丹江口大壩初期工程壩頂面、下游坡面裂縫處理施工技術(shù)

王 軍 輕

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司,四川 成都 610091)

1 工程概述

丹江口水利樞紐初期工程混凝土壩在建設(shè)和運行期間，曾多次對壩體裂縫等缺陷進行了檢查和處理，但由于受當(dāng)時運行條件、檢測手段等限制，未能對初期工程壩體混凝土缺陷進行全面檢查。2005年，丹江口大壩加高工程開工后檢查發(fā)現(xiàn)，初期工程混凝土壩壩頂、下游壩面的裂縫數(shù)量增加較多，對大壩安全運行帶來不利的影響。為消除隱患，保證加高后的大壩運行安全，按照國務(wù)院南水北調(diào)辦公室的要求，利用正在進行大壩加高的有利時機，對初期大壩混凝土裂縫等缺陷進行全面的檢查和處理。

2 施工規(guī)劃

2.1 施工通道

左聯(lián)壩段貼坡面裂縫檢查處理利用進微波樓的道路到達工作面；右聯(lián)壩段貼坡面裂縫檢查處理利用原有便道到達工作面；廠房壩段貼坡面裂縫檢查處理利用進電廠道路、廠壩平臺到達工作面；溢流堰面裂縫檢查處理利用24號壩段、18號壩段轉(zhuǎn)梯、13號壩段轉(zhuǎn)梯到達工作面。

2.2 施工平臺

在進行貼坡面裂縫檢查與處理時，由于裂縫的位置分布范圍從坡腳至162 m高程，在處理貼坡面裂縫時利用坡面自身、新老混凝土結(jié)合面施工所搭設(shè)的鋼管排架、新澆混凝土倉面等作為施工平臺。

2.3 施工用風(fēng)、水、電布置

施工用風(fēng)主要為沖洗嵌縫槽內(nèi)雜物、沖洗灌漿孔、裂縫檢查、鉆孔等之用。主要由小型空壓機供給，通過軟管接至工作面。

施工用水主要供混凝土表面沖洗、裂縫清洗、混凝土及防護材料養(yǎng)護、鉆孔等。主要由布置在壩面的大壩已有的施工供水系統(tǒng)供給，通過支管引至工作面。

施工用電主要供空壓機、鉆機、混凝土振搗機組、灌漿泵、漿液攪拌機、高壓油泵電動工具、施工照明等之用。主要由布置在新老壩頂?shù)拇髩喂╇娋€路通過電纜將電源引接至施工現(xiàn)場配電柜內(nèi)，通過電纜供施工設(shè)備和照明用電。為滿足夜間施工需要，在工作面附近布置有若干盞1 kW碘鎢燈。

3 施工程序

Ⅱ類裂縫檢查及缺陷處理施工程序為：老壩體混凝土表面清理→裂縫檢查→裂縫表面處理→切鑿嵌縫槽→縫口封閉。

Ⅲ、Ⅳ類裂縫檢查及缺陷處理施工程序為：老壩體混凝土表面清理→裂縫檢查→裂縫表面處理→切鑿嵌縫槽→鉆孔埋設(shè)灌漿管→縫口封閉→試氣檢查→化學(xué)灌漿→灌后質(zhì)量檢查。

4 主要施工方法

4.1 不同裂縫所采取的措施

4.1.1 Ⅰ、Ⅱ類裂縫

(1)初期大壩下游壩面Ⅰ類裂縫，壩頂Ⅰ類縱向裂縫、縫端至上游壩面距離大于1.0 m的Ⅰ類橫向裂縫一般不作專門處理，上述情況下的Ⅱ類裂縫視所在部位和裂縫的產(chǎn)狀情況一般僅進行鑿槽封口處理。

(2)對于延伸至上游壩面距離小于1.0 m的Ⅰ、Ⅱ類壩頂橫向裂縫，在距上游面0.5 m～1.0 m的位置騎縫鉆孔穿過縫底約0.5 m，孔徑φ76 mm，孔內(nèi)回填SR2柔性防水材料，封堵孔上游壩頂裂縫鑿槽封口并在裂縫深度范圍內(nèi)采用LPL灌漿材料進行灌漿處理。當(dāng)裂縫延伸并貫通上游壩面時，應(yīng)按上游壩面的Ⅱ類裂縫進行處理。

4.1.2 Ⅲ、Ⅳ類裂縫

(1)初期大壩下游壩面Ⅲ、Ⅳ類裂縫，壩頂Ⅲ、Ⅳ類縱向裂縫、縫端至上游壩面距離大于2.0 m的Ⅲ、Ⅳ類橫向裂縫，一般鑿槽封口并在縫深范圍內(nèi)進行化學(xué)灌漿，根據(jù)縫寬確定使用改性環(huán)氧或 LPL灌漿材料，并沿初期工程混凝土裂縫走向設(shè)置限裂鋼筋。

