混凝土坝施工技术要点

混凝土坝属于大体积混凝土工程，施工中面临温度应力、收缩裂缝与浇筑能力的多重约束。分缝分块是将坝体划分为可控浇筑单元的核心技术手段，施工质量控制则贯穿原材料、拌和、运输、浇筑到硬化检测的全过程。本文系统梳理混凝土坝的分缝类型、五种分缝分块方式的技术特点，以及施工质量控制与检测方法的要点。

一、混凝土坝的施工分缝分块

1.1 分缝分块的缘由

混凝土重力坝分缝有横缝、纵缝和水平施工缝三类：

• 横缝：沿坝轴线方向，将坝的全长划分为 15～24m 的若干坝段，坝段之间的缝称为横缝。其作用是减小温度应力，适应地基不均匀沉降，满足混凝土浇筑能力和温度控制等施工要求。横缝分为永久性（不需要进行接缝灌浆，故称永久缝）和临时性两种
• 纵缝：在平行于坝轴线方向设置的临时缝，目的是适应混凝土浇筑能力、减小施工期温度应力
• 收缩缝：拱坝为了温控、防止收缩裂缝并满足浇筑能力要求，需分层分块浇筑，各块之间设置收缩缝。待坝体混凝土冷却到稳定温度（一般为年平均温度或低于年平均温度 2～3℃）时，再进行接缝灌浆，使拱坝形成整体。收缩缝中的横缝内设置铅直方向梯形键槽，纵缝内设置水平向三角形键槽

按灌浆方式不同，收缩缝又有窄缝和宽缝之分：

• 窄缝：施工时不留，由混凝土自然收缩形成，封拱时采用施工时缝内预埋的灌浆系统进行接缝灌浆
• 宽缝：坝块间留有的缝宽达 0.7～1.2m，施工时混凝土散热效果较好，封拱时直接用混凝土填塞，但填塞的混凝土仍可能产生新的收缩缝，需要再次灌浆

图1：混凝土坝分缝类型体系与关键参数

1.2 分缝的形式

• 横缝按缝面形式主要有三种：缝面不设键槽、不灌浆；缝面设竖向键槽和灌浆系统；缝面设键槽但不进行灌浆
• 纵缝形式主要有竖缝、斜缝及错缝等

1.3 横缝分段

• 横缝一般自地基垂直贯穿至坝顶，在上、下游坝面附近设置止水系统
• 有灌浆要求的横缝，缝面一般设置竖向梯形键槽
• 不灌浆的横缝，接缝之间通常采用沥青杉木板、泡沫塑料板或沥青填充

1.4 竖缝分块

• 用平行于坝轴线的铅直纵缝，把坝段分成若干柱状体进行浇筑，又称柱状分块。施工中一般从上游到下游将一个坝段的几个柱状块体依次编号。这种形式始于 20 世纪 30 年代末美国胡佛坝的施工，被西方称为传统的分缝分块形式，也是我国使用最广泛的一种
• 为恢复因纵缝而破坏的坝体整体性，纵缝需设置键槽并进行接缝灌浆处理，或设置宽缝回填膨胀混凝土
• 为避免冷缝，块体大小必须与混凝土制备、运输和浇筑的生产能力相适应：在混凝土初凝时间内所浇的混凝土方量，必须等于或大于块体一个浇筑层的混凝土方量
• 纵缝间距越大，块体水平断面越大，纵缝数目和缝的总面积越小，接缝灌浆及模板作业工作量越少，但温控要求越严，否则可能引起裂缝。发展趋势是尽量加大纵缝间距、减少纵缝数目，直至取消纵缝进行通仓浇筑
• 浇块高度一般在 3m 以内

1.5 斜缝分块

• 大致沿坝体两组主应力之一的轨迹面设置斜缝
• 缝面上出现的剪应力很小，坝体能保持较好的整体性，因此斜缝可以不进行接缝灌浆
• 斜缝不能直通到坝的上游面，以避免库水渗入缝内；在斜缝终止处应采取并缝措施，如布置骑缝钢筋或设置并缝廊道，以免应力集中导致斜缝沿缝尖端向上发展裂缝而贯穿
• 施工中要注意均匀上升和控制相邻块的高差：高差过大将导致两块温差过大，易在后浇块接触面上产生不利拉应力而产生裂缝。遇下游块进度赶不上出现过大高差时，应在下游块采取较严的温控措施
• 浇筑程序有限制：必须上游块先浇、下游块后浇，不如纵缝分块机动灵活

1.6 错缝分块

• 坝体尺寸较小，一般长 8～14m，分层厚度 1～4m
• 缝面一般不灌浆，但在水轮机蜗壳等重要部位需要骑缝钢筋，垂直缝和水平缝上必要时设置键槽
• 水平缝的搭接部分一般为层厚的 1/3～1/2，且搭接部分的水平缝要求抹平，以减少坝块两端的约束；块体浇筑先后次序需按一定规律排列，对施工进度影响较大

1.7 通仓浇筑

整个坝段不设纵缝，以一个坝段进行通仓浇筑，其特点是：

• 坝体整体性好，有利于改善坝踵应力状态
• 免除接缝灌浆、减少模板工程量，节省工程费用，有利于加快施工进度
• 仓面面积增大，有利于提高机械化水平，充分发挥大型、先进机械设备的效率
• 浇块尺寸大，温控要求高

图2：五种分缝分块方式技术特点对比

二、混凝土坝的施工质量控制

2.1 施工质量控制内容

• 为保证混凝土质量达到设计要求，应对原材料、配合比、施工过程中各主要工序及硬化后的混凝土质量进行控制与检查
• 质量控制从原材料入手，覆盖混凝土的拌和、运输、入仓、平仓、振捣、养护等各个环节；混凝土坝作为大体积混凝土工程，还有温度控制和分期冷却等问题
• 取样要求：不仅要在出机口取样，也应在仓内取样，测试质量指标，按试件强度的离差系数或标准差进行控制

2.2 施工质量检测方法

• 现场混凝土质量检验以抗压强度为主，以 150mm 立方体试件、标准养护条件下的抗压强度为标准
• 混凝土试件以机口随机取样为主，每组试件应在同一储料斗或运输车箱内取样制作；浇筑地点取一定数量的试件进行比较
• 拆模后应检查外观质量，有裂缝、蜂窝、麻面、错台和模板走样等质量问题或缺陷时应及时检查和处理
• 抗压强度检测结果不满足规范合格标准，或对试件强度代表性有怀疑时，可从结构物中钻取芯样试件或采用无损检验方法检测；仍不符合要求的，应按实际条件验算结构安全度，采取必要的补救措施
• 已建成的结构物应进行钻孔取芯和压水试验：大体积混凝土可按每万立方米混凝土钻孔 2～10m 进行，具体部位、检测项目与吸水率评定标准根据工程施工具体情况确定；钢筋混凝土结构物以无损检测为主，必要时采取钻孔法检测

总结

混凝土坝施工以分缝分块化解大体积混凝土的温度应力与浇筑能力矛盾：横缝将坝体按 15～24m 划分坝段，纵缝形成竖缝、斜缝、错缝等分块方式，通仓浇筑则代表取消纵缝、强化温控的发展方向。质量控制贯穿原材料至硬化检测全过程，以 150mm 立方体试件抗压强度为核心标准，辅以钻孔取芯、压水试验和无损检测，确保坝体强度与整体性满足设计要求。