1.工程概況
云峰水電站位于吉林省集安市境內(nèi)。是一座以發(fā)電為主，具有綜合效益的混合式開發(fā)電站。大壩為混凝土寬縫重力壩，由擋水壩段和溢流壩段兩部分組成。最大壩高113.75m，壩頂長828m，上游壩坡1:0.20，下游壩坡1:0.63，壩頂高程321.75m。大壩由55個壩段組成，編號自左向右排列。大壩所在地屬大陸性氣候，年內(nèi)氣溫變化較大，冬季極端氣溫-42.0℃，夏季極端最高氣溫39.5℃，年平均氣溫6.3℃，壩面混凝土所處環(huán)境一年內(nèi)日照頻次多，正負溫度交替頻繁。
2002年3月對擋水壩段下游壩面進行加固補強，施工方法是將擋水壩段壩面混凝土用無聲破碎劑開挖鑿除60cm后，再補澆60cm厚的鋼筋混凝土?；炷猎O(shè)計標號為C20F200，補強混凝土均為大面積薄層受基礎(chǔ)約束的混凝土，而且基礎(chǔ)老混凝土彈性模量均很高，基礎(chǔ)約束力大?；焓讲捎没Ｍ▊}連續(xù)澆筑，混凝土板長70～80米，寬12～18米，養(yǎng)護方法采用長流水邊施工邊養(yǎng)護，養(yǎng)護期28天。新老混凝土連接采用垂直壩面插入Ⅱ級Φ22鋼筋，間距3.0m*1.5m梅花型布置，錨固深度2.5m，外露40cm，鋼筋網(wǎng)用Ⅱ級Φ16鋼筋綁扎連接，縱橫間距25cm。鋼筋保護層厚度20cm。
2.裂縫原因分析
2.1裂縫調(diào)查
2002年7月19日對第一塊混凝土55#壩段開使?jié)仓?天后底部先澆的混凝土開始裂縫，初步認定為溫度裂縫，并針對裂縫做了大量細致的工作，以施工工藝和原材料降溫等措施。而后，澆筑第二個壩段53#壩段時，裂縫仍然存在，經(jīng)過同甲方和監(jiān)理共同協(xié)商，在澆筑的第四個壩段54#壩段加進口防裂纖維，以及在第五個壩段10#壩段加國產(chǎn)防裂纖維，在這期間還做了許多溫控措施，如給拌和站料斗加防雨防曬棚，給粗骨料堆灑水降溫，拌合水采用水庫深部冷水（10℃左右），以降低混凝土的出機口溫度，結(jié)果裂縫仍然較多，效果并不顯著。
2002年先后對55#、56#、53#、54#、10#、12#、9#壩段混凝土澆筑后出現(xiàn)的裂縫進行了調(diào)查統(tǒng)計，結(jié)果見下表1
根據(jù)調(diào)查，裂縫密度以54#、53#壩段最大，依次為12#、9#、55#、56#、10#壩段，除水平裂縫外個別壩段還出現(xiàn)1～2條不規(guī)則的豎向裂縫，豎向裂縫長度為0.5～2m不等。所有裂縫寬度均在0.4mm以下。
2.2裂縫原因分析
2.2.1溫度
同監(jiān)理和甲方進一步研究，認為裂縫是澆筑溫度導致的可能性較大，而后澆筑的12#壩段時，正是9月下旬，氣溫、混凝土的出機口溫度、入倉溫度都很理想，可裂縫仍然存在。另外，還有一種溫度裂縫是由于混凝土內(nèi)外溫差引起的，例如混凝土遭受寒潮侵襲、夏天混凝土經(jīng)陽光暴曬后突然下雨、氣溫晝夜溫差大，都會使混凝土內(nèi)部與表層產(chǎn)生很大溫差，混凝土表層溫度下降，而內(nèi)部溫度基本不降，這樣內(nèi)部混凝土對表層混凝土起約束作用，同樣會導致溫度裂縫。
2.2.2粉煤灰
