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高碾压混凝土拱坝裂缝成因分析及处理

高碾压混凝土拱坝裂缝成因分析及处理

高碾压混凝土拱坝裂缝成因分析及处理发布时间:2021-05-24T08:23:00.146Z 来源:《新型城镇化》2021年3期作者:谢锦炜周婷婷[导读] 洪水消退后,荷载释放,坝体中部受力较大部位的拉应力造成裂缝。

浙江华东建设工程有限公司浙江杭州 310014摘要:某水库工程大坝为碾压混凝土双曲拱坝,大坝左右两岸为非溢流坝段,河床段为溢流坝。

在大坝蓄水前对大坝上游面进行检查时,发现大坝上游面有多条竖向裂缝,裂缝主要集中在溢流坝段中下部,最长裂缝长 25.5m 根据裂缝调查情况及现场施工进程。

本文对于对裂缝的成因进行分析,并对处理措施进行了探讨。

关键词:碾压混凝土双曲拱坝;裂缝;填充法;环氧树脂;化学灌浆一、裂缝成因情况分析裂缝产生的主要原因有以下几点。

(1)大坝于前一年遭遇洪水,因新浇坝体混凝土强度未达到设计值,坝体混凝土内部温度较高,与过坝水温产生较大温差,洪水消退后,荷载释放,坝体中部受力较大部位的拉应力造成裂缝。

(2)大坝中部坝段较长,内外温差大,且现场温控措施处理不到位,在混凝土表面引起较大的温度拉应力,超过混凝土抗裂能力,导致大坝中部坝段位置产生裂缝。

二、裂缝处理措施及方案2.1A、B 类裂缝处理(1)对A 类不作处理。

(2)对 B 类裂缝,采用填充法进行处理。

①沿缝刻 U 型槽,深约5cm、宽约 8cm,将槽面清洗干净并干燥后,先涂刷环氧基液,再用环氧砂浆进行回填处理,如图 1 所示。

②环氧砂浆材料物理力学性能指标应符合DL/T5193—2004《环氧树脂砂浆技术规程》中相关规定。

2.2C、D 类裂缝处理对 C、D 类裂缝采用化学灌浆进行处理。

化学灌浆是快速高效的防渗堵漏技术,从 20 世纪 70 年代开始,在水利水电大坝基础和混凝土缺陷处理、大坝渗水等领域得到广泛采用。

DL/T5406—2010《水工建筑物化学灌浆施工规范》的颁布,为规范水利工程化学灌浆施工行为,保证裂缝处理的质量提供了重要技术支撑。

云南小湾拱坝2#导流底孔倒悬体施工限裂筋设计施工

云南小湾拱坝2#导流底孔倒悬体施工限裂筋设计施工
设了一层钢筋 网。
二、 理论试验结果 根据学 习期试验理论 : 当仅有竖 向荷载作用 时, 裂缝最 先出现在牛 腿 顶面与坝面线相交部位 , 随着荷载 的增加 , 载中心内侧 出现第二条 荷
裂缝 ,当这条裂缝发展到 向下与坝面线相交时 ,就不在 向坝体 内部延
设计拉筋 内锚段 长度 参照设计标准, 4 d 取 0 作为 内锚 长度 , 钢筋保 护层与蓝图设计保持一致, 具体见 图 3 下游倒悬 体与上游同步 , ( 具体见
f: y 钢筋强度设计值 h 牛腿与下柱交接处垂直截面有效高度 :
图 2 #导流底孔倒悬体结构图 2
由于导流底孔跨度较大 , 重结构 复杂, 承 倒悬 体倒悬角度 较大 , 倒 悬体承担运行期 门槽启闭设备的承压 结构,施 工强度要求满足承核 能 力。 根据设计意见 , 倒悬体混凝土 自 结构能满足后期门槽启闭运行承 重
游 进水塔高程为 E . 0 3 1 ~E . 07 5 宽 1 m 坡 比 1 1 倒悬体 在 L 10 . 5 L 1 1 . , 5 , :: 下游 闸墩高程 : 10 . 4 ~E | 0 9 5 宽 1 .m 坡 比 14 1 E .o 3 9 5 L 1 2. , 7 6 , L . : 。导流 底孔在上游设置平面滑动封堵 闸门, 下游设置直支臂工作弧门。 ( 施工要求 二)
・ 题研 究 一工 程建筑 专
云南小湾拱坝 2 #导流底孔倒悬体施工限裂筋设计施工
中国葛洲坝集 团公司第二工程有限公司 曹盈
陕西省渭南市合阳县水利局 刘武

