前言一
对水电工程地下结构混凝土温控防裂的认识
樊启祥
(一)
我对水工隧洞衬砌混凝土温控防裂的认识,经历了三个阶段。
第一阶段是1988年到1993年参加的北京十三陵抽水蓄能电站建设的施工监理工作,我负责引水系统土建工程施工监理。十三陵抽水蓄能电站引水系统上平段施工中,在进口部位突然遇到散粒状破碎岩体,开挖掌子面顶部出现塌方,在电磁法物探勘测的基础上,采用分部开挖、上部中导洞、顶部混凝土预拱、仰拱、全断面钢支撑的方法,安全顺利开挖成型,在浇筑找平层混凝土后,开始衬砌混凝土浇筑。那时衬砌混凝土没有采取特别的温控措施,自然气温环境,控制骨料堆积高度以控制拌和温度。圆形混凝土衬砌浇筑先底板后边顶拱,主要存在分缝处结合面的施工质量问题,对混凝土出现的表面和贯穿裂缝本着就是这样的惯性思维来接受、来处理。
第二阶段是1996年到2003年参加的三峡通航建筑物建设的项目管理工作。质量是三峡工程的生命。为加强三峡工程建设质量管理,国务院成立了集国内权威专家的三峡工程质量检查专家组,每年对三峡工程进行例行和专题性的质量检查。这期间的工作经历,使我加深了对衬砌混凝土温控防裂重要性和必要性的认识,也建立了对衬砌混凝土温度裂缝能够有效防范和控制的信心。这个阶段,围绕三峡船闸衬砌混凝土温度裂缝控制和混凝土施工质量控制发生的一些事情,见证了三峡建设者追求“千年大计、质量第一”的科学求实精神和严格规范管理,书写了建设者在追求“质量零事故”目标中努力消灭混凝土施工各种缺陷顽症的执着努力。
1998年5月1日三峡临时船闸要正式通航,其与三峡双线五级永久船闸共用的下航道1998年2月底要验收进水。在进行下航道内永久船闸六闸首下游混凝土泄水廊道进水验收的最后阶段,双孔泄水廊道底板混凝土发现了有规律的顺流向裂缝。在施工期出现的有些裂缝超出了混凝土结构限裂设计的控制开裂宽度要求,有的裂缝所在的混凝土结构还需要承担泄水廊道闸门挡水和上部土石围堰的运行荷载。为此,设计进行了全面的安全复核,对裂缝进行了系统处理,对土石围堰占压的混凝土结构背水侧进行了钢立柱支撑。这件工作让建设者对限裂设计结构在施工期需要防范混凝土裂缝产生并控制裂缝发展程度有了真切的认识。结构混凝土在施工期是需要进行裂缝控制的,既要控制裂缝的数量,也要控制裂缝的宽度,这是结构整体安全性的需要,也是结构使用耐久性的要求。
1999年我开始参加了三峡永久船闸的建设。三峡船闸建设正由大规模的高边坡与直立闸室槽明挖和输水系统隧洞竖井、斜井的地下开挖转入混凝土浇筑施工。地下输水廊道系统一闸首引水廊道混凝土首先开浇,也首先面对国务院三峡质量检查专家组的检验。第一次面对质量检查专家组检查的输水系统混凝土衬砌施工质量就被专家组亮了黄牌,除了先底板后边顶的施工缝面常见缺陷外,主要就是12m长衬砌混凝土在浇筑后的短时间内出现的贯穿性温度裂缝以及沿裂缝出现的渗水问题。三峡船闸在山体内开挖形成,船闸衬砌混凝土和岩体共同受力联合作用,混凝土基岩结构的整体安全以及混凝土裂缝带来的运行水压都事关船闸运行安全,需要慎重对待,认真分析,科学处理,以确保质量。面对这个问题,国务院质量检查专家组的报告严肃严厉并有整改时间期限。这对承担输水系统建设的设计、施工、监理和业主来说,压力巨大。走过这个时段的三峡建设者,从管理最顶层到基层一线作业人员,是一次质量认识的升华,是一次严格工艺的培训,是脱胎换骨的重生。
