石家河電站大壩沖沙閘裂縫處理技術(shù)淺析

陳恩劍

（常德市水利水電勘測設(shè)計院　常德市　415000）

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石家河電站大壩沖沙閘裂縫處理技術(shù)淺析

陳恩劍

（常德市水利水電勘測設(shè)計院常德市415000）

【摘要】結(jié)合石家河電站大壩沖沙閘裂縫處理工程實踐，文章分析了裂縫產(chǎn)生的原因，闡述了水利工程中混凝土建筑物的裂縫處理方法等。

【關(guān)鍵詞】石家河電站水工建筑物混凝土裂縫處理

1　工程概況

石家河電站位于湖南省石門縣壺瓶山鎮(zhèn)，電站裝機3 200 kW，電站大壩為混凝土重力壩，大壩建基面高程為236.5m，坐落于微風(fēng)化基巖面上，最大壩高22m，大壩沖沙閘布置在大壩右岸壩基處，沖砂閘設(shè)計凈空尺寸為2.0m×2.0m，沖砂閘底板高程243.0m，其底板混凝土厚度為6.5m，沖沙閘自混凝土澆筑開始，在閘底板出現(xiàn)了不同程度的裂縫，裂縫平面分布簡圖如附圖所示。

附圖　沖沙閘底板裂縫平面分布簡圖

根據(jù)現(xiàn)場對沖沙閘底板出現(xiàn)的裂縫進行的聲波檢測資料分析可知，其底板左側(cè)裂縫下方（2.7～3.1）m深度段發(fā)育有閉合性裂縫，底板右側(cè)裂縫下方（1.0～2.3）m深度發(fā)育有閉合性裂縫。

2　原因分析

根據(jù)以往工程實例及經(jīng)驗可知，導(dǎo)致水工建筑物混凝土結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂縫的原因主要有以下9種：①混凝土在硬化的過程中，由于干縮引起的體積變形受到約束而產(chǎn)生的裂縫；②混凝土加水拌合后，水泥中的堿性物質(zhì)與活性骨料的活性氧化硅等起反應(yīng)，使體積增大，產(chǎn)生裂縫；③大體積混凝土水化時產(chǎn)生大量的水化熱得不到散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差過大，使混凝土的變形超過極限而引起裂縫；④在厚度較大的構(gòu)件中，由于混凝土的塑性塌落引起裂縫；⑤當(dāng)有約束時，混凝土熱脹冷縮產(chǎn)生的體積脹縮，因為約束力的限制，在內(nèi)部產(chǎn)生的溫度應(yīng)力超過了混凝土抗拉強度，從而產(chǎn)生溫度裂縫；⑥當(dāng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降，也有可能產(chǎn)生裂縫；⑦當(dāng)鋼筋混凝土處于不利環(huán)境中時，鋼筋保護層厚度不夠，導(dǎo)致鋼筋氧化膨脹對混凝土擠壓產(chǎn)生裂縫；⑧混凝土表面蒸發(fā)過快，造成混凝土內(nèi)部水化熱過高，在混凝土澆筑數(shù)小時后仍處于塑性狀態(tài)，產(chǎn)生塑性收縮裂縫；⑨施工材料質(zhì)量及過程中混凝土的養(yǎng)護不到位也可能使混凝土產(chǎn)生裂縫。

本次對沖沙閘底板裂縫成因進行了多方面的分析，初步得出產(chǎn)生裂縫的主要原因如下：

（1）沖沙閘混凝土的骨料采用人工骨料。由于對棒磨系統(tǒng)的管理運行不善，導(dǎo)致人工砂的細度模數(shù)為3.3，較規(guī)范相比偏高。而且骨料的堆放也不規(guī)范，基本為露天堆放，導(dǎo)致骨料的含水率及泥量都嚴重超標。

（2）工程混凝土中水泥采用普通硅酸鹽水泥，其初期發(fā)熱量較高。水泥出廠后直接運用到施工現(xiàn)場，導(dǎo)致水泥的入灌溫度過高，不符合規(guī)范規(guī)定要求。

（3）根據(jù)《水工混凝土施工規(guī)范》規(guī)定，混凝土澆筑完畢后，應(yīng)及時灑水養(yǎng)護。現(xiàn)場澆筑后混凝土倉面未得到及時有效的保護，從而導(dǎo)致混凝土由于干縮、內(nèi)外溫差大等原因產(chǎn)生裂縫。

3　混凝土裂縫的處理措施

常用的混凝土裂縫處理方法主要有以下三種：

（1）表面處理。采用的處理方法有：①表面粘補，即用膠粘劑把橡皮或其他材料粘帖在混凝土裂縫部位，達到封閉裂縫、防滲堵漏的目的；②表面涂抹，即水泥漿、水泥砂漿、防水快凝砂漿、環(huán)氧基液及環(huán)氧砂漿等涂抹在混凝土裂縫部位表面，表面涂抹處理只能用于非流水表面的堵縫截漏。表面粘補主要用于修理對水工建筑物結(jié)構(gòu)強度沒有影響的裂縫，尤其用于修補伸縮縫及溫度縫上。

（2）鑿槽補強加固處理。①鑿槽嵌補，即沿混凝土裂縫鑿一深槽，槽內(nèi)嵌填防水材料，如環(huán)氧砂漿、瀝青油膏、干硬性砂漿、聚氯乙烯膠泥、預(yù)縮砂漿等，以防止內(nèi)水外滲或外水內(nèi)滲，該種處理方法主要用于對結(jié)構(gòu)強度沒有影響的裂縫；②噴漿修補，即在裂縫部位進行鑿毛處理后噴射一層密實且高強度的水泥砂漿保護層，達到封閉裂縫、防滲堵漏、提高混凝土表面抗沖耐蝕能力，根據(jù)裂縫部位、性質(zhì)和修理要求等，可采用無筋素噴漿、掛網(wǎng)噴漿、掛網(wǎng)噴漿與鑿槽嵌補相結(jié)合的方法。