要: 云南小湾拱坝导流底孔倒悬体结构复杂, 依据设计要求 , 悬体施工限裂筋由我施 工单位 自 倒 行设计施工. 考虑施 工期各种 工况并结合施工
施 工 图 ) 。

建筑知识-水利工程裂缝原因分析

建筑知识-水利工程裂缝原因分析

水利工程裂缝原因分析水利工程在保障人民生命安全方而发挥着重要作用。

然而,在水利施工过程中,混凝土可能会出现裂缝,影响施工过程和质量。

因此,相关技术人员需要充分了解水利施工中混凝土裂缝的原因,并及时采取预防措施.向前水利工程在保障人民生命安全方而发挥着重要作用,但在水利施工过程中,混凝土可能会出现裂缝,从而影响施工过程和质量。

因此,相关技术人员需要充分了解水利工程施工中混凝土裂缝产生的原因,及时采取预防措施,提高混凝土的刚度和强度,从而充分保证水利工程的正常施工。

1水利工程施工中混凝土裂缝的主要原因1.1混凝土配置比例不合理水利建设中混凝土裂缝与混凝土配比不合理有直接关系。

在混凝土配置过程中,如果用水量过大,混凝土的振捣方法不正确,混凝土会在连续凝固的时间内不断下沉,导致混凝土产生裂缝。

因此,在水利建设中,必须严格控制混凝土的配合比,以充分保证混凝土的抗拉强度。

1.2混凝土硬化在水利建设中,混凝土裂缝是由混凝土自身因素造成的。

由于空气的不断作用,混凝土可能会硬化到一定程度,混凝土中的含水量会不断降低,从而导致混凝土中贯通裂缝的形成。

此外,在一些特殊情况下,钢筋的布置也可能对混凝土产生影响。

如果钢筋损坏较少,混凝土可能会被直接压碎。

1.3温度的影响混凝土在水利施工中,温度的变化直接影响混凝土的刚度。

当混凝土在空气中硬化时,就会出现水化热。

如果热量不能有效分散,可能会导致混凝土内部温度急剧上升,导致混凝土内部温度和外部温度之间产生巨大的温差,导致混凝土变形。

同时,当混凝土开始硬化时,混凝土的抗拉强度较弱。

一旦内外温差大,混凝土就会变形。

如果变形超过混凝土的承载力,混凝土就会开裂。

当然,外部环境的温度变化对混凝土也有重要影响。

当混凝土长期暴露在强光或潮湿寒冷的环境中时,混凝土可能会产生裂缝,从而影响水利工程的正常施工。

2水利施工中避免混凝土裂缝的相关技术2.1做好施工技术的充分准备施工单位在进行水利施工时,需要严格保证混凝土构件的质量,保证混凝土不会有结构截而引起的应力集中。

小湾高拱坝蓄水初期诱导缝安全监测资料分析

小湾高拱坝蓄水初期诱导缝安全监测资料分析

段 还布 置 了缝 面压 应力 和缝 面 错 动监测 项 目。详
见表 1 。
2 2 2 l 2 0 I 9 l 8 J 7 J 6
2 7
2 4
2 3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
9.09 % 09 . 5 7
博 绁
98 0 25 0 ・ % 60 O 0
9 90 9 0 3
91 C 8.O O