通过对衬砌隧洞从原材料、配合比、基础约束、环境温度、施工工艺、养护保温等的理论分析和计算,研究提出了合理的温控标准和温控措施,通过对施工进度和经济投入的分析测算,确定了输水廊道衬砌混凝土综合温控措施,以自主避免或减少裂缝,特别是危害性贯穿裂缝。实施中埋设了系统温度观测仪器,进行了永久船闸输水洞衬砌混凝土温度与应力观测试验研究,监测和研究成果进一步揭示了隧洞衬砌混凝土的温度、温度应力及应变的分布规律。这些措施的实践马上收到了不裂缝、少裂缝、裂缝细小的效果。由此,对三峡船闸地面闸室以及闸首混凝土衬砌结构,对地下输水系统中廊道交叉段、斜井段、竖井及其反弧门支铰部位的混凝土进行了温控防裂专项研究,通过专家论证咨询,对衬砌结构混凝土设计龄期、配合比设计、粉煤灰掺量、制冷混凝土生产、水管通水冷却、拆模时间、养护与保温工艺等进行了综合决策。
面对衬砌混凝土出现的裂缝,从三峡船闸输水系统引水廊道开始,就注重集合科研、设计、施工、监理和业主项目管理的建设者团队于一体,采取了理论计算、监测反馈、施工工艺和严格管理的综合措施,使水工衬砌混凝土综合温控防裂工作走上了理论和实践紧密结合的道路。
第三阶段是2004年到现在,参加了金沙江溪洛渡与向家坝电站的有序顺利建设以及乌东德与白鹤滩电站的艰难筹建。在金沙江项目建设过程中,我体会到传承三峡精神和最佳实践仍然需要持续不懈的努力,需要从思想指导到工程实践的统一。从交流思想、提出要求到合同执行、落实到位,需要项目管理者的理解力、认同感和执行力。
由于设计方面的认识,由于业主管理团队的认识,溪洛渡导流洞混凝土衬砌施工的初期发生了和三峡船闸输水系统同样的裂缝多发的问题,由此对设计要求和施工措施进行了系统的调整,也结合现场进行了各种设计和施工方案的比较试验。记得当时,郑守仁院士到溪洛渡导流洞工地实地检查,听取了有关方面的报告,对三峡管理团队出现的这样的问题,很难理解,也很难接受。
对溪洛渡和向家坝,在进入地下厂房及其引水、尾水系统以及泄洪洞系统主体结构混凝土施工前,我们组织设计和施工,组织高校科研团队,开展了衬砌结构混凝土温控防裂专题研究,也对高流速抗冲耐磨混凝土进行了分析,对温控防裂措施进行了及时有效的决策。在采用三峡永久船闸衬砌混凝土温控防裂综合措施的基础上,我们更加注重多浇筑常态混凝土、多浇筑高级配混凝土。由此,对水平以及斜坡段衬砌的底板混凝土,进行了混凝土水平运输和入仓的机械化作业设备的生产性试验,进而进行了推广应用,购置了相应的施工设备。这些设备后来在地下厂房岩锚梁混凝土和大断面水工隧洞衬砌底板混凝土的施工中进一步发挥了作用。在试验对比的基础上,衬砌混凝土的外加剂由奈系全部转换为聚羧酸系。施工单位也主动响应,积极创新,在泄洪洞衬砌中进行了常态混凝土入仓浇筑台车的创新,做到了边墙浇筑常态混凝土,及时实现了混凝土表面流水养护和气温变化时段的洞室保温。在溪洛渡泄洪洞高强度抗冲磨硅粉混凝土施工中,在向家坝消力池护坦抗冲磨混凝土施工中,进一步采用了低热水泥,有效地降低了混凝土最高温度,控制了结构混凝土的温度裂缝。在溪洛渡、向家坝,对衬砌混凝土温控防裂措施的研究和实施,走入到了一个主动预防控制的阶段。
2010年,乌东德和白鹤滩工程开始项目现场筹建。面对导流洞工程建设综合难度和单项难度的挑战,白鹤滩建设者主动作为,在导流洞衬砌混凝土温控防裂中,除了全面应用三峡、溪洛渡已有的成功做法,还全面使用低热水泥,在导流洞混凝土裂缝控制上取得了更好的效果。这些成果得到了三峡集团质量检查专家组、国家能源局政府质量检查机构以及同行专家的认同。同时欣慰的是,三峡的做法在其他同类工程上得到了认同和实践。
