建國50年來,全國各地在大中型水利樞紐工程建設中取得了巨大的成績,形成了一支水利樞紐工程勘測設計施工及科學研究的隊伍,這支隊伍在實際鍛煉中取得了豐富的經(jīng)驗。提高了水平,在水工建設方面,我國有可能在較短期間內(nèi)趕上世界先進水平。在水利樞紐建設取得偉大成績的同時,由于同期建設的工程數(shù)量多、規(guī)模大、而且經(jīng)驗不足,技術(shù)工作與管理工作不能滿足客觀的需要,因而也獲得了不少有益的經(jīng)驗教訓,各種類型的質(zhì)量問題的處理就是其中之一。
無論是已建或未建的工程,在發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題以后應當進行妥善的處理,因而全國普遍采取了質(zhì)量問題的檢查,并且嚴肅認真地進行質(zhì)量問題的補強處理,為了總結(jié)經(jīng)驗,避免今后在工作中走彎路,有必要實事求是的就各工程(無論是已成的或未成的)的具體質(zhì)量問題及其處理,進行具體分析,從中找到有益的經(jīng)驗,并得出必要的結(jié)論。
1、大體積混凝土壩施工質(zhì)量問題的成因及其后果
施工質(zhì)量事故,在目前施工條件下,在一般混凝土大壩施工中雖屬很難完全避免的,但是嚴重的帶有原則性的施工質(zhì)量事故,必須切實而有效地加以防止,要防止混凝土大壩施工質(zhì)量事故,首要的是正確分析產(chǎn)生施工質(zhì)量事故的原因。
1.1 混凝土大壩施工質(zhì)量事故的原因,一般來講有主觀的原因和客觀的原因
在主觀方面,首先是領導骨干對保證混凝土大壩施工質(zhì)量的重要意義認識不足,不能有效地貫徹“百年大計質(zhì)量第—”的基本建設方針,片面地強調(diào)進度而放松了質(zhì)量;其次在廣大職工群眾中缺少必要的、經(jīng)常的質(zhì)量問題教育,不善于運用群眾路線的工作方法來保證質(zhì)量;第三,組織機構(gòu)及檢查制度不健全,質(zhì)量問題沒有得到各級領導應有的重視,或在工作中得不到應有的支持。在客觀方面,技術(shù)力量和機械設備不能適應施工需要,缺少正確的、符合實際情況的技術(shù)規(guī)程等等。要徹底解決質(zhì)量問題,還必須對下列若干生產(chǎn)工藝問題、技術(shù)處理問題給予特別注意,認真加以改善。
1.2 防止質(zhì)量事故應注意的問題
(1) 在混凝土生產(chǎn)方面混凝土生產(chǎn)是決定混凝土質(zhì)量的首要因素,大壩混凝土質(zhì)量問題很多是由于混凝土生產(chǎn)不合質(zhì)量要求而引起的,混凝土生產(chǎn)包括原材料準備及生產(chǎn)工藝兩個方面,在這兩個方面任何—方面降低質(zhì)量要求都將導致降低強度標號及其他各項力學指標,容易產(chǎn)生裂縫、透水性強、易剝蝕風化等嚴重缺陷,影響大壩安全。
原材料準備包括水泥、水泥摻和料、砂石骨料外加劑、拌和用水等需要的原材料,以及供冷、供熱等準備工作,其中水泥的品種尤為重要,大壩混凝土應當采用低發(fā)熱量、低含堿量、初期強度高、塑性性能好、初凝期長的特制大壩水泥,其化學成份的控制能作到 C2S十C3S≥80%,C3A≤5%,C4AF≤15%,水泥供應品種不宜過多過雜,水泥運進工地以后應當嚴格地進行檢驗,并進行混凝土試驗。砂石骨料的準備工作包括骨料本身質(zhì)量以及開采加工的質(zhì)量,粗粒徑的骨料無論是采用塊石加工或卵石,首先要保證骨料強度以及其他物理力學指標滿足混凝土的設計要求。