摘 要：黃河大河家水電站位于青海省民和縣官亭鎮與甘肅省積石山縣大河家鎮交界的黃河干流河段上，該電站泄洪閘溢流面設計為渥奇曲線，并且混凝土標號為C40，通過對黃河上游幾個類似電站調查發現，該類溢流面普遍都存在裂縫，后經裂縫處理基本能夠滿足電站蓄水要求，但裂縫處理的代價均較大，產生了工程預算之外的處理費用。本文就大河家水電站溢流面防裂技術進行研究，盡量減少裂縫的產生，為電站的建設把好質量關和效益關。關鍵詞：水電站；泄洪閘；溢流面；防裂技術　　1 工程概況　　大河家水電站是黃河龍羊峽―青銅峽河段水電開發規劃中的第12個梯級電站，上游約5.8km是正在建設的積石峽水電站，下游約11km是在建的炳靈水電站庫尾。大河家水電站工程屬三等中型工程，主要開發任務是發電。樞紐主要由河床式電站廠房、泄洪閘、左、右岸土石壩等建筑物組成。電站等別為三等中型工程，主要建筑物級別為3級，電站總裝機容量142MW。　　大河家水電站樞紐布置由左至右依次布置有左岸防滲墻、安裝間、電站廠房、導墻壩段、泄洪閘、右岸土石壩等建筑物。電站廠房為河床式廠房，主廠房前沿長度88.6m，上下游寬26m，安裝4臺GZ（928）-WP-700型燈泡貫流式水輪發電機組。大河家水電站泄水閘為3孔平底泄洪閘，布置于電站廠房右側的主河床上，由引渠段、閘室段、消力池段、尾渠段、鋼筋籠海漫段組成，全長約238m。　　2 溢流面混凝土裂縫成因分析　　眾所周知，混凝土的硬化過程，是水泥發生水化作用的過程。水泥水化伴隨發熱的化學反應，水化熱會使混凝土溫度升高，由水化熱引起的絕熱溫升可達三四十攝氏度。混凝土是不良導體，導熱系數很小。大體積混凝土內部溫度升高，散熱很慢，內外溫差和溫度梯度過大，引起脹縮不均，產生溫度應力。當溫度應力超過混凝土的抗裂能力時，混凝土將產生裂縫。混凝土澆筑初期，外界溫度驟降，也將產生表面裂縫。剛性地基上的混凝土，在降溫過程中，由于基礎的約束，也會產生拉應力，導致開裂。　　泄洪閘閘室底板溢流面為渦綺曲線，與之相接的消力池底板為1：4緩坡和一段圓弧。根據設計圖紙，溢流面厚度在1～1.8m之間，其下層混凝土設計為臺階狀，臺階的尖角處溢流面混凝土厚度約1m，其他部位厚度約1.8m，受混凝土水化熱和混凝土自身應力作用，容易在臺階尖角處形成應力集中，易產生裂縫。　　通過考察，和大河家類似的幾個工程泄洪閘溢流面均存在不同程度的裂縫，都進行了化學灌漿處理，而處理費用高，使電站的外觀質量受到影響。因此，研究泄洪閘溢流面防裂技術，解決裂縫問題，不但可以提高泄洪閘工程的施工質量，為類似工程施工提供參考，還可以大大減少后期混凝土缺陷處理的費用。　　3 施工前的技術研究　　3.1 質量控制目標　　通過技術改進，預期最大程度地減少混凝土表面龜裂，杜絕混凝土淺層和深層裂縫產生，做到溢流面一次成型，外觀質量優良，不用做任何裂縫和其他缺陷處理。　　3.2 研究內容　　通過結合大河家水電站泄洪閘工程施工實踐，研究解決溢流面混凝土防裂技術，其主要內容有：　　（1）溢流面設計結構及分層厚度對混凝土裂縫的影響：　　根據設計圖紙要求，溢流面厚度在1～1.8m之間，其下層混凝土設計為臺階狀，臺階的尖角處溢流面混凝土厚度約1m，其他部位厚度最大約1.8m，受混凝土水化熱和混凝土自身應力作用，容易在臺階尖角處形成應力集中，易產生裂縫，因此將溢流面下層混凝土設計為緩坡面可以避免出現應力集中現象，預計能有效減少裂縫的產生，在施工過程中，將設計結構和分層稍加改變，研究其是否為裂縫產生的原因之一。　　（2）強度標號差異較大的兩種混凝土直接結合對混凝土裂縫的影響：　　根據施工進度計劃要求，溢流面及其下層混凝土需要連續施工，其時間間隔較短，溢流面混凝土標號設計為C40混凝土，其下層混凝土設計標號為C20，兩種混凝土標號差異過大，其產生水化熱量不同，可能出現結合不好或導致裂縫產生，施工時，計劃將下層混凝土標號提高到C30，研究其是否能減少裂縫的產生。　　根據表1可以看出混凝土配比不同時水化熱相差較大，當下層混凝土為C20時其水化熱與上層的C40相差比較大，而當把下層混凝土提高為C30時其與上層C40的水化熱相差就相對比較小了。這樣混凝土上下層的水化熱變化較小，其溫度變化較小，上下層的銜接比較好，混凝土的裂縫相對就減少了。　　