浅谈三峡三期工程大坝混凝土裂缝的预防与控制

Ｎｏ．４　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　２０ｏ６　ＧＥＺＨＯＵＢＡＧＲＯＵＰＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　￣ｒｉｄＮｏ．８Ｏ　浅谈三峡三期工程大坝混凝土裂缝的预防与控制　周建华，滕东海，张红兵　摘要根据三峡三期工程施工特点，结合工程实践，对大体积混凝土在施工过程中如何防止产生温度裂缝　进行研究和探讨，进而有针对性地采取一系列措施予以防范，效果明显，值得其他工程借鉴和参考。　关键词三峡三期工程大坝裂缝预防与控制　１　工程概况　节均有多达４—６次的气温骤降现象。在这样恶劣　气候条件下，冬、春、秋三季必须加强混凝土表面保　三峡三期右岸大坝为混凝土重力坝，包括右厂　温，夏季则要严格控制混凝土温度上升。　排坝段、右厂ｌ５—２Ｏ号坝段、安ＩＩＩ坝段、右厂２ｌ　－２６号坝段、右非１—７号坝段，坝顶高程１８５ｍ，　３　混凝土温控防裂管理措施　最低建基面高程３０ｍ，最大坝高１５５ｍ，挡水前缘轴　３．１建立自上而下的温控监控体系　线长６６５ｍ，最大坝宽１１８ｍ，设有两条纵缝，最大块　由温控资深专家和温控经验丰富人员组成温　体５２．５ｍ×２５ｍ，混凝土量４００多万ｍ　。　控工作小组，以指导、协调、监督温控混凝土施工。　２温控难点及特点　通过温控小组每周的温控例会，对每周温控检测成　果进行分析和研究，形成一个自上而下的检查、监　控制和减少混凝土内外温差，使大体积混凝土　控体系，大大加强了管理力度，掌握温控工作的主　内外形成一个稳定、均匀的温度场，是防止混凝土　动权，使温控工作始终保持受控状态。　产生温度裂缝的关键。　３．２　实行天气、温度控制、间歇期控制三项预警制度　２．１温控要求高　（１）天气预警。主要包括三个方面：高温与气　坝体内部最高温度控制：三峡大坝块体分块较　温骤降预警、降雨预警、雷电大风预警。三峡总公司　大，最大块体５２．５ｍ×２５ｍ。混凝土内部设计允许　气象预报中心开通了天气预报短信服务，每天向业　最高温度冬季为２４—２７　ｃ【＝，夏季为３５—３７　ｃ【＝，基础　主、施工、监理有关人员发布气象信息，根据天气情　强约束区和长间歇期面相应加严１—２ｃ【＝。　况以科学合理的安排生产，提高混凝土施工质量。　块体上下层温差控制：当下层混凝土龄期超过　（２）温度预警。主要包括三个方面：人仓温度　２８ｄ成为老混凝土时，其上层混凝土应控制上、下　预警、浇筑温度预警、混凝土内部温度预警。当入　层温差，对连续上升坝体且高度大于０．５Ｌ（浇筑块　仓温度偏高预警时，拌和楼应采取措施延长骨料风　长边尺寸）时，允许老混凝土面上下各Ｌ／４范围内　冷时间，降低出机口温度，给运输皮带降温等综合　上层最高平均温度与新混凝土开始浇筑下层实际　措施控制入仓温度；当浇筑温度偏高预警时，仓内　平均温度之差为ｌ７　ｃ【＝；浇筑块侧面长期暴露时，或　应及时覆盖保温被，启动喷雾设施，加快坯层覆盏　上层混凝土高度小于Ｏ．５Ｌ或非连续上升时应加严　等综合措施控制浇筑温度；当混凝土内部初期水化　上下层温差控制。　