大坝裂缝观察探讨分析

摘要：大坝裂缝在国内外都是普遍存征的问题,它往往威胁工程及下游安全、降低工程效益、直接影响国民经济,因而土坝裂缝问题迫切需要研究解决。

关键词：水电站 大坝 裂缝

中图分类号：[F235.3]文献标识码A

1、工程概况

戈兰滩水电站始建于2003年，于2009年3月31日通过工程竣工验收。其中大坝标由闽江局承建，该大坝是碾压混凝土重力坝。2006年1月15日截流，8月底完成坝基、厂房基础开挖，2008年6月30日完成大坝混凝土浇筑，砼125万m3。

2006年10月，主河床坝段建基面覆盖一层常态砼（9－11#坝段）和一层碾压砼（9#坝段大部）后，流域遭遇长时间暴雨，且上游相邻枢纽溃堰，致使10月10日戈兰滩围堰前水位达到409.94M ，接近二十年一遇超标准洪水。为保下游人民生命财产以及安全工程，防汛指挥部研究决定启动防讯紧急预案，扒开下游围堰对基坑充水，保住了上游围堰。

2、大坝裂缝的发现与处理措施

根据以往经验，在基坑充水后，即非常重视其对工程的影响。 2006年11月10日基坑漏水和充水基本抢排干净，经部分冲洗即于11月12日监理、业主、施工单位和设代四方联合进行讯后检查，发现大坝混凝土出现4条裂缝。随基础的清理又进行数次检查，厂房处未见裂缝出现，期间同步查看了防汛指挥部洪水过程的记录和建基面验收记录、浇筑记录、通水冷却记录，截止12月28日共发现大坝裂缝13条。通过咨询专家现场咨询、指挥长主持召开“研究裂缝处理技术”专题会议，对劈头缝等两条裂缝超声波钻探分析，汇集各方意见最后做出设计处理方案即“并缝钢筋”和“化学灌浆”，并尽快组织施工，以便尽早覆盖上层混凝土，避免再出现裂缝和已有裂缝的继续发展。

3、裂缝成因初步探讨

3.1监理召开参建四方裂缝分析会，试图分析探讨裂缝产生的原因。最终主要集中在以下几方面：

3.1.1洪水过程时基坑充水冷击引起裂缝产生。从9-IV监测资料看，砼的最高温升出现在砼浇筑后17-32小时之间，而11-IV是在砼浇筑后约24小时后过水的，此时冷热相击。

3.1.2集水井四角应力集中，引起裂缝。

3.1.3从块间结构缝和施工缝张开较大看，认为砼薄层大块干缩，（ 10#－2与10#－3、10#－ 3与10#－4、10#－4与11#－4之间的缝）。

3.1.4对于2006年11月14日发生地震以及灌浆影响是否有关。

地震约发生在24日零点；10#－4裂缝是11月24日4时灌浆结束后当天上午才发现10#－4裂缝；而11#－4裂缝是11月24日下午该块开灌前已经发现该块裂缝。所以也不能下定论。地震是偶然事件，但裂缝确是在地震之后出现的，也可能是巧合，因无充分的数据，不好下结论。裂缝的产生可能与地震有一定的关系。

3.1.5是否与地质构造或砼质量有关。

3.1.6其它原因。

3.2参考资料：

由朱佰芳提序并审稿的《水工砼的温控与防裂》一书，是一本在丹江口、葛州坝、万安、隔河崖等一系列工程实际调查，大模型试验基础上，以水科院、武水、长科院、丹江口工程局专家组成的《温控防裂科研组》历时十年的科研成果，对分析戈兰滩坝体裂缝有很好的借鉴作用。

3.3初步探讨：

3.3.19#－2～9#－4系9月12日浇筑的碾压砼，到10月10日夜里基坑充水时已有28天龄期，碾压砼发热量较低，加之通水冷却，砼抗拉强度已经较高，所以9#－2未见裂缝出现，仅9#－3和9＃－4出现（1）和（12）短小裂缝。这与资料介绍的砼裂缝“龄期6～20天发生的表面裂缝占总数的90%以上是吻合的。