在9#壩段澆筑時，考慮到摻粉煤灰混凝土早期強度低的原因，所以分別做了4個不同配比試驗，為提高混凝土的早期強度，其中選用了兩個不摻粉煤灰的配比，幾天后已發(fā)現(xiàn)底部摻粉煤灰的混凝土有裂縫，不摻粉煤灰中上部也發(fā)現(xiàn)裂縫。實驗證明在本工程中摻與不摻粉煤灰的混凝土對裂縫影響區(qū)別不大，不是影響裂縫的主要因素，相反，混凝土中摻入一定量粉煤灰可起到降低水泥水化熱，節(jié)約水泥用量的作用。
2.2.3水泥
水泥熟料中少量的Mgo在混凝土硬化后期緩慢水化產(chǎn)生的微膨脹作用，可以起到補償混凝土后期降溫階段的體積收縮，而并不破壞混凝土結(jié)構(gòu)，從而起到減少或避免混凝土裂縫的作用。本工程混凝土采用的是撫順水泥廠生產(chǎn)的中熱大壩525 #水泥，該水泥中的Mgo含量較高（國標規(guī)定的允許范圍內(nèi)），從而起到了微膨脹的作用，對防止裂縫有較好的作用。
2.2.4滑模
滑模主體為桁架式鋼結(jié)構(gòu)，規(guī)格為15 m *1.25 m *1.25m，自重3噸，再加上滑模上的施工人員和施工器具、滑模在爬升時的沖擊力，重量之大可想而知。因此滑模對混凝土有一個較大的側(cè)壓力，滑模在上升過程中與混凝土之間必將產(chǎn)生很大的摩擦力，難免對混凝土造成拉傷，混凝土受拉，而此時粉煤灰混凝土的早期強度增長緩慢，抗拉強度很低，混凝土在硬化過程中產(chǎn)生裂縫，這樣給混凝土防裂帶來不利影響。
2.2.5養(yǎng)護及保溫
2.2.5.1養(yǎng)護
充分養(yǎng)護是保證混凝土強度等性能正常發(fā)展和防止干縮裂縫的重要措施，混凝土澆筑完畢后，應(yīng)及時灑水養(yǎng)護以保持混凝土表面經(jīng)常濕潤，一般澆筑完畢后12～18h內(nèi)即開始養(yǎng)護，養(yǎng)護期最不少于14天。2002年本工程混凝土采用鋼管鉆孔噴水長流水養(yǎng)護，養(yǎng)護期為28天。
2.2.5.2保溫
值得注意的是在養(yǎng)護的同時，混凝土表面沒有進行保溫覆蓋，由于大壩所在地屬大陸性氣候，年內(nèi)氣溫、晝夜溫差變化較大（見表2），溫度裂縫多發(fā)生在大體積混凝土表面或溫差變化較大地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)中?；炷翝仓?，在硬化過程中，水泥水化產(chǎn)生大量的水化熱，由于混凝土的體積較大，大量的水化熱聚集在混凝土內(nèi)部而不易散發(fā)，導致內(nèi)部溫度急劇上升，而混凝土表面散熱較快，這樣就形成內(nèi)外的較大的溫差，較大的溫差造成內(nèi)部與外部熱脹冷縮的程度不同，使混凝土表面產(chǎn)生一定的拉應(yīng)力。實踐證明當混凝土本身溫差達到25℃～26℃時，混凝土內(nèi)便會產(chǎn)生大致10Mpa左右的拉應(yīng)力，而一般的混凝土抗拉強度遠遠小于此值。當拉應(yīng)力超過混凝土的抗拉強度時，混凝土表面就會產(chǎn)生裂縫，這種裂縫多發(fā)生在混凝土施工中后期。在混凝土施工當中溫差變化較大，或者混凝土受到寒潮襲擊等，會導致混凝土表面溫度急劇下降，而產(chǎn)生收縮，表面收縮的混凝土受內(nèi)部混凝土的約束，將產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。云峰大壩補強混凝土施工時，倉面氣溫的平均溫差為17.4℃，最大溫差可達24℃。氣溫的變化將會使混凝土將產(chǎn)生的表面溫度應(yīng)力，如果新澆筑壩面不采取保溫措施任其暴露于空氣當中，完全可能產(chǎn)生早期裂縫。筆者認為這是影響混凝土裂縫的主要原因。
