词：面板堆石坝；产生原因；防治措施

混凝土面板堆石坝在我国从60年代得以开始应用的，因其稳定性好、抗震

性能强、施工简便、节省材料、造价低等优点，在我国已得到较为广泛的采用，

也成为了以后坝体发展的方向之一。虽然随着工程施工技术及设计理念的发展与

进步，更大、更高的混凝土面板堆石坝得以建设成功，但是混凝土面板容易出现

裂缝的质量通病严重地影响了坝体施工质量及结构安全，该问题目前尚未得到完

全解决。虽然缝宽小于0.2mm 裂缝经修补处理后不影响坝体的正常安全使用，但从长期看来，对坝体的整体性及耐久性还是有很大影响。因此提高混凝土面板堆

石坝面板的抗裂性，避免或减少面板裂缝出现为坝体建设者们急需解决的关键问题。

1.面板裂缝的成因分析

1.1 非结构性裂缝的成因分析

非结构性裂缝为温度裂缝和干缩裂缝，各自产裂机理如下：

1.1.1 面板温度裂缝发生机理

混凝土面板受温度影响发生变形，外界和内部各种约束将限制其变形，超过

混凝土的抗裂强度时就会产生裂缝，此种裂缝的直接影响因素是温差值大小和约

束条件，约束条件随具体工程的不同而异，一般的裂缝影响温差如下。

（1）昼夜温差。该温差使混凝土内部产生一定的温度梯度，该温度梯度引

起了混凝土内部各质点间的约束，这种约束的作用会产生表面裂缝，常发生于混

凝土早期强度较低时。

（2）季节性温差。主要是混凝土固结温度与使用期间面板年最低温度差。

该温差引起的混凝土面板变形主要受面板与垫层的摩阻力约束产生裂缝，不考虑

混凝土面板内部温度梯度派生的内部各质点间的约束力。

1.1.2 混凝土面板干缩裂缝成因

混凝土凝结过程中，多余的拌和用水量将逐渐脱离开，使混凝土发生失水干缩，引起体积减小。这一过程中，水泥中各种矿物间的微观结构将不断发生收缩，且与面板内部钢筋或面板与垫层的摩阻力引起的约束相互作用，面板内部各质点

之间亦会彼此形成制约，这种制约会造成表面裂缝。

1.2结构性裂缝

面板主要承受水压力，当坝基产生不均匀下降或移位，引起坝体的面板背部

架空，在水压力等荷载作用下，产生结构性裂缝。

2.混凝土面板裂缝的防治措施

2.1非结构性裂缝的防治

面板非结构性裂缝主要从材料和面板施工方法上进行控制。我项目采用合适

的配合比、合理的施工方法，严格施工质量管理等措施来避免此裂缝产生，具体

措施如下：

2.1.1优化面板混凝土原料及配合比

（1）通过优化混凝土级配，来降低混凝土弹性模量，使混凝土抗裂韧性得

以提高，从而增强混凝土的极限抗拉强度，有效防止裂缝的出现。

（2）选用水化热低的水泥，掺加粉煤灰，通过减少水化热温升来缓和面板

内外温度梯度，从而防止温度裂缝。

（3）通过采用混凝土减水剂来降低面板混凝土拌和用水量，从而减少混凝

土的干缩量，以防止干缩裂缝。

2.1.2面板混凝土浇筑前，进行垫层的脱空检查，并认真处理脱空部位，修整

坡面，达到满足施工质量要求的平整度，防止面板产生裂缝。

2.1.3在高温季节骨料预冷，冷水拌和，降低面板混凝土的入仓温度，降低基

础温差，减少温度裂缝。另外，面板施工期间，严格控制面板的保温、保湿、防

风及养护工作，使面板混凝土的温度变形、干缩变形得到控制，并采用面板二次

压面施工工艺消除表面的裂缝。

2.2结构性裂缝的防治措施

面板结构裂缝产生是由于坝体不均匀沉降或位移，使得面板后背出现脱空等

现象，但刚性面板不能随坝体共同变形，水压力等荷载使面板产生较大局部应力，当应力过大时使面板原来存在的微小裂缝发展成贯穿性裂缝或产生新裂缝。其对

结构安全使用的影响更为严重，且裂缝通常产生于使用期间，处理难度要较建设

期产生的非结构性裂缝大许多，故为防治的重点。本项目采取的主要防治措施如下：

1.合理进行面板的分缝及配筋。位于受拉区的面板尽量设计小宽度，并设张

性缝。受压区面板则可设计成宽型，设压性缝，压性缝采用适合的填料，防止面

板因受压而翘曲。在面板的受拉区、受压区应力较大部位进行合理配筋，以改善

面板整体强度，特别要提高面板抗拉强度。2.采用双层面板技术。将面板，特别

是薄弱部位的面板设为双层结构，使面板双层承载。并在层间设置中间层，减少

层间的相互约束作用，在一定程度内使面板能够自由变形，能有效避免面板产生

裂缝。3.预留坝体沉降期。为避免后期因坝体沉降过大导致面板出现结构性裂缝，在坝体填筑完成后，不立即浇筑面板，而让坝体经历一段时间的自然沉降，当坝

体完成大部分沉降再进行面板浇筑，可以有效减少面板脱空及产生结构性裂缝。

通常预留沉降以150d 为佳，坝体可以完成90%以上沉降。4.优化石质填料级配，

采用重型机械碾压，运用先进压实检测方法，严格控制堆石填方压实质量。提高

坝体整体变形模量，减少后期坝体沉降及形变。同时确保不同区间的压实标准均衡，下游堆石区不宜严重低于主堆石区，即确保两区变形模量基本相同。5.对主

堆石和下游堆石的分区进行优化，使主堆石和下游堆石区倾向下游，两区填料尽

量利用相同料源及相同岩性，以减少主堆石与下游堆石间的不均匀沉降及变形。

3.总结

混凝土面板裂缝的危害是巨大的，它将直接影响坝体工程的质量、安全、使

用功能和观瞻，影响结构的耐久性、安全使用年限，给人们的生活带来潜在的危害。因此，我们必须高度重视，在工程实践中以预防控制为主，若结构出现裂缝

要认真分析原因，并采取相应的措施加以妥善处理。

参考文献

[1]孙新乐.堆石坝混凝土面板裂缝处理[D].北京农业，2015（09）