B A i:n l io noigd t fn ue isie r o n me t ei f i w nd m yP NLnA a s nmo ir aao d c dj n ali u d np r do a a a ys t n i o t n ymp o Xo
HAN hi o g,CHEN n S -d n Ho g-we n e ./Sa eGrd Elc rcPo rRe e r h nsiu e ia d ta1 / tt i e ti we s a c I ttt
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2监 测布 置
为 了解 诱 导缝 在 施 工 期 、 水期 和 运行 期 各 蓄 阶段 的实 际状 态 , 在各 坝 段 诱 导 缝 处均 布置 了监 测 仪 器 , 测 项 目主要 有 缝 面开 合度 和上 下 游 向 监 错 动变化 、 缝面压 应力 、 渗透 压力等 。 诱 导缝 监测 布置 具 有 左 右 对 称性 , 除每 个 诱

拱坝上游拱端开裂深度分析

拱坝上游拱端开裂深度分析

拱坝上游拱端开裂深度分析上游开裂面水压力是拱坝坝肩稳定计算分析中十分重要的因素,而上游拱端开裂深度决定了上游开裂面水压力的大小。

本文将对某水电站尤其是上游拱端进行三维有限元分析,计算考虑了荷载的施加过程,应用多荷载步模拟拱坝建成前、拱坝建成后蓄水前工况以及蓄水后工况,并利用荷载步迭代计算求得上游开裂区直至开裂区不再扩大。

通过有限元计算成果分析随着荷载的施加引起的坝肩的渐进破坏,研究拱端开裂的深度及其规律。

标签:坝肩稳定计算;上游拱端;开裂深度;荷载步引言拱坝坝肩抗力体承受着由拱圈传递的巨大的水推力,拱壩坝肩岩体的稳定就直接关系到水电工程能否正常运行,研究拱坝坝肩岩体的稳定性已成为水利水电工程学科的重要课题。

拱坝坝肩稳定计算分析中上游开裂面水压力是影响稳定计算的十分重要的因素,上游开裂面水压力的大小可能直接关系着坝肩岩体的稳定与否,而上游开裂深度决定了上游开裂面水压力的大小,因此,上游开裂深度的分析是拱坝设计计算中非常关键的内容。

1 、计算原理传统的拱坝坝肩稳定常见的计算方法是刚体极限平衡法,刚体极限平衡法理论成熟、概念清晰、计算简单,为过去和现阶段的工程所普遍采用,是目前规范规定采用的方法。

坝肩稳定的计算过程就是计算坝肩边坡块体在重力、上游开裂面水压力、渗透水压力及地震荷载等作用下的块体稳定。

计算上游开裂面水压力时一般均假定块体上游面是完全拉开并作用0.9倍全水头。

这样假定是从安全角度考虑的,一般情况下是偏安全的。

但有的工程当块体按这一假定建模时开裂深度大近百米甚至更深,已建拱坝的实际运行情况和大量的数值分析表明,这种假定于实际相差甚远。

为了更好的进行拱座稳定分析,有必要对块体上游面的合理开裂范围进行研究。

2 、计算方法本文采用有限计算软件ANSYS进行计算。

计算考虑了荷载的施加过程,利用多荷载步运算模拟拱坝建成前、拱坝建成后蓄水前工况以及蓄水后工况,并利用荷载步迭代计算求得上游开裂区直至开裂区不再扩大,计算分析坝肩可能的最终开裂深度。