热温升接近设计允许最高温度时，应及时加大通水　２．２气候条件恶劣　流量，降低供水温度，加强仓面养护等综合措施防　三峡具有季节变化显著、昼夜温差大、气温骤降　止坝体超温。　频繁等气候特点，冬季极端最低气温零下９．８￣Ｃ，夏　（３）层间间歇期预警。低温季节大坝甲块按　季极端最高气温达４３．９￣Ｃ，除冬夏季节之外，其他季　７ｄ预警，乙、丙块按ｌＯｄ预警。通过控制层间间歇　６Ｏ　维普资讯 http://www.cqvip.com

２００６年１２月第４期　葛洲坝集团科技　总第８Ｏ期　期，可以合理调配资源，使坝体整体连续均衡上升。　适当的间歇期既有利于浇筑块散热，同时可以减少　受气温骤降袭击的机会，控制相邻坝块的高程，防　止接缝灌浆时纵缝难以张开。　３．３推行“个性化”冷却通水方案　对于高标号（Ｒ２５０以上）、高流态（坍落度大　于１２—１４ｅｒａ）、高升层（２．５ｍ以上）混凝土，在冷　却水管布置和通水流量上推行“个性化”方案，即　冷却水管采用１ｍ×１ＩＴＩ（水平间距×竖直距离）加　密布置，通水流量在初期采用大流量（３５—４ＯＬ／　ｒａｉｎ），待最高温度出现后改成小流量（２Ｏ一２５Ｌ／　ａｒｉｎ）通水，不仅有效地控制了混凝土内部最高温　升，又防止混凝土冷却过快（＞１℃／ｄ）。　对于同仓位多标号混凝土，按标号分别单独布　置冷却水管，采取个性化通水方案，不仅有利于减　小混凝土内部温度分布梯度，还可以节约成本。　４　施工中采用的主要控制措施　４．１　混凝土原材料与配合比优化　右岸厂坝使用华新水泥厂和葛洲坝水泥厂中　热５２５号水泥，其３ｄ水化热为２０９—２１７Ｉ　ｋｇ，７ｄ　水化热为２７６—２８７　ｋＪ／ｋｇ，使用散装运输直接人罐，　水泥人罐温度不超过６Ｏ℃。粉煤灰则使用山东邹　县Ｉ级灰，需水量小于９１％，掺量按设计允许最大　值即大坝Ｃ１５内部混凝土掺量４０％；使用ＪＧ３、　ｚＢ一１Ａ等高效减水剂，其减水率均大于１８％以　上。通过上述优化，四级配大坝Ｃ１５内部混凝土　的用水量降低到了８６ｋｇ，水泥用量减至９４ｋｇ，粉煤　灰用量６３ｋｇ。　４．２混凝土机口温度控制　右岸厂坝由１５０系统和８４系统共４座拌和楼　供料，两系统均使用二次风冷和加冰拌和方式生产　预冷混凝土。设计中骨料在一次风冷料仓冷却至　８￣Ｃ左右，在二次风冷料仓（拌和楼上）冷却至１．５　一＋１．０￣Ｃ之间，冷却时间均为１ｈ左右，根据需要　可同时生产出机口７℃、１Ｏ℃、１４℃的混凝土。在　实际生产中，出机口温度合格率一般都控制在　９５％以上，但有时候混凝土出楼后会出现温度快速　回升现象，这主要是因为骨料没有冷透引起。对　此，现场一方面加强骨料人仓预冷时间的检查，一　方面实施了每班２次砸石测温检查，从而有效地控　制了骨料温度。　４．３入仓温度控制　人仓温度的控制重点是加强运输过程中遮阳　保温，并尽可能快速人仓。使用塔带机浇筑时，混　凝土直接从拌和楼经供料线运输入仓。由于三期　工程供料线最长达１　１００ｍ，为减少预冷混凝土在运　输途中的热量倒灌，在供料线棚顶粘贴聚乙烯苯板　等保温材料，并在供料皮带上方两侧增设橡皮裙边　以达到隔热保温目的；其次，在开仓前１０ｒａｉｎ，用皮　带运送冷水以降低皮带温度。