摘 要：某水库工程挡水建筑物为混凝土面板堆石坝，面板堆石坝有很多优点，但混凝土面板在施工期、蓄水前及蓄水后容易产生裂缝。为了防止面板裂缝的产生，针对混凝土面板堆石坝面板出现裂缝的原因进行分析，在水库工程设计中进行防治措施的探讨，并将防治措施运用到施工中以减少裂缝的产生，以提高水库工程施工建设质量。
关键词：水库；混凝土面板堆石坝；防止；裂缝
1 工程概况
某小（1）型水库工程，其坝址以上流域集雨面积为21.7km2，多年平均径流量1833万m3，多年平均流量为0.67m3/s，总库容865万m3，工程等别为Ⅳ等。工程建成后可解决19886人及9233头大小牲畜饮水问题，兼顾下游约6875亩的农业良田灌溉及园区工业供水，年供水量月1186万m3。
2 混凝土面板易产生裂缝问题
水库工程挡水建筑物为混凝土面板堆石坝，坝顶高程699m，河床段趾板建基面高程629.00m，最大坝高70m。混凝土面板堆石坝技术发展迅速，在中国已有30多年的历史，该坝型具有安全性强、施工简便、经济性好、运行维护方便、坝体填筑施工不受雨季影响等优点。但是防渗面板在施工期、蓄水前及蓄水后常产生裂缝一直是该坝型容易发生的问题。例如，位于南盘江干流的天生桥一级坝的面板在施工期、蓄水期共发现了4537条裂缝，水布垭二期面板坝共发生12条裂缝。针对面板堆石坝面板容易产生裂缝的问题，所以在设计时就应分析面板发生裂缝的原因，并在设计中提出防裂措施并运用到施工中，以使面板在施工期、蓄水前及蓄水后避免裂缝的发生[1]。
3 混凝土面板裂缝产生的原因及防裂设计措施
3.1 混凝土面板裂缝产生的原因
3.1.1 自身裂缝产生的原因
（1）混凝土刚浇筑完毕水分过早蒸发而导致的收缩裂缝；（2）混凝土浇筑完7d左右低龄期水化热温升30℃以上混凝土膨胀阶段，混凝土内部与外界温差过大而引起的温差裂缝；（3）高龄期水化热温降阶段混凝土收缩而引起的干缩裂缝。
3.1.2 结构性裂缝产生的原因
混凝土面板堆石坝大多为结构性裂缝，结构性裂缝会使面板后期呈规律性开裂作用，一旦发生此裂缝，面板将产生贯穿性张裂。
（1）坝上部区域的水平变形。高面板坝蓄水至高水位后，因巨大水压力作用，坝顶易出现了水平位移，出现水平位移后面板易产生挠曲变形，从而产生了弯矩、拉应力及压应变，直至产生一系列裂缝。水库大坝最大坝高69m，混凝土面板分担的水荷载及承受的弯矩较小可以忽略，所以可以不考虑坝上部因水压力而产生的水平变形。
（2）坝上部区域的水平位移。若坝体下游次堆石区用软岩填筑，软岩填筑不仅会加剧下游次堆石区的施工期沉降，而且还容易造成了竣工后下游坡大范围的水平位移，甚至有可能危及下游坡的变形稳定性，甚至会削弱坝体上部的整体刚度，在高水位下，有可能增大坝上部的水平位移。
（3）坝体沉降产生的影响。堆石坝坝体不管在施工中或施工后都会发生坝体沉降，坝体沉降会导致面板和垫层之间出现脱空，改变了面板的受力状态，增大了面板的挠曲变形。当面板上作用荷载的应力大于混凝土的抗拉强度后便产生裂缝。因此，面板浇筑不宜过早，待设计沉降期过后，再浇筑面板。
水库大坝坝体施工期的沉降值，按推荐公式进行估值，计算结果表明：沉降量沿坝高呈抛物线分布，h=0.5H处沉降量最大，Smax=0.638m。
水库大坝坝顶蓄水期的沉降值，按推荐公式进行估值，计算结果表明：蓄水期沉降量为S2=0.145m。
为了克服坝体沉降可能对面板带来的裂缝影响，水库工程大坝在施工中采用挤压边墙技术，并预留3个月大坝沉降期，待大坝填筑完毕才浇筑面板，所以可忽略施工期大坝沉降的影响[2]。但水库工程大坝竣工后沉降量与坝高的理论比值达到2.1‰，因此不能忽略竣工后沉降量所产生的影响，所以在水库工程设计及施工中应采用多种面板防裂措施。