2.2.5.3早期拆模
混凝土中摻粉煤灰影響早期強度，混凝土的早期強度增長緩慢，致使混凝土的早期抗拉強度偏小，又滑模的施工特點是變相的拆模過早，新澆筑早期拆模，在表面引起很大的拉應(yīng)力，出現(xiàn)“溫度沖擊”現(xiàn)象。在混凝土澆筑初期，由于水化熱的散發(fā)，表面引起相當大的拉應(yīng)力，此時表面溫度亦較氣溫為高，此時拆除模板，混凝土脫模后還沒有完全硬化，使混凝土過早的暴露在空氣當中，表面溫度驟降，必然引起溫度梯度，從而在表面附加一拉應(yīng)力，與水化熱應(yīng)力迭加，再加上混凝土干縮，表面的拉應(yīng)力達到很大的數(shù)值，就有導致裂縫的危險，但如果在拆除模板后及時在表面覆蓋一輕型保溫材料，對于防止混凝土表面產(chǎn)生過大的拉應(yīng)力，具有顯著的效果。
2.2.6壩體自身變形
云峰大壩體自身變形方向是水平方向移動向下游，因此容易在下游壩面形成表面張力使混凝土形成裂縫。2002年混凝土澆筑期最大變形量8.05mm(出現(xiàn)在36#壩段)，其中各施工壩段最大變形量如下表3。
結(jié)論：通過以上幾點原因分析，認為影響本工程混凝土裂縫主要有以下三點原因，一是氣溫溫差大，混凝土表面沒能及時保溫覆蓋；二是混凝土澆筑溫度沒能得到較好控制；三是滑模與混凝土之間有較大的摩擦力。
3.裂縫防治措施
通過對本工程影響混凝土裂縫主要因素的分析和認識，2003年混凝土澆筑開始，針對混凝土裂縫制定和實施了一系列的混凝土防裂措施。
3.1養(yǎng)護保溫
2003年在混凝土澆筑過程中，采取邊澆筑邊養(yǎng)護保溫的施工方法，混凝土表面繼續(xù)采用長流水養(yǎng)護，表面保溫采用Φ6.5鋼筋橫向固定于壩面兩側(cè)滑模軌道錨筋上，每3米高程一道，上掛塑料薄膜和3cm厚的保溫草簾，形成了塑料大棚形式。內(nèi)層的塑料薄膜起保水作用，外層的保溫草簾起保溫防曬作用。從而防止了混凝土因干縮變形和溫度驟降、晝夜溫差大而使混凝土裂縫的不利影響。
當年澆筑的混凝土在越冬之前，用4～6cm厚新的保溫草簾再重新加以覆蓋，對于防止裂縫的進一步發(fā)展起到良好作用。
3.2滑模改造和施工工藝
3.2.1混凝土滑模改用不同直徑的輥輪：上部輥輪直徑大于下部輥輪直徑。以減少滑模與混凝土之間的摩擦力。
3.2.2混凝土澆筑時，在滑模面板側(cè)鋪貼塑料薄膜，采用上鋪下撕的方法，滑模在爬升的過程中形成滑模與塑料薄膜之間的直接摩擦，從而使滑模與混凝土之間的摩擦力大大降低。見滑模施工示意圖。
3.3混凝土澆筑溫度控制
3.3.1原材料
為降低原材料溫度，料倉加防曬棚，骨料堆安噴霧裝置。拌和水采用水庫深部冷水（10℃左右），以降低混凝土的出機口溫度。
3.3.2運輸
