鏡泊湖水庫大壩表面裂縫的處理工藝

馬景勝

(牡丹江市水務(wù)科學(xué)研究院，黑龍江 牡丹江157000)

1 工程概況

鏡泊湖水庫位于黑龍江省牡丹江市境內(nèi)的松花江支流牡丹江中上游河段，距牡丹江市約110 km。水庫控制流域面積11 820 km2，占牡丹江流域的31%，多年平均流量31.38 ×108m3，多年平均入庫流量100 m3/s 。

2006年11月起對鏡泊湖水庫進(jìn)行了除險(xiǎn)加固。工程建設(shè)的主要建設(shè)內(nèi)容為:

1)混凝土擋水壩加高加固(186 m)。

2)混凝土溢流壩加固(1 532 m)。

3)混凝土蓋板土石混合溢流壩加固(1 035 m)。

4)在擋水壩段新建泄水閘;壩體固結(jié)灌漿和帷幕灌漿。

截止到2008年7月，擋水壩工程、泄水閘工程、混凝土溢流壩工程、土石混合溢流壩工程及基礎(chǔ)灌漿工程等主體工程已全部完成，完成總工程量20.26萬m3，其 中 土 石 方15.73萬m3，混 凝 土 方4.53萬m3，帷 幕 灌 漿11 900 m，固 結(jié) 灌 漿 進(jìn)尺5 000 m。

擋水壩、溢流壩混凝土澆筑時(shí)間在2007年6—7月，施工期間和工程完工后，擋水壩、溢流壩段局部出現(xiàn)不同程度裂縫，為確保工程質(zhì)量，徹底消除工程安全隱患對鏡泊湖除險(xiǎn)加固工程擋水壩段和溢流壩段混凝土裂縫進(jìn)行檢查、成因分析和裂縫處理工藝設(shè)計(jì)。

2 裂縫檢查及成因分析

混凝土擋水壩和溢流壩屬大體積混凝土結(jié)構(gòu)，引起裂縫的主要原因是水泥水化熱大量積聚，使混凝土出現(xiàn)早期溫升和降溫現(xiàn)象，由此形成的溫度收縮應(yīng)力是導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因。應(yīng)著重從壩體約束程度、設(shè)計(jì)構(gòu)造、混凝土生產(chǎn)和施工方面查找原因［1］。初步分析推測可能導(dǎo)致混凝土產(chǎn)生裂縫的主要原因有以下3個(gè)方面:

2.1 設(shè)計(jì)方面

壩體分縫平均為15 m，對玄武巖基礎(chǔ)和保留原有混凝土的強(qiáng)約束結(jié)構(gòu)來看可能偏長;分段分層澆筑體積可能偏長。

2.2 混凝土材料方面

產(chǎn)生裂縫的標(biāo)段均采用泵送混凝土，水灰較大，砂率偏小，易引起混凝土表面干縮縫。

2.3 施工養(yǎng)護(hù)方面

施工期天氣炎熱，晝夜溫差大，泵送混凝土水灰比較大，水化熱偏高?；炷翝沧⒑蟊ｐB(yǎng)的時(shí)間和質(zhì)量，都對混凝土裂縫的形成有影響［2］。

3 裂縫處理工藝設(shè)計(jì)

3.1 處理方法

3.1.1 貫通性裂縫處理

貫通性裂縫宜采用表面坎縫、內(nèi)部灌漿充填的方式進(jìn)行處理，表面坎縫材料應(yīng)采用脆性低且能適應(yīng)拉伸的SB—R 砂漿材料，SB—R 砂漿強(qiáng)度30 ～50 MPa;抗折強(qiáng)度6.0 ～9.0 MPa ;抗拉強(qiáng)度2.5 ～4.0 MPa(8 字模)。

灌漿材料采用HW、LW 灌漿料，以LW 灌漿料為主，該材料對混凝土裂縫具有很好的充填密封作用，漿材固結(jié)體拉伸變形達(dá)150% ～300% ;固結(jié)體本身有遇水膨脹的功能，能起到對裂縫持久密封的作用［3］。

其處理工藝過程如下:

切縫、鑿毛→鉆孔、布嘴→清縫、洗縫→涂底膠、坎縫→灌漿→拆除灌漿嘴→封堵、表面修飾

1)切縫、鑿毛:沿縫切割并鑿出寬10 cm、深8 ～10 cm的V 型槽，鑿出的新混凝土界面要求順直、平整。

2)鉆孔、布嘴:騎縫或沿縫兩側(cè)以50 ～80 cm的間距鉆孔，埋設(shè)灌漿嘴，灌漿孔直徑兩種，粗孔直徑20 ～30 mm(深層灌漿)，細(xì)孔直徑15 mm(淺層灌漿)。

