自密实堆石混凝土重力坝分缝设计的思考与实践
2020-11-26王龙
王龙
中国水电基础局有限公司 天津 301700
混凝土重力坝设计对于坝体施工和坝体的可靠性和耐久性都有非常重要的作用，尤其是自密实堆石混凝土重力坝设计中，分缝设计是非常重要的组成部分，对于防止坝体裂缝有非常重要的影响。通过良好的坝体分缝设计，也能够防止坝体在投入使用后由于温度和沉降而造成的坝体开裂问题，继而提高坝体的使用寿命。
1 自密实堆石混凝土重力坝分缝设计原因及种类
1.1 自密实堆石混凝土重力坝
自密实堆石混凝土重力坝是当前大型水利工程建设中的重要组成部分，具有非常良好的水利防护功能以及其他基础功能。而采用自密实堆石混凝土重力坝形式进行坝体设计，比传统坝体设计要具有更加良好的安全性能、耐久性能，可以适应更多复杂水利地形施工，是当前重力坝施工中应用的主要形式。在自密实堆石重力坝施工中，选择使用自密实混凝土以及堆石进行填筑，保证坝体施工质量良好[1]。
1.2 分缝设计的主要原因及种类
自密实堆石混凝土重力坝应用后，其自身会受到外界因素的影响，从而产生本土裂缝问题。其一，自密实堆石混凝土重力坝投入使用后，长时间使用会导致坝体出现开裂和裂缝问题，从而影响到坝体的稳定性和安全性。其二，在自密实堆石混凝土重力坝投入使用后，坝体也会受到温度变化的影响。坝体在实际的温度变化过程中内部混凝土结构会出现一定的变化，从而导致坝体出现裂缝现象。其三，自密实堆石混凝土重力坝投入使用后也会出现沉降问题，沉降问题出现也在一定程度上增加了自密实堆石混凝土重力坝的裂缝现象。而在实际的重力坝施工中，为了有效的防止重力坝施工和使用后出现裂缝现象，在重力坝施工中进行分缝设计。
当前，在重力坝施工缝设计中，主要包括有横缝设计、纵缝设计、水平施工缝设计等三种。1． 横缝是坝轴线垂直的施工缝设计，防止坝体受到温度和沉降变化而形成的施工缝。2． 纵缝是平行于坝轴线方向的设计缝，能够适应混凝土坝体的温度变化性能，从而防止坝体出现裂缝。3． 水平施工缝是坝体水平结合面的施工缝。
2 实际案例情况介绍
本工程大坝枢纽设计为自密实堆石混凝土重力坝，坝体施工位于A 河支流，在建筑施工中选择使用自密实堆石混凝土重力坝进行水库拦截，施工后预计水库总容量可以达到539 万m³，坝顶设计高程为1890．1m 左右，设计洪水位达到1897．21m。工程水库自密实堆石混凝土重力坝施工中，选择使用堆石填筑、自密实混凝土浇筑等环节，并且为有效保证工程的稳定性及安全性，施工设计中针对坝体进行分缝设计。
3 自密实堆石混凝土重力坝施工设计和分缝设计要点
3.1 自密实堆石混凝土选材和配比设计
自密实堆石混凝土坝体施工设计中，坝体混凝土选材以及坝体设计是非常重要的组成部分。
首先，本工程选材设计中，主要包括以下几方面内容：①混凝土水泥选材，设计使用P．O42．5。②混凝土砂石骨料选材，选择设计使用细度模数2．5、粗骨料为16．4%，最大粒径为≤20mm。③混凝土掺合料选择使用Ⅱ级粉煤灰。④混凝土外加剂选择使用自密实混凝泥土专用外加剂。⑤施工中堆石材料选择使用山体爆破石头，直接用于施工。
其次，混凝土配合比设计也非常关键。配合比设计对于自密实混凝土使用量而言有非常重要的作用，并且在实际的配合比设计中，首先进行了理论值设计并通过理论值设计，完成了最终配合比控制。配合设计中应用水泥、砂、石子、水、粉煤灰、专用外加剂等材料，其配合比设计比例为1．000、6．288、3．097、1．132、1．632、0．037。而通过试验对比最终确定自密实混凝土配合比方案为176．7kg、1111．1kg、547．3kg、200kg、288．4kg、6．5kg。通过合理配比设计，保证混凝土施工质量[2]。
3.2 自密实堆石混凝土分缝设计要点
本工程施工中为了保证自密实堆石混凝土坝体施工质量良好，施工中进行了分缝设计，以下是对坝体分缝设计的要点总结。
（1）坝体分缝设计中，应该针对坝体缝结构形式进行设计，设计过程中，根据工程具体施工情况以及工程地质情况进行混凝土分缝形式设计，通过分缝形式的合理设计，保证分缝施工更加合理。本次分缝设计中针对坝体材料、最高坝高、坝顶长度、坝底厚度、平均气温等相关因素进行了良好的调查。其中坝体材料选择设计二级配C9015 自密实堆石混凝土、坝高设计46．5m、坝顶厚度达到5m、坝顶长度达到220m、最大坝底厚度为46．5m 而实际的平均气温达到了18．14 摄氏度。通过具体的工程地质情况，总结设计有3 条横式分缝。其中分缝设计中，分别设计在大坝基础岩性变化位置。将坝体分割为左岸非溢流坝段、溢流坝段及底孔坝段、右岸非溢流坝段三个坝块。
（2）坝体分缝设计过程中，对于分缝位置选择十分重要。上述中提出本次工程坝体分缝位置考虑在大坝基础岩性变化处。并根据功能不同，将坝体分割为将坝体分割为左岸非溢流坝段、溢流坝段及底孔坝段、右岸非溢流坝段三个坝块，保证缝体设计更具有合理性[3]。
4 结语
本文笔者针对水库重力坝堆石自密实混凝土分缝设计进行了研究，并以具体案例设计介绍了大坝分缝设计的要点。在实际的自密实堆石混凝土重力坝设计过程中，通过对周边岩性结构和地质情况进行有效的调查，保证水库重力坝分缝设计更加合理。