（3）內(nèi)部灌漿處理。一般采用鉆孔灌漿方法。對于淺縫和某些僅需防滲堵漏的裂縫可采用騎縫灌漿方法。灌漿材料常用水泥和化學(xué)材料，視裂縫的性質(zhì)、開度和施工條件等具體情況而定。對于開度大于0.3mm的裂縫，一般采用水泥灌漿；對于開度小于0.3mm的裂縫，宜采用化學(xué)灌漿。

本次根據(jù)該沖沙閘各裂縫的具體情況采取“探測-分類-處理”的方式：

（1）裂縫性狀統(tǒng)計。對已出現(xiàn)的裂縫進行系統(tǒng)的檢測和記錄，為裂縫的分類提供基礎(chǔ)資料。檢測的內(nèi)容包括裂縫出現(xiàn)的工程部位、數(shù)量、產(chǎn)狀、形狀、縫面狀態(tài)、縫隙狀態(tài)、滲水狀態(tài)等。對于影響結(jié)構(gòu)整體安全性、強度及防滲性能的裂縫，應(yīng)查明裂縫與時間、溫度、濕度、受載時間的變化關(guān)系。

（2）裂縫的分類。依據(jù)探測的裂縫深度對裂縫進行分類：一類裂縫：表層裂縫，指深度在（0.1～20）cm之間的裂縫；二類裂縫：淺層裂縫，指深度在（20～40）cm之間的裂縫；三類裂縫：深層裂縫，指深度在（40～150）cm之間的裂縫；四類裂縫：貫穿縫，指深度大于150 cm的裂縫，以及混凝土結(jié)構(gòu)被裂縫水平方向或豎直方向貫通的裂縫。

（3）裂縫的處理。依據(jù)出現(xiàn)裂縫的深度，對裂縫進行分類后，針對不同類型的裂縫進行不同的處理方案，分別采用鑿槽填縫、化學(xué)灌漿、鋪設(shè)限裂鋼筋網(wǎng)等措施。其中化學(xué)灌漿措施具體如下：①裂縫封閉：a、過流面裂縫采用環(huán)氧膠泥封閉：在以裂縫紋路為中心左右10 cm范圍內(nèi)打磨出新鮮的混凝土，采用丙酮清洗干凈之后將順裂縫用環(huán)氧膠泥封閉，讓其自然固化粘結(jié)牢固。b、非過流面采用開槽封閉：順騎裂縫鑿槽10 cm×10 cm，用微膨脹混凝土填槽。②灌漿：順裂縫呈梅花形布置鉆孔，孔間距宜選擇（80～100）cm，自下而上、由低向高，單孔逐一連續(xù)進行灌漿。深度在（0～150）cm之間的裂縫灌漿壓力宜采用（0.3～0.6）MPa；深度大于150 cm的裂縫灌漿即為深孔灌漿，灌漿壓力可采用（0.5～1.0）MPa。灌漿材料主要選用潮濕性改性環(huán)氧樹脂HK-G-2。灌漿排氣孔的選擇一般要大于裂縫的深度尺寸，當(dāng)排氣、水孔冒出濃漿后，即可封閉該排氣水孔，并將正在灌漿的孔與該排氣水孔之間的待灌漿孔全部打開，待全部冒濃漿后立即封閉，然后每孔逐一補充灌漿，當(dāng)達到結(jié)束條件后可視為該段灌漿結(jié)束；然后選擇排氣孔為灌漿孔，選擇合適的孔位作為下一段裂縫灌漿的排氣、水孔，進行下一個階段的灌漿。以此類推，直至該裂縫灌漿結(jié)束。灌漿開始時，需控制壓力和進漿速率，逐漸提高灌漿壓力（一般不大于混凝土抗壓強度的8%～10%）至相鄰灌漿孔或縫面冒漿后，保持（30～60）s即可結(jié)束本孔（或該裂縫）灌漿，改灌相鄰灌漿孔（或裂縫）。③灌漿效果檢查及驗收：灌漿結(jié)束7 d后在灌漿孔距中間點進行鉆孔取芯檢查灌漿效果。隨機選取混凝土裂縫鉆1～2個檢查孔，觀察取出的芯樣被漿液充填情況，并進行壓水試驗。

4　結(jié)　語

水工混凝土建筑物從建設(shè)到使用，涉及設(shè)計、施工、監(jiān)理等各方面，工程產(chǎn)生裂縫是不可避免的，在一定范圍內(nèi)也是可以接受的。只是要采取有效的措施將其危害程度控制在一定的范圍之內(nèi)，對水工建筑物安全是不會產(chǎn)生不良影響的。但在施工中應(yīng)盡量采取有效的措施控制裂縫產(chǎn)生，使結(jié)構(gòu)盡可能不出現(xiàn)裂縫或盡量減少裂縫的數(shù)量和寬度。一旦產(chǎn)生裂縫，應(yīng)先探明原因，再采取合理的處理措施，以確保水工混凝土建筑物的安全性和耐久性。

參考文獻

［1］《水利水電工程施工手冊》編委會.《水利水電施工手冊》第三卷混凝土工程［M］.北京：中國電力出版社，2002.

［2］SL 677-2014.水工混凝土施工規(guī)范［S］.北京：中國水利水電出版社，2014.

作者簡介：陳恩劍（1981-），男，大學(xué)本科，工程師，從事水利水電工程設(shè)計工作。

收稿日期：（2016-03-17）