(二)
2007年12月29日是个周末,星期六,在成都召开了金沙江地下工程混凝土温控防裂专题会议。下面是我为这次会议总结写下的文字,作为历史,也是一个存证。
这次会议很重要。溪洛渡建设部很早就提出了地下工程混凝土拌和系统的调整报告,主要基于生产温控混凝土。考虑到调整要基于对地下工程混凝土温控防裂的综合研究,尤其是设计方面的要求。因而,要求设计院结合导流洞经验,从综合措施出发,进行地下工程混凝土温控防裂设计的系统研究,以确定主要的原则、标准和要求。加上溪洛渡截流以及其他问题的处理,这个会议安排到了年底。
负责溪洛渡和向家坝主体工程设计的成都院与中南院,为本次会议提出了针对性的温控设计标准,尤其是施工单位提出了主要的温控措施。会议听取了成都院关于《溪洛渡水电站地下厂房及泄洪洞温控防裂专题研究报告》、溪洛渡地下工程施工单位关于《溪洛渡水电站地下工程防裂施工报告》、溪洛渡工程建设部关于溪洛渡地下工程温控问题专题意见,中南院关于《向家坝右岸地下厂房系统混凝土温控设计专题报告》和水电七局关于《向家坝水电站地下厂房工程混凝土温控防裂专题意见》的报告。针对溪洛渡和向家坝水电站地下工程混凝土温控防裂设计及施工措施等问题,专家们的讨论求是,中肯。会议纪要明确了下阶段工作的要求,我同意。
水电工程薄壁衬砌混凝土的温控防裂问题对于习惯了大坝大体积混凝土温控防裂的水电工程界来说是一个不可回避的新挑战。从自身经历来看,对水电工程薄壁结构混凝土温控防裂问题处在一种被动认识进而不断改进的过程。
水电建设地下工程混凝土一直都采用自然入仓,对出现的混凝土裂缝进行处理,满足运行及设计要求就行。十三陵抽水蓄能电站引水系统混凝土采用自然条件拌制的混凝土,未采取有关特殊温控措施,要求做好洒水养护和冬季保温。
三峡永久船闸六闸首以下穿过下航道的输水系统双孔泄水涵洞,在进水前夕的检查中,发现底板有大量的、顺水流向的、有规律的裂缝,对此裂缝通过设计对不同部位、不同运行条件的结构分析及安全复核后,进行了钢筋过缝和化学灌浆处理。
三峡工程地下输水系统混凝土浇筑初期,12m衬砌标准段出现裂缝。这个问题,在建设各方引起讨论,国务院质量检查专家组提出了严厉的批评。
在三峡永久船闸,地下输水系统衬砌、闸室直立墙衬砌等薄壁结构混凝土的防裂和温度控制一直困扰着我们。从保证船闸高边坡安全稳定出发,要考虑到闸室薄壁混凝土结构以及输水系统混凝土裂缝渗水对永久船闸周边岩体地下渗流场的影响;从保证输水系统运行期的安全,尤其是输水系统反弧门高流速段的运行安全出发,要求提高各方对衬砌混凝土施工质量的重视,尤其是对混凝土裂缝的认识,裂缝是衡量混凝土质量的一个重要的综合性指标;从混凝土施工工期的综合考虑出发,要减少后期裂缝处理的工作量。从此出发,要立足于事前控制,有效防范,适度控制裂缝性状等原则,对衬砌混凝土裂缝进行控制。