混凝土罐車穿保溫隔熱衣，混凝土下料溜桶采用塑料薄膜和塑料編織袋覆蓋，以防止混凝土在下料過程當中水份蒸發(fā)和陽光暴曬混凝土升溫。
3.3.3倉號
對氣溫進行24h觀測，在高溫期對混凝土澆筑倉號進行噴霧降溫，倉號搭設(shè)防曬棚，對將要澆筑的建基面噴水，以保持在潤濕狀態(tài)。
3.4混凝土澆筑
?。?）滑模提升速度嚴格按施工規(guī)范進行，不能過快或過慢。
?。?） 進一步加強混凝土在倉面的二次拌和，嚴格控制骨料分離現(xiàn)象。
?。?）在滿足卸料和平倉的前提下，在設(shè)計范圍內(nèi)盡可能減小混凝土坍落度，以提高混凝土的早期強度，防止混凝土坍塌形成拉裂縫。
?。?）混凝土澆筑期間，施工人員現(xiàn)場交接班和用餐時間不停工，絕對保證混凝土澆筑的連續(xù)性。
?。?）混凝土振搗平倉嚴格按規(guī)范進行，不允許漏振和過振。
?。?）罐車交接班時，在裝入混凝土之前必須將車內(nèi)的刷罐水倒凈，以避免混凝土水灰比增大。
3.5雨季施工
下雨之前，在混凝土倉號以上3～5m處壩面上安裝一道“V”型截水槽,將雨水引至倉面以外。截水槽用木板加塑料薄膜制成，與壩面間的連接和密封用1：1水泥砂漿粘接聯(lián)接。倉面和已經(jīng)出模的混凝土用掛在抹面臺車的塑料薄膜覆蓋8m～10m長。進入倉面的少量積水，人工用小勺舀除。
4.措施實施效果
由2002年與2003年混凝土裂縫調(diào)查統(tǒng)計對比表(表3)來看，混凝土裂縫大大減少，各壩段混凝土裂縫的平均條數(shù)由去年的23條減至13條,其中裂縫最少的一個壩段裂縫數(shù)僅有5條，且豎向裂縫也基本杜絕。實踐證明混凝土防裂措施行之有效，從而改善了混凝土的外觀質(zhì)量，受到業(yè)主和監(jiān)理的好評，取得了良好的社會效益。并為以后工程的混凝土施工積累了經(jīng)驗。
5.結(jié)語
裂縫影響了混凝土的外觀，破壞了混凝土的整體性，所以防止裂縫是混凝土施工中非常重要的工作，混凝土裂縫的產(chǎn)生是多方面原因共同作用的結(jié)果，實際施工中應(yīng)做具體的分析。同時，還要到實際中去了解現(xiàn)場情況，發(fā)現(xiàn)問題，及時認真仔細分析研究解決的措施和辦法，以保證工程質(zhì)量。
參考文獻：
龔召熊·水工混凝土的溫控與防裂·中國水利出版社·1999
趙彥波·淺談混凝土的施工溫度與裂縫
其他有關(guān)參考文獻：
因此，就裂縫問題，專門走訪了曾經(jīng)干過類似工程的技術(shù)人員以及與之有關(guān)人員
1. 11月17日，分局鄭高工、邊工。
2. 11月18日，原分局總工（曾經(jīng)施工過云峰大壩溢流壩面）。
3. 11月19日，一分局裴總（曾是大黑汀項目部總工）。并參觀了豐滿大壩的上下游補強工程。
4. 11月20日，東勘院楊主任、李艷萍、王曉麗。
5. 11月21日，撫順水泥廠趙經(jīng)理、揚處長、李總、仝處長、張主任。
討論達成以下幾點共識：
（1）老壩面對新混凝土的約束；
（2）新澆混凝土的收縮變形；
（3）添加粉煤灰后，加大混凝土收縮變形；
（4）外加劑質(zhì)量影響；
（5）晝夜溫差大。
二、擬采用措施：
（1）加膨脹劑；
（2）減少或不加粉煤灰；