(2)對于縫端至上游壩面距離小于2.0 m的Ⅲ、Ⅳ類橫向裂縫，除上述處理外，在距上游面1.0 m～1.5 m的位置騎縫鉆孔穿過縫底約0.5 m，孔內(nèi)填堵SR2柔性防水材料，封堵孔上游壩頂裂縫鑿槽封口并在裂縫深度范圍內(nèi)采用LPL灌漿材料進行灌漿處理。當(dāng)裂縫延伸并貫通上游壩面時，應(yīng)按上游壩面的Ⅲ、Ⅳ類裂縫進行處理。

4.2 Ⅱ類裂縫處理施工方法

4.2.1 裂縫表面處理

根據(jù)實際施工情況并結(jié)合混凝土表面碳化層鑿除進行處理，在裂縫檢查后即進行表面碳化層鑿除施工，碳化層鑿除后，先用高壓(風(fēng))水將混凝土表面沖洗干凈，再用高壓風(fēng)將裂縫兩側(cè)附近的混凝土表面吹干。

4.2.2 切鑿嵌縫槽

在裂縫混凝土表面處理完成后切鑿梯形槽，切槽寬度為5～8 cm左右，裂縫兩側(cè)各2.5～4 cm，深度為3～5 cm，鑿除槽內(nèi)混凝土。

4.2.3 縫口封閉

在嵌縫前用高壓風(fēng)將裂縫周邊混凝土表面吹干，然后在裂縫嵌縫槽表面涂刷一遍1∶2水泥漿或環(huán)氧基液，涂刷時充分浸透混凝土表面，采用預(yù)縮砂漿(或環(huán)氧砂漿)對嵌縫槽分層回填嵌縫，用橡膠錘將槽內(nèi)預(yù)縮砂漿(或環(huán)氧砂漿)錘擊至表面出現(xiàn)少量泛漿為止，預(yù)縮砂漿(或環(huán)氧砂漿)回填高度與表面混凝土平齊。預(yù)縮砂漿(或環(huán)氧砂漿)嵌縫回填后表面覆蓋絨氈養(yǎng)護。

4.3 Ⅲ、Ⅳ類裂縫處理施工方法

4.3.1 表面處理

裂縫表面處理、切鑿嵌縫槽、縫口封閉施工方法同上。

4.3.2 鉆騎縫孔埋設(shè)灌漿管

(1)沿混凝土裂縫鉆騎縫灌漿孔，灌漿孔孔徑為φ20 mm，深度為15～20 cm，鉆孔間距為30～100 cm，間距大小根據(jù)裂縫寬度進行調(diào)整。

(2)采用高壓風(fēng)將裂縫周邊灰塵吹凈，檢查灌漿管與裂縫的連通性，并用高壓水對裂縫進行沖洗，檢查灌漿管與裂縫的貫通性。

(3)使用預(yù)縮砂漿或環(huán)氧砂漿嵌縫。

4.3.3 灌漿嘴試氣檢查

環(huán)氧砂漿和預(yù)縮砂漿固化后，通過灌漿嘴對裂縫試壓，試壓壓力0.2～0.3 MPa，使用肥皂水檢查嵌縫處漏氣情況，對于漏氣的部位使用快速固化的環(huán)氧基液對其進行涂刷，再進行試壓檢查，合格后才能進行化學(xué)灌漿。

4.3.4 化學(xué)灌漿

(1)灌漿設(shè)備與灌漿材料

化學(xué)灌漿設(shè)備采用氣動自動化學(xué)灌漿泵。裂縫灌漿材料有RH改性環(huán)氧灌漿材料、HK-G-2環(huán)氧灌漿材料及LPL灌漿材料。

(2)灌漿順序及方法

水平縫由一端向另一端灌注，垂直縫或斜縫由下往上灌注，均采用單點推進灌注法。

(3)灌漿壓力及結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)

灌漿壓力范圍為0～0.8 MPa，根據(jù)進漿速度逐級緩慢提高灌注壓力，當(dāng)進漿量小于10 mL/min時，可將壓力逐步提升至0.6～0.8 MPa，以保證漿材更好的滲透到細微裂縫。在注漿設(shè)備停止進漿或在穩(wěn)定壓力下15 min內(nèi)連續(xù)吸漿率小于10 mL/min，且壓力不下降，即可結(jié)束灌漿。