通过工程调研和资料检索,通过武汉大学的计算和敏感性分析,结合原型观测反馈分析,在试验块实测成果的基础上,确定采取综合温控措施。对于突破结构设计规范的主要指标采取了专家论证的方式。这些措施有:对标准段把混凝土衬砌段长由12m减少到8m,混凝土龄期由28d调整到90d,混凝土强度等级和粉煤灰掺量做适当调整;对夏季浇筑的混凝土,生产温控混凝土;对输水系统岔管段和闸室薄壁混凝土埋设塑料水管,通水冷却。对直立闸门井和闸室薄壁结构混凝土主要采取滑模施工,都要求流水养护。选取试验块和典型部位埋设温度计进行实时观测。在混凝土温控上,从拌和楼到仓面,从混凝土浇筑后到冬季越冬,采取了相应的管理措施。这些措施取得了较好的效果。标准段混凝土裂缝基本避免。三峡永久船闸的建设加深了我们对水电工程薄壁结构混凝土温控防裂的认识,积累了一定的经验。
三峡工程关于地下工程混凝土温控防裂问题的认识和经验并没有给我们在金沙江溪洛渡工程导流洞的建设产生警示和积极作用,预先防范研究不够。导流洞底板混凝土开裂后,我们才被动地进行系统的研究、试验和控制。
溪洛渡工程建设部的总结反映了这个过程,也反映了各方认识得到统一的过程。在这个方面,我们希望设计院能够更加重视地下工程混凝土的温控防裂,主动地、系统地分析混凝土施工全过程裂缝产生的机理和危害,结合现实可行的措施,提出施工温控技术要求。应该说,导流洞混凝土温控防裂的总结和反思还要继续做,尤其是后期裂缝以及顶拱裂缝的分析。导流洞对泄洪洞、对尾水洞、对引水洞混凝土温控具有直接的指导作用。
温控措施增多和实际效果对比分析中出现的困惑代表了现场同志们的共同关注,也就是值不值得花一定投入来做好前期控制措施的矛盾,也就是采取了措施仍然有裂缝产生的矛盾。今天的会议,专家以及大家的分析中,对此有了一个共同的认识。适当的温控标准和现实可行的综合温控措施可以有效地减少结构混凝土裂缝的数量和性状。也就是从技术、经济、质量和运行安全的综合角度,采取设计结构优化、混凝土配合比调整、生产温控混凝土、通水冷却、加强养护等综合温控措施后的裂缝少一些、细一些、短一些。虽增加了工程的投入,但增强了工程质量控制的主动性,防范了不可接受的质量问题的发生。
前不久讨论溪洛渡大坝混凝土温控防裂问题,潘家铮院士做了重要讲话,要求建设无裂缝的溪洛渡拱坝。潘总从设计、施工、管理以及思想认识方面对混凝土温控质量的要求同样适用于金沙江水电站地下工程混凝土施工质量和温控防裂控制。潘总的讲话我们已经下发给各个参建单位,以引起大家的重视,请大家学习落实。
对混凝土温度全过程的仿真分析使我们认识到对薄壁结构混凝土也要像对待大体积混凝土那样,更加精心设计、精心施工,精心养护,精心管理。结合三峡、小湾大体积混凝土温控防裂的经验,我们对金沙江水电项目混凝土温控提出了“标准科学、综合措施、个性设计、精细管理、过程监测、动态调整”的系统思想。
对地下工程厂房大体积混凝土,如厂房蜗壳混凝土、电站及泄洪洞进、出水口混凝土,按照设计已经明确的大体积混凝土温控防裂要求来做,请溪洛渡建设部结合设计院对二道坝混凝土温控的要求,对大坝低线混凝土系统的温控设计进行研究后完善。
对地下工程混凝土,大家的讲话十分全面,会议纪要的要求也是明确的。温控防裂是一个系统性的工作,建设单位、设计单位、施工单位,监理单位和科研院所要加强理解和合作。我补充讲几点认识,主要是从管理思想来谈。
首先,要求设计院通过设计工作成果的质量来体现思想认识上对地下工程结构混凝土温控防裂的重视。设计不仅仅从永久结构出发做好限裂设计,也要分析结构混凝土从开始浇筑到稳定运行条件下全过程中各主要阶段的温度过程,如结合混凝土浇筑期、初期养护期、冬季养护期、初期运行期、稳定运行期的环境和条件,立足于有效控制施工期混凝土裂缝,进行全面的温控防裂设计,提出系统的解决方案。