混凝土中摻入粉煤灰可降低早期強度，增加混凝土的收縮。由于表面沒有保溫的措施，水化熱散失速度快，能不同強度的直接受到氣溫的激烈變化影響，在混凝土抗拉強度未充分達到前，受溫度作用而發(fā)生早期裂縫，這種可能性是存在的。
9#壩段澆筑時得到初步的證實（不摻粉煤灰），裂縫減少，有一定效果，但仍有裂縫。其中原因分析為：混凝土在澆筑的過程當中，不是對已澆筑完的下部混凝土進行覆蓋保溫，而是將整個壩段通體澆筑完后（歷時10多天），才進行覆蓋保溫。當時氣溫較低，加之覆蓋保溫不及時，引起溫度應(yīng)力，產(chǎn)生裂縫。
?。?）同一車混凝土在機口做含氣量試驗，到倉面再做一次，偏差是否增大，是否影響混凝土的早期強度；
混凝土中含氣量的大小將直接影響混凝土的強度，為檢驗外加劑的質(zhì)量是否穩(wěn)定，加強現(xiàn)場的混凝土含氣量測定，將含氣量控制在設(shè)計范圍內(nèi)，以提高混凝土的質(zhì)量。
（4）澆筑后混凝土達到一定強度馬上進行覆蓋養(yǎng)生；
由于氣溫的變化混凝土將產(chǎn)生的表面溫度應(yīng)力，如果新澆筑壩面不采取溫控措施任其暴曬，完全可能產(chǎn)生早期裂縫。加之混凝土中摻粉煤灰影響早期強度又變相的拆模過早，使混凝土過早的暴露在空氣當中，混凝土的早期強度增長緩慢。
為防止氣溫的變化和溫度驟降而引起的表面溫度應(yīng)力，澆筑后混凝土馬上進行覆蓋養(yǎng)生，從而也避免了因晝夜溫差大而引起的表面溫度應(yīng)力。
（5）避免拆模過早
由于拆模時間早，混凝土脫模后還沒有完全硬化，加之又澆筑在斜面上，脫模后的混凝土仍是處在塑性狀態(tài)，受重力的影響，有向下運動的趨勢，混凝土受拉，而此時混凝土的早期強度增長緩慢，抗拉強度很低，混凝土在硬化過程中產(chǎn)生裂縫。
56#壩段雖采用支散模板澆筑，但由于拆模時間早，還是產(chǎn)生裂縫。
建議：為避免拆模過早，在某一壩面用散模板澆筑10米左右（試驗塊）高，待1～2天早期強度上來以后再拆模，拆模后立即用草袋覆蓋，然后灑水養(yǎng)護，養(yǎng)護水溫不能太低，一般在23℃以上，與混凝土內(nèi)部溫度越接近越好，避免內(nèi)處溫差過大對混凝土的防裂不利。但施工水平一定要高，否則混凝土澆注質(zhì)量將很難保證，如出現(xiàn)麻面、狗洞等。
?。?）進一步加強各項施工工藝；
各項施工工藝：
1、壩面撒水潤濕；
2、 滑模同步上升；
3、選用合理的施工配合比；
4、坍落度加強控制；
5、加強溫度控制，高溫季節(jié)應(yīng)給運輸設(shè)備加以保溫；
6、檢查壩面漏水部位，及時處理；
7、 在滑模后拖8～10米的塑料薄模；（關(guān)門山工程）
8、 當年澆筑完的混凝土越冬之前用草簾加以覆蓋。
各種原因：
1、配合比
2、養(yǎng)護水
3、坍落度
4、雨天施工
5、澆筑溫度
6、建基面不平整
7、混凝土保護層厚度
8、 超挖厚度較大
9、壩面漏水
10、壩面有?？p
11、水泥收縮
12、整體滑上來，沒有分縫
13、摻用粉煤灰，減少收縮強度發(fā)展緩慢，早期抗拉強度低，是不利于抗裂的，摻粉煤灰對裂縫如何還需進一步研究
14、溫度驟降。
另外還懷疑是滑模在滑動時對混凝土的拉傷而形成的裂縫，故在56#壩段采用支散模板澆筑，但其結(jié)果還是不理想。