3)清縫、洗縫:用高壓風(fēng)清洗縫表面浮渣及縫隙內(nèi)的殘余物，并判斷、記錄裂縫的聯(lián)通性。

4)涂底膠、坎縫:在V 型槽混凝土界面涂刷SB—JM 膠，涂刷要求均勻、連續(xù);然后再V 型槽填充SB—R 砂漿，壓實(shí)、抹平。

5)灌漿:采用HW、LW 灌漿料灌漿，以LW 灌漿料為主，視環(huán)境溫度、裂隙開度調(diào)整適宜黏度;壓力控制在0.2 MPa ～0.5 MPa 。

灌漿順序由下而上，當(dāng)鄰孔出現(xiàn)純漿液后，關(guān)閉灌漿嘴，繼續(xù)灌漿，當(dāng)所有鄰孔都出漿后，停止灌漿。

6)拆除灌漿嘴、封堵、表面修飾:當(dāng)漿液固化后，拆除灌漿嘴，封堵灌漿孔;進(jìn)行邊緣、表面修飾，為使堰面色調(diào)盡可能保持一致，可考慮噴涂聚合物砂漿進(jìn)行遮蓋和過渡，即可起到表面修飾作用，又可發(fā)揮表面防護(hù)功能［3］。

3.1.2 表面收縮縫和沉降收縮縫處理

這些裂縫其開度在0.5 ～2.5 mm，其深度估計(jì)約3 ～5 cm，其分布比較集中，主要分布在壩軸線兩側(cè)50 ～80 cm。處理方式采用表面封閉、補(bǔ)強(qiáng)方式進(jìn)行。

其過程如下:

鑿毛處理→界面處理→表面填充補(bǔ)強(qiáng)→表面修飾

1)鑿毛處理:在裂縫較集中區(qū)域，表面鑿毛，鑿除深度1.5 ～2.0 cm，裂縫開度較大的可鑿至3.0 cm，區(qū)域邊緣用切割機(jī)切割，深度＞1.5 cm。

2)界面處理:用高壓風(fēng)或高壓水槍，清洗表面浮渣、浮灰。

3)表面填充補(bǔ)強(qiáng):涂刷SB—JM 膠，填充砂漿，壓實(shí)、抹平。

4)表面修飾。同上。

3.2 處理方式的選擇

3.2.1 擋水壩

該段采取2 種方式對表面進(jìn)行處理:

1)采用高性能砂漿進(jìn)行裂縫表面坎縫處理:切縫、鑿毛→鉆孔、布嘴→清縫、洗縫→涂底膠、坎縫→灌漿→拆除灌漿嘴→封堵、表面修飾;

2)采用碳纖維增強(qiáng)布對處理的裂縫表面進(jìn)行封閉增強(qiáng)處理，該工藝可以進(jìn)一步提高建筑物的外觀質(zhì)量，減少混凝土鑿除量。工藝過程如下:切縫、鑿毛→鉆孔、布嘴→清縫、洗縫→涂底膠、纖維布黏貼→涂膠、覆蓋保護(hù)層→灌漿→拆除→表面修飾。(注:該工藝較高性能砂漿裂縫表面坎縫處理工程造價(jià)增加20%左右)

3.2.2 溢流壩

針對裂縫具體類型進(jìn)行施工處理。

1)迎水面裂縫采取表面坎縫淺層灌漿處理。

2)背水面裂縫采取表面坎縫封閉處理。

3)表面收縮裂縫、沉降裂縫考慮面積比較集中，采取表面封閉補(bǔ)強(qiáng)處理。

4 裂縫處理效果

裂縫處理施工委托專業(yè)水電基礎(chǔ)處理隊(duì)伍施工，對出現(xiàn)各種不同形式的裂縫及時(shí)采用化學(xué)灌漿法等一些快速有效、方法簡便、施工方便的方法修復(fù)加固，取得了較好效果。

［1］黃彬，劉海博. 混凝土大壩裂縫成因分析與防治措施綜述［J］. 山西建筑，2008，34(32):358 －359.

［2］張錫祥. 混凝土大壩水平裂縫的原因及其控制的初步分析計(jì)算［J］. 人民長江，1980(04):42 －47.

［3］胡英娜，李麗波. 中小型土壩裂縫原因及處理措施［J］.黑龍江水利科技，2012，40(02):329 －330.