3.2 水库工程设计中的防裂措施
（1）设计中指出工程施工时坝体填筑不宜在两岸及上下游分区填筑，填筑速度应均衡上升[3]；（2）设计中提出面板建基面应平整，不应存在过大起伏差、局部深坑或尖角；（3）合理选用筑坝材料。主堆石区是面板坝的主体，是承受水荷载及其它荷载的主要支撑体，其岩石的性质、碾压的效果，都要有严格的要求，一般要求低压缩性即高密度，高抗压剪强度，施工期及运行期均不产生空隙水压力，为减少坝体的位移和周边缝的三向变位，要求有高的压缩模量，故该部分材料选用弱风化到新鲜基岩料，要求有良好的级配，以保证碾压密度和较高的摩擦角，材料最大粒径800mm，设计孔隙率≤20%，小于5mm的颗粒含量不超过20%，小于0.075mm颗粒含量不宜超过5%，设计干密度≥21.20kn/m3。下游堆石区处于坝体次要部位，位于坝轴线下游，由于下游坝坡为1：1.4，为保证碾压密度和较高的摩擦角，故该部分采用选用中风化至新鲜基岩，材料最大粒径800mm，设计孔隙率≤21%，小于5mm的颗粒含量为5%～20%，设计干密度≥20.90kn/m3；（4）提高堆石体压实密度。面板应变与堆石体变形特性密切相关，而与面板自身厚度关系不大。提高堆石体压实密度，减小其变形，是降低面板变形应变直至产生裂缝的重要措施；（5）运用监测仪器监测施工期坝体的水平位移、沉降位移，根据观测数据判断其变形是否在设计允许范围内判断坝体填筑质量，观察控制坝体沉降，最终防止面板产生裂缝；（6）采用喷射混凝土作为垫层料的固坡保护，并将其28d抗压强度控制在5MPa左右；（7）采用挤压边墙技术。水库工程设计采用挤压混凝土边墙技术，因混凝土挤压边墙强度低、弹性模量小，有一定的透水性，能更好地适应坝前垫层区的变形，有效防止坝面脱空，防止面板产生不均匀受力直至产生裂缝的有效方法；（8）预留一定时间的大坝沉降期。水库工程大坝沉降期为2016年6月至8月底，沉降期为3个月，以减小堆石徐变对面板产生裂缝的影响；（9）水库工程设计面板压性缝顶部的V形切口深度不宜大于5cm；（10）在大坝混凝土中掺加聚丙烯腈。水库大坝混凝土面板设计中掺加聚丙烯纤维可以有效提高混凝土的极限拉伸值，使混凝土具有较高的拉压比，降低弹性模量，从而增强其适应变形的能力，并在混凝土初裂以后，提高混凝土的断裂韧度，使混凝土具备一定的止裂能力；（11）掺加轻烧氧化镁。水库大坝混凝土面板设计中掺加轻烧氧化镁可以有效补偿混凝土收缩，减少混凝土干缩变形和线膨胀系数，从而使混凝土具有不裂或少裂的特性。（12）水库大坝面板混凝土选用VF-II防裂剂、BLY引气剂、NMR高效减水剂复合掺用。（13）设计中提出面板混凝土浇筑后应及时采取保温措施，收仓3d后，可采用流水养护。
4 结束语
水库工程为农村安全饮水重点水源工程，为提供村镇供水、工业园区供水和灌溉用水的综合型水库。为提高水库工程质量，从分析该类型坝容易出现面板裂缝问题入手，设计中考虑以上13种措施方法运用到水库工程施工中，以避免水库大坝面板出现裂缝问题。
参考文献
[1]易英仲，吴成源，韦孟康.堆石坝混凝土面板裂缝成因及防治[J].广西水利水电，2006（3）：72-75.
[2]光明.混凝土面板堆石坝面板裂缝成因及防治[J].西北水力发电，2006，22（2）：99-101.
[3]冯美兰.高混凝土面板堆石坝面板裂缝防治[J].东北水利水电，2012（1）：27-28.