軟弱顆粒以及針片狀顆粒不能超過規(guī)范規(guī)定,并要嚴格控制無定形二氧化硅比率,否則會降低混凝土的各項力學指標,或引起破壞混凝土結(jié)構(gòu)的堿性膨脹;其次,在開采加工方面,要嚴格按照混凝土設計級配的規(guī)定分極,超徑和遜徑必須有效地加以控制,決不允許超過規(guī)范規(guī)定,超遜徑比率過大往往是降低混凝土質(zhì)量的重要因素,細顆粒骨料(砂料)應當采用級配比較均勻的中粗砂,如果砂料的細度變化過大,級配組成不好,則應當進行分選采用多級配,水泥摻和料應當采用經(jīng)過試驗的、符合要求的活性材料,否則摻用不合格料也會大大影響混凝土的強度和壽命,其他外加劑(加氣劑、塑化劑、減水利)、拌和用水,也應當保證質(zhì)量使之符合設計要求。
在工藝方面應當嚴格控制稱量、加水量、拌和時間以及攪拌的均勻程度,特別是采用半機械化生產(chǎn)方法時,更應當特別注意。無論是采用自動控制稱量,或人工稱量都必須達到規(guī)定的精確度。用水量過多,水灰比過大將會造成混凝土泌水、灰漿流失、干縮等質(zhì)量問題,嚴重影響混凝土的質(zhì)量,攪拌混凝土時往往為了圖方便而多加水,這是最常見、最有害的質(zhì)量事故。拌和時間不夠,攪拌不均勻,骨料分離也將嚴重地降低混凝土的質(zhì)量。
(2) 在混凝土澆筑方面 由于混凝土澆筑工藝不良而立模形成的大壩混凝土質(zhì)量問題是一種最易發(fā)生的質(zhì)量問題。澆筑工藝包括運輸、澆灌、平倉、振搗等,混凝土運輸路線過長、時間過久易引起骨料分離、出現(xiàn)初凝現(xiàn)象;澆灌方法不當,相應的平倉振搗不合要求時,則易產(chǎn)生灰漿損耗過多、不密實、初凝冷縫等事故,國內(nèi)混凝土大壩施工有不少這樣的經(jīng)驗教訓,如利用自卸卡車直接運送混凝土入倉,利用不符合質(zhì)量要求的皮帶機運送混凝土人倉,采用高差很大的溜管澆灌等等均易造成上述澆筑事故。在乎倉振搗方面,倉面不平正,灰漿分離;振搗不密實,特別是大面積漏震等澆筑事故,也會造成較為嚴重的大壩質(zhì)量問題。在發(fā)生初凝以后,進行強迫振搗的做法對混凝土結(jié)構(gòu)也是有害的。
要防止?jié)仓^程中產(chǎn)生嚴重的質(zhì)量問題,首先應當進行合理的混凝土施工設計,選定澆筑方案,包括分縫、分塊澆筑方法及施工設備選擇等,廣泛采用高新技術(shù)、加強自動監(jiān)測和控制,全面控制總進度和工藝流程等,根據(jù)設計方案進行施工準備工作,并擬定混凝土施工規(guī)程,嚴格按照設計規(guī)定及施工規(guī)范施工,全面推行現(xiàn)代化的、科學的工程管理。
(3) 在溫度控制方面 為了防止大壩產(chǎn)生危害性較大的溫度裂縫,必須嚴格控制混凝土的溫度及溫度應力。溫度問題應當視作保證大壩混凝土質(zhì)量最重要的問題之—,溫度裂縫是必須防止而且也是可能防止的。
(4) 在保養(yǎng)方面 新澆混凝土的保護和養(yǎng)護對防止產(chǎn)生質(zhì)量問題具有非常重要的意義,寒冷季節(jié)對混凝土應當采取有效的防凍措施。在新澆筑混凝土表面進行保護,防止氣溫驟降、寒冷氣流沖擊混凝土,這是防止產(chǎn)生嚴重溫度裂縫的一項重要措施。夏季澆筑混凝土應當采取降溫措施,在新澆混凝土的表面,應防止烈日暴曬,予以必要的有效保護。間歇期間與拆模以后應當不間斷地進行養(yǎng)護,經(jīng)常保持混凝土表面濕潤,防止因干縮而發(fā)生裂縫,混凝土保護問題應當視作一項專門的科學研究問題,展開長期的試驗研究工作。