混凝土標號及分層結構具體變更情況如圖1、圖2所示。　　（3）混凝土振搗和養護工藝對溢流面混凝土裂縫的影響：　　混凝土振搗密實和養護到位能有效避免混凝土表層裂縫的產生，在溢流面施工時將安排專職質檢員負責落實混凝土振搗和養護工作，避免因為施工工藝問題造成的裂縫。　　3.3 創新點　　泄洪閘閘室底板溢流面為渦綺曲線，設計混凝土標號為C40，其下層混凝土設計為臺階狀，其混凝土設計標號為C20，通過理論與實際施工相結合，總結出一套適合于本工程結構和環境下的溢流面混凝土防裂技術，為類似的項目提供借鑒和參考。　　3.4 研究方法　　根據大河家水電站泄洪閘工程閘室段施工開展研究，以施工技術要求及相關規程規范為標準，通過咨詢、調研、參考類似項目實施等方式，按不同專業采用技術攻關、技術引進消化吸收和推廣應用的研究方法，主要研究步驟如下：　　（1）查閱、調研類似項目的溢流面混凝土防裂施工技術；　　（2）向工程局相關專家進行咨詢；　　（3）根據本項目工程的施工圖技術要求及現場實施條件，制定閘室段溢流面混凝土施工技術方案；　　（4）根據制定的施工技術方案，備好施工設備、原材料及操作人員；　　（5）施工過程中消化吸收先進施工技術工藝；　　（6）總結特定條件下的溢流面混凝土防裂施工經驗及研究成果；　　（7）推廣實施研究成果。　　4 主要研究工作及質量控制措施　　4.1 規劃施工方案　　為避免因臺階尖角處形成應力集中而產生的裂縫，與設計、監理討論研究，將臺階尖角做了鈍化處理。將溢流面下層混凝土的臺階型式變更為緩坡面。　　針對上下兩層混凝土標號差異過大問題，設計單位在設計階段已將C20混凝土提高到C30標號，不能再增加標號，所以現場實際施工時是提高C30強度標號控制。考慮到溢流面混凝土施工的連續性，為盡量解決混凝土水化熱差異問題，設計單位同意將分層厚度略加調整，把下層C30混凝土分層厚度減少至1m以內，并在兩種混凝土分區線設置了連接鋼筋，加強混凝土的結合。　　混凝土澆筑過程中的振搗和澆筑之后的養護工作也是決定溢流面表面是否產生裂縫的重要因素。要求施工過程中加強振搗，安排有經驗的質檢員盯倉，混凝土振搗密實，澆筑完的混凝土及時做好養護工作。　　4.2 質量控制措施　　（1）開倉前的準備工作　　倉號備倉過程中，要求質檢員全程監控備倉質量，嚴格要求鋼筋、模板及縫面等施工工藝，通過“三檢一驗”制驗收倉號。開倉前將倉面工藝設計交底至每一個施工人員，并逐項落實入倉設備、振搗機具、施工人員等資源到位情況，在所有工作落實到位后才能準予開倉澆筑。　　（2）混凝土澆筑　　（3）混凝土養護：養護的目的是使混凝土正常硬化，強度增長，不受或少受外界影響。技術關鍵是設法使水泥混凝土溫度慢慢下降到接近外界氣溫，縮小降溫過程中的溫差。以便減小溫度應力，阻止裂縫的產生。具體措施如下：　　①表面處理：　　澆筑完后在混凝土表面立即覆蓋一層塑料薄膜，在初凝前反復壓面3～4遍，待混凝土達到1.2MPa（即膠底鞋不能踩出腳印）時夏季立即蓋好草簾，冬季立即蓋好保溫卷材及保溫被。避免了混凝土表面由于失水快、溫度損失過快等原因產生塑性裂縫。　

土工膜是一種以高分子聚合物為基本原料的防水阻隔型材料。主要分為： 低密度聚乙烯LDPE土工膜、高密度聚乙烯HDPE土工膜和EVA土工膜。1.幅寬、厚度規格齊全。2.具有優良的耐環境應力開裂性能及優良的耐化學腐蝕性能。3.優良的耐化學腐蝕性能。4.具有較大的使用溫度范圍和較長的使用壽命。5.使用于垃圾填埋場、尾礦儲存場、渠道防滲、堤壩防滲及地鐵工程等。

　②保溫保濕養護：　　冬季加強保溫，首先覆蓋兩層保溫被然后在其上層覆蓋保溫卷材，保溫被及保溫卷材要覆蓋嚴實。　　③養護時間：　　根據混凝土內外溫差的要求，養護時間不少于28d，時間較長，利于延緩降溫時間和速度，有利于充分發揮混凝土的應力松弛效應，使混凝土不易開裂。　　（4）效果及評價：同樣控制中孔和左孔溢流面混凝土施工，溢流面表層均未有超過標準的裂縫產生，達到了預期效果。　　5 總 結　　通過施工前的技術策劃和施工過程中的質量控制，以及澆筑完畢后按標準要求進行養護，經過這一系列措施的反復研究與實踐，最終對溢流面混凝土防裂起到了良好的效果。經調查，泄洪閘溢流面無超標裂縫，少量的表面龜裂縫寬均在0.1mm以內，無需做質量缺陷處理，外觀質量優良，基本達到了預期目標。