混凝土拱坝温度裂缝及其扩展稳定性分析

混凝土拱坝温度裂缝及其扩展稳定性分析

混凝土拱坝温度裂缝及其扩展稳定性分析混凝土拱坝是用于蓄水、放水或发电的重要基础设施。

混凝土拱坝由混凝土、石灰膏、砂和水制成,具有低成本、高耐久性,是水利工程领域的重要水利设施之一。

然而,混凝土拱坝的温度裂缝至关重要,因为温度裂缝严重影响拱坝的扩展稳定性。

混凝土拱坝的温度裂缝一般是由混凝土而不是土壤中的长期温度变化而引起的。

混凝土的收缩性和水表面的热传递都会使得混凝土结构本身产生温差变化,从而产生温度裂缝。

温度裂缝常常被发现在拱坝厚度较大、渗水大的地方,在拱坝下底部也经常出现温度裂缝。

另外,拱坝的温度裂缝也可能由土壤或水体中的连续不断的温度变化而发生,特别是在冬季的时候,拱坝内部的温度变化比较大,这会影响拱坝的扩展稳定性。

鉴于拱坝结构的扩展稳定性对拱坝安全性至关重要,对拱坝温度裂缝的研究和分析显得尤为重要。

因此,探讨拱坝温度裂缝及其扩展稳定性是我们研究的关键。

混凝土拱坝温度裂缝及其扩展稳定性分析主要研究了拱坝温度裂缝的形成机理,温度裂缝对拱坝的影响和防护措施,以及拱坝温度裂缝的处置和拱坝扩展稳定性的分析。

首先,分析温度裂缝形成的原因。

温度裂缝的形成主要是由混凝土的收缩性和水表面的热传递引起的。

当外界温度变化时,混凝土表面的温度也会改变,这会导致混凝土内部温度变化,并受到冻结-解冻作用的影响,从而形成温度裂缝。

其次,分析温度裂缝对拱坝的影响。

拱坝的温度裂缝影响拱坝扩展稳定性,从而影响拱坝的使用寿命及安全性。

拱坝温度裂缝会产生裂缝,使拱坝结构出现泄漏,降低拱坝的安全性和功能。

此外,拱坝的温度裂缝会造成拱坝结构的应力,对拱坝的稳定性造成威胁。

最后,根据拱坝温度裂缝的影响,应采取一些措施来保护拱坝,以确保拱坝的稳定性和安全性。

首先,应在拱坝施工中采取足够的补偿措施,降低混凝土结构本身产生的温差,从而防止拱坝温度裂缝的发生。

其次,要注意拱坝的施工过程中的保护措施,避免土壤或水体中的温度变化过大,从而降低拱坝温度裂缝的概率。

水利施工中混凝土裂缝的分析及控制 张涛

水利施工中混凝土裂缝的分析及控制 张涛

水利施工中混凝土裂缝的分析及控制张涛摘要:水利工程在我国经济发展过程中起着重要的作用,是我国重要的基础建设工程,随着人们生活水平的提升,人们对水利工程建设质量也提出了更高要求。

在水利工程项目建设的过程中,混凝土裂缝问题是比较常见的工程问题,对于水利工程整体质量的提升起着很大的阻碍作用,不仅会降低水利大坝的使用寿命以及承载能力,还容易引发安全事故。

因此,探讨水利施工中的混凝土裂缝的原因及防治对策具有重要的现实意义。

关键词:水利施工;混凝土;裂缝;成因;控制措施中图分类号:TV544文献标识码:A1水利施工中混凝土裂缝的原因1.1温度原因混凝土在凝固的过程中会产生一种特殊的现象,也就是水热化,这种现象会导致混凝土内与混凝土外部之间温度差异变大,温差过于明显引发混凝土裂缝,温度差异原因是混凝土裂缝产生的主要原因之一。

如果施工现场的降温条件较差,就无法降低混凝土内部温度,混凝土内部水分蒸发会迅速蒸发,从而引发混凝土裂缝现象。

另外,在冬季时,混凝土内部的水温度会急速下降,变得非常低,就会产生一定程度的渗透压力,也会导致混凝土出现裂缝。

同时,混凝土内部水结冰也会引发混凝土裂缝,这主要是由于混凝土膨胀所导致。

1.2混凝土施工不当或违章虽然随着人们对水利工程质量以及水利工程中混凝土施工重视程度的不断增加,现阶段在水利工程中进行混凝土施工时,进行了严格的现场控制,但是仍有部分施工过程中会出现混凝土施工不当或违章问题,此时对混凝土构件质量产生了极为不良的影响。