上述措施使供料线　上的混凝土温度回升降低了１—２％１。使用门塔机　浇筑时，采用汽车运输。汽车离开拌和楼之前须拉　上遮阳篷，到达卸料点后汽车的等待时间一般不超　过Ｏ．５ｈ。超过１．Ｏｈ的须先检测温度，如已达到允　许的浇筑温度时则按废料处理，不得人仓；当混凝　土温度小于并接近允许值时，必须在仓内进行摊薄　处理。　４．４浇筑温度控制　（１）仓面保温。浇筑坯层振捣完毕后立即覆　盖保温被隔热、保温和防晒。三期工程采用３ｅｒａ　厚聚乙烯泡沫为内胆、防水布为外套的专用保温　被，其尺寸一般为１．２ｍ×３．０ｍ，根据仓内布料情　况可人工及时转移铺盖，操作方便，使用效果较好，　重复利用率高。实践表明，对面积较大的无钢筋或　少钢筋坝块，可在实施大面积或全仓隔热保温的情　况下，无需启用仓面喷雾等其他措施，即可确保浇　筑温度不超温。仓面保温要注意保温被接头的搭　接良好，除下料、振捣部位外的其他范围均应覆盖　良好，没有遗漏，并重点做好混凝土接头的覆盖保　温。该措施对夏季防雨也十分有利。　（２）仓面喷雾，降低仓面环境温度。根据实测　数据，当喷雾的雾化效果较好的情况下，可降低环　境温度５—６％１。对钢筋密集的仓位，喷雾则是首　选的温控措施。为了减少喷雾过程中多余的水人　仓，提高雾化效果，一般应保证喷雾的压力在ｌＯ一　１５ＭＰａ以上，喷雾管尽量设在模板外侧，当喷雾管　在仓内时，喷雾管下应设截水槽防止向仓内滴水。　（３）避开高温时段浇筑。夏季上午１０：００一下　午５：ｏｏ之间为高温时段，现场通常控制在下午５：　ｏｏ以后开仓，并集中人仓手段，加大混凝土人仓强　度，尽量在第二天上午１０：００之前收仓。　（４）优化资源配置，缩短层间覆盖时间。开仓　前根据仓面大小及设备人仓能力，在仓面设计中明　确使用台阶法或平浇法。一般仓面面积大于　５００ｍ　时采取台阶法，以确保层间覆盖时间。大坝　６１　维普资讯 http://www.cqvip.com

Ｎ０．４　Ｄｅｃｅｍｂｅｒ　２ｏｏ６　ＣＥＺＨＯＵＢＡＣＲＯＵＰＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＳｅｒｉａｌＮｏ．８０　钢管坝段等大仓浇筑时，通常配置两台振动臂并辅　以３—４个振动棒，以保证仓内振捣能力。当塔带　机入仓时，在条件许可的情况尽可能采用专楼双下　每年入秋后，在９月底ｌ０月初对外露面进行　施工期永久保温，其它季节浇的混凝土折模后立即　保温，保温材料必须满足混凝土表面等效放热系数　料口打料，以提高浇筑强度。　４．５间歇期控制　由于各种原因，实际施工中很难保证所有仓号　完全满足设计间歇期要求，个别仓号甚至超过　２８ｄ。在秋冬季节，大坝混凝土间歇期～般甲块控　制在ｌＯｄ以内，乙丙块控制在１４ｄ以内；在夏季，大　坝间歇期放宽到了１４ｄ。当个别仓号间歇期超过　２８ｄ时，其续浇的两层混凝土按基础约束区混凝土　标准从严控制。对计划长间歇面一般采取面层浇　筑（钢）纤维混凝土和布置限裂钢筋等措施，以提　高混凝土的抗裂性能。　４．６冷却通水　在大体积混凝土施工中，一般都埋有冷却水　管。低温季节且水温低于ｌ６℃时通江水，高温季　节则通制冷水。