2、大壩施工質(zhì)量問題一般處理方法及其效果
混凝土大壩施工過程中產(chǎn)生質(zhì)量問題以后,必須進行補強處理,根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗,質(zhì)量事故經(jīng)補強處理以后可以達到安全運轉(zhuǎn),但不能與完好混凝土一樣,有些還可能后遺一些問題,需要經(jīng)常進行檢修。有人懷疑補強處理效果,甚至由于經(jīng)驗不足而產(chǎn)生否定補強處理的主張。因此在探討補強處理時應當弄清楚混凝土大壩施工質(zhì)量問題能不能處理?怎樣補強處理?補強處理應當注意那些問題?糾正不注意質(zhì)量或認為質(zhì)量問題無法處理好的兩種偏差。
2.1 混凝土大壩施工質(zhì)量問題能否處理
混凝土大壩施工質(zhì)量問題包括溫度裂縫、蜂窩狗洞冷縫等澆筑事故,一般都是可以進行補強處理的。美國的諾里斯壩、方塔那壩,蘇聯(lián)的新西伯利亞水電站以及我國的小豐滿大壩都曾發(fā)生過較嚴重的施工質(zhì)量事故,有些經(jīng)過補強處理,證明可以安全運轉(zhuǎn),甚至在第二次世界大戰(zhàn)中遭受戰(zhàn)爭嚴重破壞的一些混凝土大壩,如蘇聯(lián)的德尼爾彼得羅夫斯克壩經(jīng)過修復補強以后,仍然可以安全運轉(zhuǎn)。由此可見。通過認真的補強處理,質(zhì)量問題是能夠得到解決的。
另外,試驗研究結(jié)果也證明了混凝土大壩施工質(zhì)量事故經(jīng)補強處理后會得到好的效果。例如水泥灌漿在填充裂隙、空間,增強強度、抗?jié)B性方面均證明是有效的,灌漿工藝試驗方面,也證明了這些質(zhì)量事故的可灌性是不容懷疑的,因此水泥灌漿的效果在質(zhì)量事故處理中應當加以肯定,加上化學材料,灌漿快速,效果明顯,因而發(fā)展灌漿補強是完全合適的。
根據(jù)試驗,丹江口工程混凝土振搗不密實事故經(jīng)灌漿處理后,各項力學指標改變的情況如下表:
凝土澆筑時發(fā)生的初凝事故會留下冷縫,一般冷縫由于張開度很小,且可能有一些影響灌漿質(zhì)量的冷縫表面膜,因而不易進行灌漿處理。而冷縫的危害性在于漏水,使大壩抗滑穩(wěn)定性遭到破壞,因此在處理冷縫事故時,應當采取措施增強壩體的防滲性。壩體混凝土溫度裂縫只要張開度≥lmm,一般可以采用水泥灌漿進行處理,在試驗室中裂縫灌漿試驗如下表:
縫寬<1mm
--------------------------------------------------------------------------------
試件尺寸 /cm 數(shù)量 齡期 灌漿試驗 間歇期 裂縫面 抗壓強度 抗剪強度
(垂直壓力為0.7MPa)
--------------------------------------------------------------------------------
50×50×50 6 2個月 灌漿前
0.18~0.26 50×50×54 30 2個月 1個月 灌漿后
0.18~0.29
--------------------------------------------------------------------------------