(1)在现场施工过程中,可能由于钢筋绑扎间距超标或绑扎距离不均匀等问题,而导致混凝土板所拥有的局部抗拉性能,无法满足水利工程需求,在后期使用过程中,混凝土容易受到抗拉性能影响而发生裂缝[2]。

(2)当施工人员过早拆除下层模板时,可能会造成混凝土强度尚未达到施工要求与工程设计要求,容易诱发混凝土裂缝。

(3)施工中所使用的钢筋保护层厚度过小时,钢筋易发生锈蚀现象,此时混凝土构件容易受到钢筋锈蚀的影响,而产生纵向裂缝。

拱坝开裂及处理

拱坝开裂及处理

丄、八1 前言拱坝是对温度十分敏感的坝型,尤其是在温降工况,温度应力的危害十分显著。

以下试举因温降导致坝身开裂的数个工程实例。

2 下会坑拱坝2.1 工程背景下会坑水库位于江西省上饶县信江二级支流花厅水上,是一座以发电为主,兼顾灌溉、防洪、养殖等综合利用的中型水利工程。

下会坑水库的枢纽主要有大坝、发电引水隧洞、厂房及升压站。

大坝为浆砌石双曲拱坝,设计最大坝高100.5m;发电引水隧洞全长5150m,弓I用发电流量为11.64m3/s;厂房装机2X8MW。

2.2 大坝基本情况下会坑大坝的坝型为浆砌石双曲拱坝, 水平拱圈的线型为统一二次曲线。

大坝坝顶设有 3 孔每孔净宽为10m 的溢洪道,大坝下部的河床段设有直径为 1.0m 的放空孔。

大坝坝顶高程为423.5m,设计基坑底部高程为323m,设计的最大坝高为100.5m,顶拱弧长为247.4m,大坝坝顶宽4.5m,拱冠梁底宽20.5m,左拱底宽21.063m,右拱底宽20.720m,坝顶防浪墙顶高程为424.5m。

大坝体型方程如下:(1 )、拱圈中心线方程:X2+AY2+BY=0(2)、左 A 插值曲线方程:A=4.505503-0.1955265X Z+2.936503X10-3X Z2-1.258928X10-5X Z3(3)、左 B 插值曲线方程:B=606.548-14.18655X Z+0.1454444X Z2-4.956148X10-4X Z3(4)、右 A 插值曲线方程:A=1.14505+2.085647X 10-2X Z-9.909631X10-4X Z2-9.355528X10-6X Z3(5)、右 B 插值曲线方程:B=425.1844-7.400963X Z+7.476814X 10-2X Z2-2.987732X 1 0-4X Z3(6)、拱冠梁中心线方程:Y c=0.31258038Z-0.137490081X10-2X Z2-0.157067552X 10-4X Z3(7)、拱冠梁厚度方程:T=4.514137+0.197614474X Z-0.399306937X 10_2X Z2+0.359206272X 10"4X Z3(8)、右拱端厚度T AR=4.584009+0.222391541X Z-0.493004857X10-3X Z2-0.121666488X 10-5XZ3(9)、左拱端厚度方程:T AL=4.5781 91 +0. 1 43662498X Z+0.254402081X 10-2X Z2-0.232977747X 10-4X Z3( 1 0)、厚度变化方程:T s=T C+(T a -T c)(S/S)22.3 开裂过程、原因分析及修补此次发生裂缝处于大坝尚未蓄水的施工期。

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小湾拱坝浇筑初期裂缝分析向弘1许文涛1解敏1刘毅2吕大勇11 中水顾问昆明勘测设计研究院,云南省昆明市人民东路115号,650051,xiang_h@2 中国水利水电科学研究院结构材料研究所,北京 100038摘要:小湾拱坝浇筑初期,先后在6个坝段共发现16条裂缝。