设计单位有这样一种倾向:反正设计已经审查,就是这样的要求,铁板一块,什么都不能谈,也不好谈,把施工期的防裂责任全部推到施工过程。也有地下工程混凝土施工的历史惯例,以前的工程都没有温控,出现裂缝在所难免,没有必要花这么大的代价来做这些工作。有时先天不足,补药再多都难以助效。比如,大家提到的混凝土结构衬砌段长适当减少、底板和边顶拱分缝、混凝土设计龄期调整、混凝土设计指标优化等卓有成效的设计措施,都要主动研究。希望设计院结合本次会议的意见,对地下工程各建筑物以及各建筑物的不同部位混凝土进行温控防裂设计。
其次,要加强混凝土原材料和配合比的设计和优化试验。会议中,混凝土材料专家提出的粉煤灰掺量、水灰比、用水量、聚羧酸外加剂掺量、塌落度控制等要结合施工及时调整。四个施工单位要尽早开始混凝土施工配合比的设计和试验工作。建设部组织开展HF混凝土工程调研,组织开展必要的补充试验。
要针对混凝土结构特点和要求,开展个性化的混凝土施工温控防裂施工设计。如泄洪洞的龙落尾段,这个部位的运行条件最恶劣,流速最高,有掺气设施,属于斜井,要从模板、浇筑手段、混凝土设计、浇筑时段、队伍配置、通水和养护等方面做专门的施工设计。
要重视施工全过程温控措施的严格落实和技术创新。溪洛渡导流洞底板混凝土以及地下厂房岩锚梁的混凝土都采用了皮带机浇筑常态混凝土的技术,葛洲坝调配了一台皮带机,我们购买了2台三一重工的一体化皮带浇筑设备,以推动底板常态混凝土的应用。但受设备投入的限制,应用的范围有限。建设部安排了三级配混凝土运输搅拌车的现场试验,这些试验为衬砌混凝土浇筑二级半混凝土打下了基础。因此,对具备条件的底板和边墙,要把常态混凝土浇筑作为基本要求,落实相应的设备和手段。对于竖井等部位,尽可能采用滑模以及 MY-BOX 入仓工艺。
浇筑低温混凝土是一个控制最高温度的主要措施。考虑到衬砌混凝土主要是二级配的泵送混凝土,混凝土浇筑速度受到模板设计和仓面施工作业的限制,一般浇筑时间比较长,混凝土温度回升是必然的,因此混凝土浇筑温度以 18±2℃作为要求是合适的。低温混凝土生产系统按照这样的要求来配置。
混凝土运输一定要做好规划,使运输过程受控。既不要长时间等待入仓,使温度回升和塌落度损失增大,更不能使仓面初凝。为控制混凝土温度回升和浇筑速度,针对三峡船闸多单位共用一个拌和系统的情况,为三峡地下输水系统混凝土运输车开辟了绿色通道,明确了“即到即进”的措施。
混凝土通水冷却是必要的,一定要针对衬砌的内外环境和温度变化过程,从控制温度梯度的角度,做好通水设计,在水温、时段等方面严格控制,动态控制。
混凝土养护更不能可有可无,时好时坏。地下工程衬砌混凝土的养护受条件限制实施困难,可以采取流水养护的部位一定要设置随同模板上升的养护设施,对平洞段要落实责任制,明确专人、定时养护。冬季一定要做好洞口封闭和管理。对洞口保温和洞口段混凝土表面保温开展专项设计。
大家的讨论中认为建设集中的地下工程混凝土拌和系统对生产质量管理、配合比的协调、生产废水处理、投资控制等都是有利的,但业主还是要付出一定的代价。在生产关系的处理上,要明确生产关系必须服从于生产力的要求。这样,原合同的混凝土生产关系要进行调整。当初决标,考虑并尊重了各个单位在溪洛渡工程的历史和发展,也确实带来了现今调整的困难,希望各个施工单位能够理解并积极支持,从大局出发,以合同为基础协商处理。可以把合同中出机口价拿回来,明确统一的供应价格,也可以针对不同部位固定混凝土水平运输单价进行调整。这个问题由建设部研究后确定。