試驗成果說明灌漿措施對處理質(zhì)量問題是有一定效果的,應當特別重視,改進灌漿材料和灌漿工藝措施,以便進一步提高灌漿效果。進行灌漿補強后仍然不能恢復大壩正常運轉(zhuǎn)時,還可以采取其他結(jié)構(gòu)補強措施,根據(jù)研究結(jié)果,這種措施方法很多,只要采用得當,一般都是有效的。
總之,從當前國內(nèi)外積累的實踐經(jīng)驗以及科學研究成果來看,施工質(zhì)量事故在一般情況下都是可以進行處理的,除有其他方面如規(guī)劃、設計等問題外,一般并不存在能不能處理的問題。
無論是已建或未建的工程,在發(fā)現(xiàn)有質(zhì)量問題以后應當進行妥善的處理,因而全國普遍采取了質(zhì)量問題的檢查,并且嚴肅認真地進行質(zhì)量問題的補強處理,為了總結(jié)經(jīng)驗,避免今后在工作中走彎路,有必要實事求是的就各工程(無論是已成的或未成的)的具體質(zhì)量問題及其處理,進行具體分析,從中找到有益的經(jīng)驗,并得出必要的結(jié)論。
1、大體積混凝土壩施工質(zhì)量問題的成因及其后果
施工質(zhì)量事故,在目前施工條件下,在一般混凝土大壩施工中雖屬很難完全避免的,但是嚴重的帶有原則性的施工質(zhì)量事故,必須切實而有效地加以防止,要防止混凝土大壩施工質(zhì)量事故,首要的是正確分析產(chǎn)生施工質(zhì)量事故的原因。
1.1 混凝土大壩施工質(zhì)量事故的原因,一般來講有主觀的原因和客觀的原因
在主觀方面,首先是領導骨干對保證混凝土大壩施工質(zhì)量的重要意義認識不足,不能有效地貫徹“百年大計質(zhì)量第—”的基本建設方針,片面地強調(diào)進度而放松了質(zhì)量;其次在廣大職工群眾中缺少必要的、經(jīng)常的質(zhì)量問題教育,不善于運用群眾路線的工作方法來保證質(zhì)量;第三,組織機構(gòu)及檢查制度不健全,質(zhì)量問題沒有得到各級領導應有的重視,或在工作中得不到應有的支持。在客觀方面,技術(shù)力量和機械設備不能適應施工需要,缺少正確的、符合實際情況的技術(shù)規(guī)程等等。要徹底解決質(zhì)量問題,還必須對下列若干生產(chǎn)工藝問題、技術(shù)處理問題給予特別注意,認真加以改善。
1.2 防止質(zhì)量事故應注意的問題
(1) 在混凝土生產(chǎn)方面混凝土生產(chǎn)是決定混凝土質(zhì)量的首要因素,大壩混凝土質(zhì)量問題很多是由于混凝土生產(chǎn)不合質(zhì)量要求而引起的,混凝土生產(chǎn)包括原材料準備及生產(chǎn)工藝兩個方面,在這兩個方面任何—方面降低質(zhì)量要求都將導致降低強度標號及其他各項力學指標,容易產(chǎn)生裂縫、透水性強、易剝蝕風化等嚴重缺陷,影響大壩安全。
原材料準備包括水泥、水泥摻和料、砂石骨料外加劑、拌和用水等需要的原材料,以及供冷、供熱等準備工作,其中水泥的品種尤為重要,大壩混凝土應當采用低發(fā)熱量、低含堿量、初期強度高、塑性性能好、初凝期長的特制大壩水泥,其化學成份的控制能作到 C2S十C3S≥80%,C3A≤5%,C4AF≤15%,水泥供應品種不宜過多過雜,水泥運進工地以后應當嚴格地進行檢驗,并進行混凝土試驗。砂石骨料的準備工作包括骨料本身質(zhì)量以及開采加工的質(zhì)量,粗粒徑的骨料無論是采用塊石加工或卵石,首先要保證骨料強度以及其他物理力學指標滿足混凝土的設計要求。