阿尔塔什高面板坝一期面板裂缝发展统计分析与处理

刘勇军 张正勇 石永刚

（中国水利水电第五工程局有限公司，四川 成都 610000）

1 工程概况

1.1 概 述

阿尔塔什水利枢纽工程是国家172项节水供水重大水利工程之一，其挡水坝为混凝土面板砂砾石堆石坝，坝顶高程1825.8m，最大坝高164.8m，坝顶宽12m，坝长795m。面板顶高程1821.8m，底部最低高程1662.4m，混凝土设计强度等级为C30、抗渗等级为W12、抗冻等级为F300，普通硅酸盐水泥，掺聚乙烯醇PVA纤维，面板混凝土设计工程量约121349m3。面板顶部厚度为0.4m，面板底部厚度为0.96m，坡比为1∶1.7，最大坡长315.6m，共计76块面板。面板宽度主要分12.0m与6.0m两种，其中河床部位受压区宽12.0m面板45块，岸坡部位受拉区板宽6.0m面板25块（左岸11块、右岸14块），右岸端头宽12.0m面板6块。

1.2 自然条件

工程位于新疆塔里木盆地西部，地处欧亚大陆腹地，因远离海洋，周边又有高山隔离，加上大沙漠的影响，呈典型的大陆性气候，其主要特点为:气候年变化较大，日温差大，空气干燥，日照长，蒸发强烈，降水量稀少。多年平均风速为2.0～2.2m/s，多年平均月蒸发量为143～382mm，多年平均月降水量3.6～8.5mm，多年平均相对湿度40%～47%。由于工程区具有早晚温差大、干燥风多的特点，这些都是不利于面板混凝土防裂施工的因素，这样恶劣的气候环境，毫无疑问给混凝土面板养护带来了很大的困难，对混凝土面板养护提出了更高的要求。

2 施工工艺简述

2.1 面板混凝土设计技术要求

面板混凝土采用C30F300W12，普通硅酸盐水泥，掺聚乙烯醇PVA纤维，要求混凝土水灰比应小于0.45，水泥用量宜大于300kg/m3，氯离子含量应小于0.2%，碱含量应小于3kg/m3。面板钢筋采用双层双向钢筋，钢筋为HPB400，其混凝土保护层厚度为100mm。经配合比试验确定其配合比。施工配合比见表1。

表1 阿尔塔什水利枢纽面板混凝土施工配合比及拌和物性能参数

2.2 面板混凝土施工简述

面板浇筑采取跳仓方式自下而上进行，混凝土自坝顶临时断面经长溜槽入仓，结合卷扬机提升无轨滑模进行施工，单块面板要求一次连续完成浇筑作业。在面板混凝土浇筑过程中，及时进行保温保湿养护，并在混凝土表面采用布置花管的方式进行常流温水养护。阿尔塔什一期面板混凝土表面依次铺设土工布、双层气泡膜和复合土工膜进行保温保湿覆盖养护，同时对养护用水温度进行控制调整，以保证养护效果。

阿尔塔什大坝工程一期面板自2018年3月10日开始浇筑，于5月28日完成13～56号共计44块面板混凝土浇筑，历时80天，分别将单块面板从底部一次性浇筑至1715.0m顶高程，浇筑混凝土总量3.8万m3，总表面积4.4万m2。

3 一期面板裂缝检查结果及分析

3.1 裂缝普查方法

2018年6—9月期间在一期面板裂缝普查过程中，依据不同的测试精度要求，采用全站仪对外观裂缝的位置进行测量，采用米尺对外观裂缝长度进行测量，采用裂缝观测仪和塞尺对裂缝宽度进行测量，采用BJCS-2型混凝土裂缝测深仪对裂缝深度进行检测。

3.2 首次面板裂缝普查情况

2018年6月10—22日，进行了首次面板裂缝普查，发现面板裂缝43条，总长度为188.4m，其中最大缝宽0.3mm，最小缝宽0.1mm，横向贯通裂缝6条。

3.3 第二次面板裂缝普查情况

2018年8月22日—9月15日，进行了第二次面板裂缝普查，发现面板裂缝138条，总长度为1414.2m，其中最大缝宽0.3mm，最小缝宽0.1mm，横向贯通裂缝101条，面板裂缝分布情况见图1。