泄洪洞建筑物虽不在工程总进度的关键控制线路上,但它是溪洛渡工程永久安全运行的关键。在和承担泄洪洞建设任务的施工单位负责人的交谈中,我一直强调要立足主动开展工作。要高度重视泄洪洞高流速的气蚀问题,泄洪洞的开挖要为混凝土施工创造良好的条件,留有充分的时间,包括有利于混凝土浇筑时段的选择。目前的开挖进展基本做到了这一点。
前不久召开的泄洪消能以及高流速抗冲耐磨专题会议,要求结合模型试验,优化泄洪洞泄洪消能设计,对抗冲耐磨混凝土进行补充试验。溪洛渡水电站工程截流验收专家组在检查导流洞混凝土施工质量后指出必须高度重视泄洪洞混凝土的平整度。因此,要汲取导流洞混凝土施工的经验,做好钢模台车设计的专项审查和制造。
明年溪洛渡地下厂房开挖完成,开始机组一期埋件安装和混凝土浇筑。溪洛渡电站进水口和泄洪洞进出口开始部分混凝土浇筑。向家坝地下厂房岩壁吊车梁混凝土一季度浇筑。要做好混凝土施工规划,落实各项资源,审查各项措施,做好队伍准备和培训工作,任务繁重,时间并不宽裕。因此,对各个建筑物混凝土浇筑前需要完成的各项工作进行规划,明确各项技术审查的条件和时间,统一各方的认识,开展必要的生产试验,形成混凝土施工细则,从一开始就浇筑优质的混凝土。
(三)
经历着这个过程,伴随着溪洛渡地下厂房工程以及泄洪洞工程结构混凝土温控防裂措施的全面实施,看到了建设者着力解决并控制水工衬砌混凝土温度裂缝产生与发展的各种努力,见证了这些努力在溪洛渡泄洪洞以及乌东德、白鹤滩导流洞衬砌混凝土施工中取得的实际效果。在已有理论计算和工程实践的基础上,需要从理论上、从结构安全上、从防裂措施的实际效果和投入产出上,对衬砌混凝土全面采用温控措施的经验和教训进行系统的总结,并能够成为同行们思想上的共识、行动上的自觉。
从三峡转战金沙江,在建设不同的大型水电项目,感谢衬砌混凝土温控防裂的团队中始终有武汉大学段亚辉教授带领的科研团队。他们一直秉承面向工程需要、紧密结合一线工程实践的科学精神,及时分析每一个工程问题,从大量实践与海量数据中系统地总结着系统性、指导性、规范性的设计理论、计算方法和工艺准则。三峡集团溪洛渡建设部委托武汉大学开展了衬砌混凝土温控防裂的专项科研和已有工程实践的全面总结,在大量工程文献中,理清一条现实、科学的技术路线,希望这些成熟的成果能够成为水工隧洞混凝土设计和施工规范或导则的一部分,成为业界的评判标准和专家们的评估体系。
有这些工作基础,从2013年开始,列了一个总结目录,进行了几次专题交流,酝酿组织从事过三峡以及金沙江项目衬砌混凝土温控防裂工程实践的设计、监理、施工和业主项目管理的同志们与段亚辉教授一起完成这份总结,以求与同行分享地下工程衬砌混凝土温控防裂的做法、经验和体会。
在工程建设质量需求引领下的地下工程混凝土温控防裂工作,经过科研单位的跟踪计算和大量现场试验与检测数据的分析,走上了理论进一步指导实践的技术路线。在讨论如何进一步做好工程总结和成果推广应用的过程中,段亚辉教授及其团队做了大量的工程案例调研,收集整理了大量的原始基础资料,对海量工程数据进行了归类统计分析,进而开展了理论分析和计算,积累了大量的成果。这些成果除了基于工程实践的技术进步和创新外,还有从实践出发升华的理论和应用。总结的书名,原考虑是“水电工程地下结构混凝土温控防裂的技术创新和实践”。这个想法得到了郑守仁院士、张超然院士的支持,他们一直伴随并决策着三峡、溪洛渡与向家坝、白鹤滩与乌东德的关键技术问题。郑守仁院士建议聚焦在水工隧洞衬砌混凝土上,也就形成了现在的书名为《水工隧道衬砌混凝土温控防裂的技术创新和实践》和《水工隧洞衬砌混凝土温控防裂理论与应用》的两份成果。