作者简介：鲍海霞（1977-），女，蒙古族，本科，高级工程师，现从事水利勘测设计工作。
摘 要：某水库工程挡水建筑物为混凝土面板堆石坝，面板堆石坝有很多优点，但混凝土面板在施工期、蓄水前及蓄水后容易产生裂缝。为了防止面板裂缝的产生，针对混凝土面板堆石坝面板出现裂缝的原因进行分析，在水库工程设计中进行防治措施的探讨，并将防治措施运用到施工中以减少裂缝的产生，以提高水库工程施工建设质量。
关键词：水库；混凝土面板堆石坝；防止；裂缝
1 工程概况
某小（1）型水库工程，其坝址以上流域集雨面积为21.7km2，多年平均径流量1833万m3，多年平均流量为0.67m3/s，总库容865万m3，工程等别为Ⅳ等。工程建成后可解决19886人及9233头大小牲畜饮水问题，兼顾下游约6875亩的农业良田灌溉及园区工业供水，年供水量月1186万m3。
2 混凝土面板易产生裂缝问题
水库工程挡水建筑物为混凝土面板堆石坝，坝顶高程699m，河床段趾板建基面高程629.00m，最大坝高70m。混凝土面板堆石坝技术发展迅速，在中国已有30多年的历史，该坝型具有安全性强、施工简便、经济性好、运行维护方便、坝体填筑施工不受雨季影响等优点。但是防渗面板在施工期、蓄水前及蓄水后常产生裂缝一直是该坝型容易发生的问题。例如，位于南盘江干流的天生桥一级坝的面板在施工期、蓄水期共发现了4537条裂缝，水布垭二期面板坝共发生12条裂缝。针对面板堆石坝面板容易产生裂缝的问题，所以在设计时就应分析面板发生裂缝的原因，并在设计中提出防裂措施并运用到施工中，以使面板在施工期、蓄水前及蓄水后避免裂缝的发生[1]。
3 混凝土面板裂缝产生的原因及防裂设计措施
3.1 混凝土面板裂缝产生的原因
3.1.1 自身裂缝产生的原因
（1）混凝土刚浇筑完毕水分过早蒸发而导致的收缩裂缝；（2）混凝土浇筑完7d左右低龄期水化热温升30℃以上混凝土膨胀阶段，混凝土内部与外界温差过大而引起的温差裂缝；（3）高龄期水化热温降阶段混凝土收缩而引起的干缩裂缝。
3.1.2 结构性裂缝产生的原因
混凝土面板堆石坝大多为结构性裂缝，结构性裂缝会使面板后期呈规律性开裂作用，一旦发生此裂缝，面板将产生贯穿性张裂。
（1）坝上部区域的水平变形。高面板坝蓄水至高水位后，因巨大水压力作用，坝顶易出现了水平位移，出现水平位移后面板易产生挠曲变形，从而产生了弯矩、拉应力及压应变，直至产生一系列裂缝。水库大坝最大坝高69m，混凝土面板分担的水荷载及承受的弯矩较小可以忽略，所以可以不考虑坝上部因水压力而产生的水平变形。
（2）坝上部区域的水平位移。若坝体下游次堆石区用软岩填筑，软岩填筑不仅会加剧下游次堆石区的施工期沉降，而且还容易造成了竣工后下游坡大范围的水平位移，甚至有可能危及下游坡的变形稳定性，甚至会削弱坝体上部的整体刚度，在高水位下，有可能增大坝上部的水平位移。
（3）坝体沉降产生的影响。堆石坝坝体不管在施工中或施工后都会发生坝体沉降，坝体沉降会导致面板和垫层之间出现脱空，改变了面板的受力状态，增大了面板的挠曲变形。当面板上作用荷载的应力大于混凝土的抗拉强度后便产生裂缝。因此，面板浇筑不宜过早，待设计沉降期过后，再浇筑面板。
水库大坝坝体施工期的沉降值，按推荐公式进行估值，计算结果表明：沉降量沿坝高呈抛物线分布，h=0.5H处沉降量最大，Smax=0.638m。
水库大坝坝顶蓄水期的沉降值，按推荐公式进行估值，计算结果表明：蓄水期沉降量为S2=0.145m。
为了克服坝体沉降可能对面板带来的裂缝影响，水库工程大坝在施工中采用挤压边墙技术，并预留3个月大坝沉降期，待大坝填筑完毕才浇筑面板，所以可忽略施工期大坝沉降的影响[2]。但水库工程大坝竣工后沉降量与坝高的理论比值达到2.1‰，因此不能忽略竣工后沉降量所产生的影响，所以在水库工程设计及施工中应采用多种面板防裂措施。