4 裂缝分布情况分析

影响面板裂缝产生的原因众多，如施工工艺、混凝土质量、坝体沉降、环境、养护情况等，但对以上两次面板裂缝检查结果进行分析统计后，无法直观得出裂缝发展与混凝土质量、环境、养护情况存在的相关性，以下仅从面板浇筑时间延长和浇筑序列方面进行裂缝发展的讨论。

图1 面板裂缝分布（2018年9月15日）

4.1 面板浇筑时间与裂缝发展关系

一期面板浇筑于5月28日完成，从浇筑完成后的25天完成首次裂缝普查，检查裂缝数量43条，总长188.4m；延后85天后完成第二次裂缝普查，检查裂缝数量138条，总长1414.2m。第二次普查裂缝数量较第一次增长95条，增长率为220.9%；总长度较第一次增长1225.8m，增长率为650.6%；贯通缝增加95条，增长率为1583.3%。根据统计分析，面板裂缝发展随面板浇筑时间的延长呈增多趋势，且增长较为明显。两次裂缝统计分析情况见表2。

表2 两次裂缝分析统计

4.2 浇筑序列与裂缝发展关系

面板施工采用跳仓浇筑的施工工艺，即先浇筑奇数仓（从一期面板中间部位的35号面板开始），后进行偶数仓面板浇筑。由此导致Ⅰ序仓无两侧约束，自由度大；Ⅱ序仓两侧的Ⅰ序仓已浇筑完成，对其形成了约束，自由度小。根据第二次面板裂缝统计数据，Ⅰ序仓裂缝19条，而Ⅱ序仓裂缝119条，相差悬殊。具体1序、2序面板所分布的裂缝统计情况见表3。

表3 Ⅰ序、Ⅱ序面板裂缝统计

根据Ⅰ序面板和Ⅱ序面板的特点，及裂缝统计情况，Ⅰ序面板呈自由状态，左右无约束，而Ⅱ序面板将受Ⅰ序面板的约束，且由于Ⅱ序面板浇筑过程中，相邻的Ⅰ序面板混凝土强度已达到80%以上，在挤压约束下，便更容易产生裂缝。

5 面板裂缝处理

5.1 裂缝处理原则

阿尔塔什水利枢纽工程地处寒冷区，坝基覆盖层较厚，地震烈度高，一期面板均在上游防渗补强土料保护范围内，针对裂缝发展的不同程度，提出处理标准及措施如下:

a.面板裂缝处理需满足表面封闭、防渗、混凝土补强要求。

b.缝宽小于0.15mm，进行表面封闭处理，采用涂刷高性能环氧胶泥进行涂层封闭处理。

c.缝宽不小于0.1mm、小于0.15mm，缝长大于6m，进行内部灌浆、表层封闭处理，采用高性能改性环氧灌浆材料进行化学灌浆，后涂刷高性能环氧胶泥进行涂层封闭处理。

d.缝宽不小于0.15mm，进行内部灌浆、表层封闭处理，采用高性能改性环氧灌浆材料进行化学灌浆，后涂刷高性能环氧胶泥进行涂层封闭处理。

5.2 裂缝处理检查与结论

面板裂缝处理后进行压水检测及抽芯检测。压水检查可在灌浆结束28天后进行，压水检测压力为0.3MPa，压水检测合格标准为透水率不大于0.1Lu。灌浆结束28天以后可以进行抽芯检查，结合裂缝的深度、开合度及灌浆压力，裂缝描述资料、灌注量等现场实际情况，进行选缝取芯后再综合评定。

灌后压水试验检测表明灌浆效果良好；经抽芯取样，检查孔岩芯完整，裂隙中有环氧材料填充，处理后面板质量满足相关要求。

6 结 语

阿尔塔什大坝工程一期面板浇筑时间选择在3—5月，该时期处于低温季节，昼夜温差较小，可以尽量避免环境对面板裂缝造成较大的影响。对一期面板浇筑完成后两次面板裂缝普查结果，采用统计分析的方法探讨裂缝发展规律，形成了初步的结论。同时，结合现场裂缝实际情况与相关工程裂缝处理原则，对阿尔塔什面板裂缝提出处理原则，经试验检测处理效果较好。通过进一步的分析与总结，可对后续面板裂缝防控、面板施工工艺优化等方面提供参考。