本文从混凝土原材料及拌和物性能、仓面混凝土质量、温度应力、浇筑块体形、开挖卸荷松弛变形以及固结灌浆等6个方面对裂缝成因进行了分析,阐明了固结灌浆和基岩松驰回弹变形是产生裂缝的主要原因,提出了有针对性的改进措施。

关键词:拱坝;混凝土;裂缝;措施1 概述小湾混凝土双曲拱坝最大坝高292m,混凝土量约851×104m3。

浇筑入仓设备主要采用5台30t中、高速缆机。

缆机分两层布置,高层2台,低层3台。

拱坝混凝土浇筑初期先后在18#、19#、20#、21#、23#和24#六个坝段发生了16条裂缝,裂缝出现时间集中在2006年1月~3月。

上述坝段浇筑时间为2005年12月~2006年2月,混凝土浇筑层厚1.5m或3.0m,采用平铺或台阶法浇筑,平均浇筑温度7.2~8.5℃,监测到的混凝土最高温度26.6℃。

18#坝段第一仓混凝土1#裂缝位于块体中部偏上游,横河贯通,缝长10.33m,宽1~2mm,在左缝立面上延伸至EL.970.5m。

19#坝段第六仓混凝土1#裂缝横河贯通,穿越部分固灌孔,右端与18#坝段左侧立面缝对应,左端从19#横缝延伸至EL.965.5m以下,缝长20.35m,宽约1~1.5mm。

20#坝段第二仓混凝土1#裂缝距上游11.5m,自左横缝向右呈弧线状,弧长12m,缓倾,渗水水流明显。

第四仓混凝土发现三条裂缝,1#裂缝位于块体中部靠20#横缝、横河陡倾,长约10m,缝深1.2m以内;2#裂缝位于块体中部,为多条长度较短的走向不规则裂缝。

3#裂缝位于块体中部靠19#横缝,顺河陡倾,长约11m,缝深在30~60cm之间。

21#坝段第七仓混凝土1#裂缝左端距上游约30.4m,右端距上游约29.6m,缝长8.7m,宽0.1~0.2mm,在左缝立面向下延伸至EL.957.5m。

23#坝段第四仓混凝土共出现3条裂缝,1#裂缝、3#裂缝位于坝块中部,分别始于集水井下游壁左侧和右侧,横河陡倾;2#裂缝位于坝块上游左侧,横河陡倾。

24#第一仓混凝土1#裂缝位于坝块上游,为仓面渗水裂隙。

第二仓混凝土共出现3条裂缝,1#裂缝位于坝块中部右侧;2#裂缝位于坝块上游排水廊道附近,横贯坝段;3#裂缝位于坝块上游灌浆廊道附近,横贯坝段。

第四仓混凝土1#裂缝位于坝块上游,近帷幕廊道,顺河陡倾,缝深12~14cm。

第五仓混凝土1#裂缝位于坝块上游排水廊道中段,横河陡倾,缝长约12m,缝深约62cm。

2 拱坝浇筑初期混凝土裂缝成因分析混凝土裂缝成因复杂、繁多,甚至多种因素相互影响,但每一条裂缝均有其产生的主要诱因。

对小湾拱坝浇筑初期裂缝成因,从混凝土原材料及拌和物性能、仓面混凝土质量、温度应力、浇筑块体形、开挖卸荷松弛变形以及固结灌浆等6个方面进行了分析。

2.1 混凝土原材料及拌和物性能对浇筑初期坝体混凝土使用的水泥、粉煤灰、骨料和外加剂进行了检测,并对拌和楼出机口的混凝土进行了抽样检测,结果表明:“小湾专供42.5级中热硅酸盐水泥”和宣威电厂Ⅰ级粉煤灰均满足设计要求;混凝土骨料中,黑云花岗片麻岩和角闪斜长片麻岩的比例符合设计要求,人工砂的含水率波动较大,粗骨料总体质量好于细骨料;混凝土拌和物性能基本满足设计要求;C18040混凝土7天、28天平均抗压强度满足设计要求。