从三峡永久船闸输水洞、衬砌墙的混凝土温控防裂技术,到溪洛渡导流洞、地下厂房岩锚梁、引水尾水系统、泄洪洞工程的运用,有大量的施工案例,也有大量的观测数据和分析成果。这些工程实例,作为工程最佳实践,可以成为一套体系。这套体系贯穿从结构的设计、材料的选择、混凝土的配合比,结合温控措施(从混凝土施工现场温控到养护与保温等),到对混凝土出现裂缝后处理措施与经济投入的比较,结合运行效果,形成这样一条主线。这套体系在实践当中已经收到了很好的效果,将延伸推广到白鹤滩、乌东德,也会被其他工程所采用。如在衬砌混凝土结构设计上的指导作用,就会对混凝土结构体型、结构分缝、龄期设计进行调整。
一般来讲,结构混凝土按限裂设计,设计师要求施工期不裂。实际上,没有工程能做到衬砌混凝土施工期不开裂,而且裂缝的数量和宽度都不能控制与掌握。混凝土施工期出现裂缝,削弱了结构的整体性、耐久性。因而对施工期出现的裂缝要采取各种可用的处理措施,但依然带来工期、费用、结构永久运行质量等的顾虑。通过三峡到金沙江项目工程实践总结的这套体系,能使施工期的温度裂缝得到有效的控制。这套体系有完整的管理目标,从管理目标、技术路线,最后到具体实践,再加上理论支撑。这种控制效果体现在裂缝数量大量降低、裂缝宽度大幅减少,裂缝处理的工期、费用大量减少,结构的整体性和耐久性得到了更好的保障。
对水工隧洞混凝土温控防裂问题的认识也有一个深化的过程,体现了对质量认识的深化,体现了对衬砌混凝土所处部位与枢纽工程长期安全运行效益的认识。比如隧洞布置的型式、结构不一样,对周边建筑物的安全影响就不一样。现在岩石力学跟混凝土结构力学的进步体现在尽量多地利用岩体,这就需要混凝土防裂、不漏水。即使漏水了,对不同的结构要有不同的防渗系统或排水系统。混凝土开裂漏水,对岩体的耐久性不利,对拱坝抗力体不利,对靠锚索锚杆保证工程安全的这一部分支护结构的耐久性也不利。对高流速过流面,裂缝是薄弱环节。如果不采取有效的综合温控措施,混凝土按照原设计要求实施就必然裂缝,项目组织上和合同费用上就应该把裂缝处理作为一个正常的施工环节,费用也要列进正常的投资概算。所以说,对水工隧洞衬砌混凝土的温控防裂要求,包括对结构缝的止水质量,都有了新的认识。这些认识必然带来变化,要结合项目背景、项目环境条件,面对这些变化,妥善应对解决,取得好的效果,使结果始终处于项目管理者的主导控制中。现在的项目建设概念是从全生命周期安全、质量和经济性出发,一开始就把工程一次性地做好,尽量减少后期处理的工作量。
当初考虑这个成果总结,不要按照国内教科书的写法,希望可读性强一些,用案例,鲜活一些。比如在三峡工程建设中,碰到哪些问题,各方面怎么认识、怎么研究,采取了什么措施,最后的效果怎么样等,就像讲一个故事,引人入胜。在前面可用简单易懂的文字把科学和原理讲述清楚,把大量的公式以附录的形式放到后面,增强可读性,朴实,有价值。可以作为管理类和技术类综合性的成果,有案例支撑,最后从实践到理论,理论又指导实践这么一个反复的过程,读后能得到很多启示。
2015年5月7日星期四于昆明