9#－3和9＃－4出现（3）和（13）短小裂缝系10月4日收仓的条带常态砼，其龄期恰好是6天，抗拉强度低，是充水冷击后出现的。

3.3.29#－1、10#－1、10#－2是9月27日～10月4日期间浇筑收仓的常态砼,其龄期恰好在6～13天之间，此时砼抗拉强度较低，而弹模已相当高，“当暴露的坝块遇到外界气温骤降袭击，其相邻的内部仍具有相当高的温度，内部热胀的砼约束了表层剧冷砼的自由收缩变形，由于时间短，加荷速度快，砼徐变性能不能发挥作用，约束程度接近100%”这似应为（4）劈头缝与（7）和（10）缝的成因。加之“具有孔口或形状突变的坝快，最容易产生表面裂缝”，集水井三个角出现的（2）、（5）、（6）也似应是此原因。

3.3.310#－4、11#－4的（8）、（9）、（11）裂缝是11月24日及以后发现的，裂缝通仓且深达基础岩石。基坑充水冷击时砼仅2～5天龄期，“5天龄期不易出现裂缝”，裂缝发现时砼已有46～49天龄期。与其它裂缝不同似应属基础贯穿裂缝。

资料介绍“由于砼浇筑温度高，加上砼水化热温升，形成砼的最高温度，当降到施工期的最低温度或降到水库运行期的稳定温度时，即产生基础温差。由于这种均匀降温产生的温度应力，当其大于砼抗拉强度时，就将产生砼裂缝，这种裂缝是砼的变形受外界约束而发生的，所以它整个断面均受拉应力，一旦发生，就形成贯穿性裂缝。”

洪水淤死冷却水管，无法通水。

资料介绍坝块裂隙的多少与浇筑块的大小成正向比例关20-25m宽的坝块通常出现2条裂缝。（8）、（9）、（10）裂缝所处坝块面积均为20m*23m

从建基面验收资料看，由于安山岩系块状坚硬火成岩，开挖控制难以非常理想，浇筑后起伏较大。10#－4极限高差0.88m（346.69—347.57）, 11#－4甚至达到1.31m(346.40—347.71)。厚度不均，收缩不一，易从薄弱处张开。现场可见坝段间结构缝和坝块间施工缝均有2—3mm的张开。

10#－4、11#－4裂缝与基岩走向、地震波低速带方向大致平行。在岩石物理力学指标变化的附近，若砼存在薄弱条带，也易在该处张开。

以上几个情况，基础温差是主要原因，其余为诱因，综合作用似应为10#－4、11#－4裂缝产生的原因。

4 、防裂措施

避免裂缝今后再次频繁出现和防止已有裂缝发展是下步应当考虑解决的问题，不但可以保证砼乃至大坝质量安全，对进度也有促进和保障作用，还可达到节约投资的根本效果。

4.1 碾压砼宜均匀连系上升

根据已有经验，坝体砼在浇筑6天后才会出现裂缝，5天内砼一般不出现裂缝。所以，监理应进一步控制，施工单位加强管理，统筹安排，合理调度，一经开仓，既要保证碾压层间间歇时间不宜超过6天。及时将薄层覆盖成厚度比较大的坝体，加之侧面保护，避免受温度连续骤降影响。

4.2 提高砼质量

从原材料、砼拌和到浇捣碾压全过程进一步严密控制，不但要满足规范要求，还应尽量做到均匀稳定，使变异系数Cv和均方差S要小。特别是仓面振捣应加强，浇筑宜加速，并规范振捣工艺，不得漏振，避免出现砼薄弱区域和条带。

4.3做好温控工作

控制砼的拌和、运输和入仓温度，适时通水冷却，注意中后期通水冷却。面应及时覆盖或加以保护，不得长期暴露。

4.4建基面宜开挖平整，砼收仓时仓面也应平整，避免错台、突变，引起后浇砼的开裂。

4.5孔洞口应做好附加筋布设，抵抗应力集中。

5、结语

通过按照设计方案精心施工和严格监理，大坝裂缝得以完善处理，大坝砼转入正常施工。以上是在归纳多方面意见的前提下所作的粗浅判断，供同行借鉴和参与讨论。