3.2 水库工程设计中的防裂措施
（1）设计中指出工程施工时坝体填筑不宜在两岸及上下游分区填筑，填筑速度应均衡上升[3]；（2）设计中提出面板建基面应平整，不应存在过大起伏差、局部深坑或尖角；（3）合理选用筑坝材料。主堆石区是面板坝的主体，是承受水荷载及其它荷载的主要支撑体，其岩石的性质、碾压的效果，都要有严格的要求，一般要求低压缩性即高密度，高抗压剪强度，施工期及运行期均不产生空隙水压力，为减少坝体的位移和周边缝的三向变位，要求有高的压缩模量，故该部分材料选用弱风化到新鲜基岩料，要求有良好的级配，以保证碾压密度和较高的摩擦角，材料最大粒径800mm，设计孔隙率≤20%，小于5mm的颗粒含量不超过20%，小于0.075mm颗粒含量不宜超过5%，设计干密度≥21.20kn/m3。下游堆石区处于坝体次要部位，位于坝轴线下游，由于下游坝坡为1：1.4，为保证碾压密度和较高的摩擦角，故该部分采用选用中风化至新鲜基岩，材料最大粒径800mm，设计孔隙率≤21%，小于5mm的颗粒含量为5%～20%，设计干密度≥20.90kn/m3；（4）提高堆石体压实密度。面板应变与堆石体变形特性密切相关，而与面板自身厚度关系不大。提高堆石体压实密度，减小其变形，是降低面板变形应变直至产生裂缝的重要措施；（5）运用监测仪器监测施工期坝体的水平位移、沉降位移，根据观测数据判断其变形是否在设计允许范围内判断坝体填筑质量，观察控制坝体沉降，最终防止面板产生裂缝；（6）采用喷射混凝土作为垫层料的固坡保护，并将其28d抗压强度控制在5MPa左右；（7）采用挤压边墙技术。水库工程设计采用挤压混凝土边墙技术，因混凝土挤压边墙强度低、弹性模量小，有一定的透水性，能更好地适应坝前垫层区的变形，有效防止坝面脱空，防止面板产生不均匀受力直至产生裂缝的有效方法；（8）预留一定时间的大坝沉降期。水库工程大坝沉降期为2016年6月至8月底，沉降期为3个月，以减小堆石徐变对面板产生裂缝的影响；（9）水库工程设计面板压性缝顶部的V形切口深度不宜大于5cm；（10）在大坝混凝土中掺加聚丙烯腈。水库大坝混凝土面板设计中掺加聚丙烯纤维可以有效提高混凝土的极限拉伸值，使混凝土具有较高的拉压比，降低弹性模量，从而增强其适应变形的能力，并在混凝土初裂以后，提高混凝土的断裂韧度，使混凝土具备一定的止裂能力；（11）掺加轻烧氧化镁。水库大坝混凝土面板设计中掺加轻烧氧化镁可以有效补偿混凝土收缩，减少混凝土干缩变形和线膨胀系数，从而使混凝土具有不裂或少裂的特性。（12）水库大坝面板混凝土选用VF-II防裂剂、BLY引气剂、NMR高效减水剂复合掺用。（13）设计中提出面板混凝土浇筑后应及时采取保温措施，收仓3d后，可采用流水养护。
4 结束语
水库工程为农村安全饮水重点水源工程，为提供村镇供水、工业园区供水和灌溉用水的综合型水库。为提高水库工程质量，从分析该类型坝容易出现面板裂缝问题入手，设计中考虑以上13种措施方法运用到水库工程施工中，以避免水库大坝面板出现裂缝问题。
参考文献
[1]易英仲，吴成源，韦孟康.堆石坝混凝土面板裂缝成因及防治[J].广西水利水电，2006（3）：72-75.
[2]光明.混凝土面板堆石坝面板裂缝成因及防治[J].西北水力发电，2006，22（2）：99-101.
[3]冯美兰.高混凝土面板堆石坝面板裂缝防治[J].东北水利水电，2012（1）：27-28.
作者简介：鲍海霞（1977-），女，蒙古族，本科，高级工程师，现从事水利勘测设计工作。