制冷水由专用的冷水厂供应，供应　干管采用橡塑材料保温，降低沿途温度回升，到达　仓面的进水温度控制在１Ｏ一１２ｃＣ以内，一般进水　温度与坝体内部温度温差不超过２５￣Ｃ。冷却水管　单根长度不宜超过２００—２５０ｍ，管口按Ａ、Ｂ编号，　进、出水每天换向一次。通水流量按１８～２５Ｌ／ｍｉｎ　控制。冷却通水从开仓后开始，基础约束区一般通　水１０～１５ｄ，脱离基础约束区一般通水７～ｌＯｄ，夏　季以坝体最高温度出现后再降低６—８＇Ｅ为宜，按　降幅小于等于１ｃＣ／ｄ控制。　混凝土经初期冷却通水后，受夏季高温天气的　影响，内部温度一般在２８—３０℃，进入冬季后，为　削减混凝土内外温差，大体积混凝土一般要进行中　期冷却通水。每年９月初开始对当年５—８月份浇　筑的混凝土、１Ｏ月初对当年４、９月份浇筑的混凝　土、１　１月初对当年１Ｏ月份浇筑地混凝土进行中期　冷却通水。中期通水应在１１月中旬结束为宜。通　水结束后坝体内部温度应控制在２Ｏ一２２℃。　４．７混凝土表面养护　养护是促进混凝土强度增长，防止发生干缩裂　缝的必要措施。混凝土收仓后１２ｈ之内，仓面应进　行洒水养护，连续养护至上层混凝土覆盖或不少于　混凝土的龄期。夏季高温天气，水分蒸发快，大面　积平面养护宜采用自控旋喷进行养护，并辅以人工　洒水相结合，立丽应采用流水养护。　４．８外露面保温　６２　的要求。保温分永久保温与临时保温两种，低温季　节混凝土立面一般拆模后及时跟进保温，混凝土浇　筑层面则在浇筑后４ｄ或冲毛之后保温；夏季对永　久外露面根据施工情况灵活安排，临时外露面及浇　筑层面５—９月一般不保温，当天气预报短期有气　温骤降时（如寒潮），提前一天对上游防渗层等重　点部位采取临时保温措施。大坝上游高程９８ｍ以　下及基础约束区范围永久外露面，外贴５．Ｏｃｍ的　聚乙烯苯板，其余有条件的部位均外贴３．Ｏｃｍ的　聚乙烯苯板；大坝下游永久外露面及需经历一个冬　季的钢管槽侧墙等部位临时外露面，外贴３．Ｏｃｍ　的聚乙烯苯板。进水口、排漂孔、排沙孔过流面等　异型部位，其保温设施后期必须拆除，采用表面喷　涂弹性聚原脂和孔口挂帘双重保温；孔洞、孔口、廊　道出口等部位采用保温被封堵；除此以外的其他外　露面，全部采用２～３ｃｍ的聚乙烯泡沫卷材进行保　温。聚乙烯苯板在大坝上游面１３５ｍ以下采用面　粘方式，其余部位采用点粘方式，聚苯乙烯板的导　热系数不大于０．０４２Ｗ／ｍ・Ｋ。　４．９施工仪埋与混凝土内部温度监测　为及时掌握混凝土内部温度的变化，对典型仓　号埋设了临时测温管或永久温度计，通过温度检测　可以有效地指导冷却通水，控制坝体温度，防止超　温和超冷。　５　结语　三峡右岸三期大坝历经三年日以继夜的艰苦　奋战，于２００６年５月２０日完成最后仓次的浇筑，　累计完成混凝土４００多万ｍ　。从２００４年到２００６　年，右岸三期大坝经过多次全方位的裂缝普查，均　未发现裂缝，得到了三峡工程质量专家组的　充分肯定和高度评价，被誉为“右岸大坝是一座没　有裂缝的混凝土重力坝，创造了世界奇迹”。　【作者简介】　周建华男　葛洲坝集团公司三峡工程施工指挥部常务副指挥长　工程师湖北宜昌４４３１３４　膘东海男　葛洲坝集团公司三峡工程施工指挥部高级工程师　湖北宜昌４４３１３４　张红兵男　葛洲坝集团公司三峡工程施工指挥部助理工程师　湖北宜昌４４３１３４