軟弱顆粒以及針片狀顆粒不能超過規(guī)范規(guī)定,并要嚴格控制無定形二氧化硅比率,否則會降低混凝土的各項力學指標,或引起破壞混凝土結(jié)構(gòu)的堿性膨脹;其次,在開采加工方面,要嚴格按照混凝土設計級配的規(guī)定分極,超徑和遜徑必須有效地加以控制,決不允許超過規(guī)范規(guī)定,超遜徑比率過大往往是降低混凝土質(zhì)量的重要因素,細顆粒骨料(砂料)應當采用級配比較均勻的中粗砂,如果砂料的細度變化過大,級配組成不好,則應當進行分選采用多級配,水泥摻和料應當采用經(jīng)過試驗的、符合要求的活性材料,否則摻用不合格料也會大大影響混凝土的強度和壽命,其他外加劑(加氣劑、塑化劑、減水利)、拌和用水,也應當保證質(zhì)量使之符合設計要求。
在工藝方面應當嚴格控制稱量、加水量、拌和時間以及攪拌的均勻程度,特別是采用半機械化生產(chǎn)方法時,更應當特別注意。無論是采用自動控制稱量,或人工稱量都必須達到規(guī)定的精確度。用水量過多,水灰比過大將會造成混凝土泌水、灰漿流失、干縮等質(zhì)量問題,嚴重影響混凝土的質(zhì)量,攪拌混凝土時往往為了圖方便而多加水,這是最常見、最有害的質(zhì)量事故。拌和時間不夠,攪拌不均勻,骨料分離也將嚴重地降低混凝土的質(zhì)量。
(2) 在混凝土澆筑方面 由于混凝土澆筑工藝不良而立模形成的大壩混凝土質(zhì)量問題是一種最易發(fā)生的質(zhì)量問題。澆筑工藝包括運輸、澆灌、平倉、振搗等,混凝土運輸路線過長、時間過久易引起骨料分離、出現(xiàn)初凝現(xiàn)象;澆灌方法不當,相應的平倉振搗不合要求時,則易產(chǎn)生灰漿損耗過多、不密實、初凝冷縫等事故,國內(nèi)混凝土大壩施工有不少這樣的經(jīng)驗教訓,如利用自卸卡車直接運送混凝土入倉,利用不符合質(zhì)量要求的皮帶機運送混凝土人倉,采用高差很大的溜管澆灌等等均易造成上述澆筑事故。在乎倉振搗方面,倉面不平正,灰漿分離;振搗不密實,特別是大面積漏震等澆筑事故,也會造成較為嚴重的大壩質(zhì)量問題。在發(fā)生初凝以后,進行強迫振搗的做法對混凝土結(jié)構(gòu)也是有害的。
要防止?jié)仓^程中產(chǎn)生嚴重的質(zhì)量問題,首先應當進行合理的混凝土施工設計,選定澆筑方案,包括分縫、分塊澆筑方法及施工設備選擇等,廣泛采用高新技術(shù)、加強自動監(jiān)測和控制,全面控制總進度和工藝流程等,根據(jù)設計方案進行施工準備工作,并擬定混凝土施工規(guī)程,嚴格按照設計規(guī)定及施工規(guī)范施工,全面推行現(xiàn)代化的、科學的工程管理。
(3) 在溫度控制方面 為了防止大壩產(chǎn)生危害性較大的溫度裂縫,必須嚴格控制混凝土的溫度及溫度應力。溫度問題應當視作保證大壩混凝土質(zhì)量最重要的問題之—,溫度裂縫是必須防止而且也是可能防止的。
(4) 在保養(yǎng)方面 新澆混凝土的保護和養(yǎng)護對防止產(chǎn)生質(zhì)量問題具有非常重要的意義,寒冷季節(jié)對混凝土應當采取有效的防凍措施。在新澆筑混凝土表面進行保護,防止氣溫驟降、寒冷氣流沖擊混凝土,這是防止產(chǎn)生嚴重溫度裂縫的一項重要措施。夏季澆筑混凝土應當采取降溫措施,在新澆混凝土的表面,應防止烈日暴曬,予以必要的有效保護。間歇期間與拆模以后應當不間斷地進行養(yǎng)護,經(jīng)常保持混凝土表面濕潤,防止因干縮而發(fā)生裂縫,混凝土保護問題應當視作一項專門的科學研究問題,展開長期的試驗研究工作。
2、大壩施工質(zhì)量問題一般處理方法及其效果