(4)灌漿

從裂縫一端啟灌，待相鄰的灌漿嘴冒漿且顏色正常后停止灌注并封閉，然后移至其相鄰冒漿的灌漿嘴繼續(xù)灌注，直到另一相鄰灌漿嘴冒漿且顏色正常后，依次往復(fù)移灌相鄰灌漿嘴，在所有灌漿嘴冒漿且顏色正常后再從頭依次進行補灌，補灌時穩(wěn)壓并屏漿，在吸漿量小于10 mL/min時繼續(xù)屏漿10 min后關(guān)閉灌漿嘴，直到全部補灌完成。

4.3.5 灌漿質(zhì)量檢查

裂縫化灌完成3天后對灌漿質(zhì)量進行檢查，對裂縫鉆孔壓水進行透水率檢查，對裂縫鉆取混凝土芯樣檢查漿材結(jié)石情況。

5 質(zhì)量安全措施

5.1 質(zhì)量保證措施

(1)嚴(yán)格按照設(shè)計要求檢查裂縫，準(zhǔn)確確定裂縫分布、長度、寬度、裂縫走向及重要裂縫的深度，及時提供清晰齊全的裂縫檢查資料(包括影像資料)。

(2)使用的裂縫處理材料性能指標(biāo)符合設(shè)計要求，按規(guī)范要求對裂縫處理用的材料如灌漿材料、塑性止水材料、防滲蓋片、鋼筋、水泥、粗細骨料等抽樣檢驗，不合格的材料不得用于本項目施工。

(3)裂縫處理前對縫口進行清理，清除縫口雜物，并用高壓(風(fēng))水清洗；裂縫干燥后埋設(shè)灌漿管并封閉處理，封閉材料達到設(shè)計強度后試氣，對漏氣部位進行封堵，保證密閉效果。

(4)SR2塑性止水材料按先里后外的原則搓成細條、分層嵌填并捶擊密實；防滲蓋片粘貼部位基面應(yīng)平整、干凈，對于凹坑與不平整面應(yīng)采用SR2塑性止水材料填平補齊，粘貼面涂刷SR防滲蓋片配套底膠，要求涂刷均勻無漏刷，防滲蓋片接頭采用搭接型式，搭接長度不小于5 cm，防滲蓋片應(yīng)與基面粘貼牢固密實。

(5)保證裂縫灌漿施工質(zhì)量。灌漿順序、灌漿壓力及結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合設(shè)計要求；

根據(jù)進漿速度逐級緩慢提高灌漿壓力，嚴(yán)格控制最高灌漿壓力；對在灌漿過程中出現(xiàn)的異常情況應(yīng)及時報告和采取必要的處理措施；質(zhì)檢人員應(yīng)對施工全過程進行質(zhì)量監(jiān)督。

(6) 裂縫灌漿后及時進行灌后質(zhì)量檢查，騎縫鉆孔壓水檢查透水率，對裂縫鉆取混凝土芯樣檢查漿材結(jié)石情況。

5.2 安全保證措施

(1)建立完善的安全生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，明確各級管理人員權(quán)責(zé)。強化日常安全監(jiān)督管理，組織開展三工活動，定期和不定期進行安全檢查。

(2)認真組織編制項目安全生產(chǎn)技術(shù)措施、工序施工安全措施，認真組織安全技術(shù)交底，安全部門現(xiàn)場監(jiān)督落實。

(3)深化安全教育，強化安全意識。施工人員上崗前須進行安全教育和技術(shù)培訓(xùn)，牢固豎立”安全第一”的宗旨，安全員須持證上崗。

(4)施工人員要嚴(yán)格執(zhí)行安全操作技術(shù)規(guī)程。進入施工現(xiàn)場按勞保規(guī)定著裝和使用安全防護用品，禁止違章作業(yè)。

6 結(jié) 語

裂縫處理除了對不同類型的裂縫按照設(shè)計要求進行處理外(鑿槽、縫口封閉、灌漿)，還沿裂縫走向鋪設(shè)了限裂縫筋，對結(jié)構(gòu)特殊部位設(shè)置了應(yīng)力釋放孔。為監(jiān)測裂縫處理效果，有針對性的埋設(shè)了裂縫計、鋼筋計、滲壓計等監(jiān)測儀器。裂縫監(jiān)測結(jié)果表明，除極少數(shù)裂縫處于”活縫”狀態(tài)外，絕大多數(shù)裂縫呈閉合狀態(tài)，縫面開度測值較小，最大變化幅度小于0.3 mm，年變化幅度小于0.1 mm且漸趨穩(wěn)定。 實踐證明，本方法實用可靠，節(jié)約了工程成本，安全、質(zhì)量、工期均有保障。