2.2 仓面混凝土质量混凝土施工中,局部存在不良现象:以振捣代平仓,漏振;因停电,下雨等未能在规定的时间内及时覆盖上坯混凝土;分段浇筑时,接头部位漏振;浇筑过程中水管破裂,带走浆液;混凝土表面局部存在蜂窝、麻面,裂缝部位混凝土芯样存在骨料分离、胶结不良、气泡等,影响了混凝土的质量,增加了混凝土开裂的可能性。

20#坝段第二仓1#裂缝是混凝土浇筑过程中水管破裂、冷却水带走水泥浆、形成通道所致。

2.3 温度应力考虑混凝土自重、自生体积变形以及徐变的影响,计算了混凝土表面不保护和保护两种情况下,水化热和日温差产生的基础温差应力和表面温度应力。

以23#~24#联合坝段为计算对象,模拟混凝土施工情况和混凝土性能随时间变化等单因素进行三维有限元计算;以20#坝段、23#~24#联合坝段为计算对象,考虑多因素的共同影响,进行温度和温度应力的反馈计算。

结果表明:(1)只考虑水化热温升,不考虑昼夜温差时,在浇筑温度到最高温度的升温过程中,顺河方向出现较大的压应力。

随着通水冷却和表面散热,温度逐渐下降,到上层覆盖时,温度仍在16~18℃,远未降到稳定温度,此时,混凝土水化热应力仍为压应力。

(2)上层混凝土覆盖之前,昼夜温差引起混凝土表面最大拉应力约为0.7~0.8MPa。

(3)混凝土浇筑层的间歇期在14~16天时,其表面应力较大,达到1.1MPa。

(4)温度应力随混凝土的浇筑而产生。

浇筑层内部的最大温度应力主要受水化热温升控制,表面温度应力主要受内外温差控制;表面温度应力随日气温变化而变化,在夜间达到最大值;当表面被上层混凝土覆盖后,受之影响,拉应力迅速降低,并转化为压应力。

(5)混凝土表面不进行保护,在浇筑后3~7天的夜间,浇筑层个别部位的表面拉应力最大值可达1.1MPa,此时其抗裂安全系数最小值为1.3,略小于设计要求1.4~1.5。

此后表面温度拉应力略有增加,到上层覆盖前拉应力达到峰值,但此时混凝土龄期较长,抗裂性能提高,抗裂安全系数最小值一般在1.6。

2.4 浇筑块体形在23#坝段中下游部位第一排水廊道与第二排水廊道之间有一集水井(4m×15m),集水井底板混凝土厚度1.0m,距22#横缝最小距离4.6m,距23#横缝最小距离5.0m,易引起应力集中产生裂缝。

18#~20#坝段、24#坝段前两仓混凝土浇筑块为楔形体,混凝土覆盖厚度不均匀。

23#坝段第四仓混凝土的1#裂缝、3#裂缝与该部位浇筑块体形有密切关系。

2.5 开挖卸荷松弛变形坝址河谷属高地应力区,拱坝开挖至建基面后,浅表层岩体有明显的卸荷松弛现象,以低高程部位为甚,其基本特征为:缓倾~水平裂隙张开,其开度及长度随暴露时间发展,而后趋于稳定。

监测成果显示,卸荷松驰裂隙线连通率在0~2m范围内为90%,2m~6m为60%,6m~20m为30%。

计算结果表明,建基面附近的不均匀残余变形对混凝土浇筑块产生0.20MPa~0.30MPa 的顶托作用。

2.6 固结灌浆在20#、22#和23#坝段埋设有滑动测微计、多点位移计等监测仪器。

固结灌浆前后,其监测到的位移随时间的变化过程线见图1~图3。

图2 22#坝段多点位移计位移~时间过程线图3 23#坝段多点位移计位移~时间过程线在进行固结灌浆时,由于建基面0~6m范围内卸荷松驰裂隙连通率较好,导致相邻坝段出现串浆、冒水现象,滑动测微计监测到孔口处位移测值有较大幅度的增加。