混凝土大壩施工過程中產(chǎn)生質(zhì)量問題以后,必須進行補強處理,根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗,質(zhì)量事故經(jīng)補強處理以后可以達到安全運轉(zhuǎn),但不能與完好混凝土一樣,有些還可能后遺一些問題,需要經(jīng)常進行檢修。有人懷疑補強處理效果,甚至由于經(jīng)驗不足而產(chǎn)生否定補強處理的主張。因此在探討補強處理時應當弄清楚混凝土大壩施工質(zhì)量問題能不能處理?怎樣補強處理?補強處理應當注意那些問題?糾正不注意質(zhì)量或認為質(zhì)量問題無法處理好的兩種偏差。
2.1 混凝土大壩施工質(zhì)量問題能否處理
混凝土大壩施工質(zhì)量問題包括溫度裂縫、蜂窩狗洞冷縫等澆筑事故,一般都是可以進行補強處理的。美國的諾里斯壩、方塔那壩,蘇聯(lián)的新西伯利亞水電站以及我國的小豐滿大壩都曾發(fā)生過較嚴重的施工質(zhì)量事故,有些經(jīng)過補強處理,證明可以安全運轉(zhuǎn),甚至在第二次世界大戰(zhàn)中遭受戰(zhàn)爭嚴重破壞的一些混凝土大壩,如蘇聯(lián)的德尼爾彼得羅夫斯克壩經(jīng)過修復補強以后,仍然可以安全運轉(zhuǎn)。由此可見。通過認真的補強處理,質(zhì)量問題是能夠得到解決的。
另外,試驗研究結(jié)果也證明了混凝土大壩施工質(zhì)量事故經(jīng)補強處理后會得到好的效果。例如水泥灌漿在填充裂隙、空間,增強強度、抗?jié)B性方面均證明是有效的,灌漿工藝試驗方面,也證明了這些質(zhì)量事故的可灌性是不容懷疑的,因此水泥灌漿的效果在質(zhì)量事故處理中應當加以肯定,加上化學材料,灌漿快速,效果明顯,因而發(fā)展灌漿補強是完全合適的。
根據(jù)試驗,丹江口工程混凝土振搗不密實事故經(jīng)灌漿處理后,各項力學指標改變的情況如下表:
凝土澆筑時發(fā)生的初凝事故會留下冷縫,一般冷縫由于張開度很小,且可能有一些影響灌漿質(zhì)量的冷縫表面膜,因而不易進行灌漿處理。而冷縫的危害性在于漏水,使大壩抗滑穩(wěn)定性遭到破壞,因此在處理冷縫事故時,應當采取措施增強壩體的防滲性。壩體混凝土溫度裂縫只要張開度≥lmm,一般可以采用水泥灌漿進行處理,在試驗室中裂縫灌漿試驗如下表:
縫寬<1mm
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試件尺寸 /cm 數(shù)量 齡期 灌漿試驗 間歇期 裂縫面 抗壓強度 抗剪強度
(垂直壓力為0.7MPa)
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50×50×50 6 2個月 灌漿前
0.18~0.26 50×50×54 30 2個月 1個月 灌漿后
0.18~0.29
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試驗成果說明灌漿措施對處理質(zhì)量問題是有一定效果的,應當特別重視,改進灌漿材料和灌漿工藝措施,以便進一步提高灌漿效果。進行灌漿補強后仍然不能恢復大壩正常運轉(zhuǎn)時,還可以采取其他結(jié)構(gòu)補強措施,根據(jù)研究結(jié)果,這種措施方法很多,只要采用得當,一般都是有效的。
總之,從當前國內(nèi)外積累的實踐經(jīng)驗以及科學研究成果來看,施工質(zhì)量事故在一般情況下都是可以進行處理的,除有其他方面如規(guī)劃、設計等問題外,一般并不存在能不能處理的問題。