以200μm作为灌浆抬动控制标准,在0.5MPa的灌浆压力作用下,考虑顺河向浆液串通长度16m以下(承压面积约300m2),相应的混凝土盖重为5.5m,其顶面产生约0.8MPa的结构性拉应力。

固结灌浆压力为0.3MPa,则灌浆在混凝土表面产生约0.3MPa的附加拉应力。

18#、19#、20#坝段的横向裂缝,21#、23#和24#坝段的主要裂缝都是由于固结灌浆抬动和地基松弛回弹引起的。

2.7 裂缝成因小结(1)混凝土温度应力随混凝土浇筑而产生。

浇筑层内部的最大温度应力主要受水化热温升控制,表面温度应力主要受内外温差控制。

根据裂缝产生于早龄期混凝土的表面,且由上至下发展以及裂缝“上宽下窄”的特征,确定基础温差不是产生裂缝的诱导因素。

(2)温控仿真计算表明,混凝土表面不进行保护,表面抗裂安全系数较小;表面保护后,表面温度应力下降50%,表面抗裂安全系数提高到2.5。

早龄期混凝土表面保护对降低混凝土表面温度应力效果显著。

表面未保护或保护不力将增加开裂的可能性。

(3)施工局部存在的不良现象影响了混凝土的质量,增加了混凝土开裂的可能性。

(4)河床坝基部位属高地应力区,开挖暴露后表现出明显的卸荷松弛现象,卸荷松弛主要变形发生于开挖后约1个月内,在混凝土浇筑初期或盖重较小时,混凝土开裂与卸荷松弛变形有一定关系。

(5)在混凝土盖重厚度在6m以下且孔口段灌浆压力较高的条件下,固结灌浆浆液对浅表基岩中水平裂隙产生压力充填作用,相对抬升岩面,沿片岩条带产生垂直向上的不均匀顶托力(线荷载),且施工中存在盖重厚度不均一等问题;监测及反馈分析表明,固结灌浆是混凝土裂缝产生的主要诱发因素。

3 混凝土裂缝处理裂缝处理主要措施如下:(1)裂缝表面(含仓面及横缝侧面表面)凿槽,回填预缩砂浆。

(2)在裂缝端头打应力释放孔及止缝孔,并用细石混凝土进行回填。

(3)沿裂缝走向,在仓面骑缝设置半园并缝钢管。

(4)设置限裂钢筋网。

(5)对于宽度>0.2mm的裂缝,采用磨细水泥灌浆,灌浆时间安排在该部位混凝土横缝灌浆后。

4 改进措施(1)严格混凝土施工工艺和管理,避免混凝土出现冷缝、漏振等。

(2)切实做好早龄期(90天以前)混凝土的表面保护和养护。

当日温差大于15℃时,夜间在混凝土顶表面覆盖保温被。

(3)缩短固结灌浆压仓时间,尽快覆盖上层混凝土,避免出现两次或两次以上的老混凝土面。

(4)增加混凝土盖重到7.5m~9.0m,减少岩体松弛回弹。

(5)改进固结灌浆工艺,限制过早龄期大面积造孔和洗孔脉冲压力,减少固结灌浆抬动引起的混凝土变形和表面附加拉应力。

(6)对已发生裂缝的坝段,进行钻孔取芯、声波检测及压水试验,对存在质量问题的部位,采取补强灌浆,甚至清除重浇等措施。

(7)对已发生裂缝的部位进行处理,避免裂缝延伸至上部新浇混凝土。

5 结语拱坝浇筑初期产生裂缝的主要原因是固结灌浆和基岩松驰回弹变形。

根据裂缝成因分析,提出了有针对性的改进措施,至今拱坝混凝土没有出现类似裂缝。

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