下坂地水利樞紐導(dǎo)流泄洪洞工程施工中的裂縫處理

依沙克·胡吉

(新疆下坂地水利樞紐工程建設(shè)管理局，新疆 喀什 844000)

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下坂地水利樞紐導(dǎo)流泄洪洞工程施工中的裂縫處理

依沙克·胡吉

(新疆下坂地水利樞紐工程建設(shè)管理局，新疆 喀什 844000)

裂縫是水利工程建設(shè)中常見的質(zhì)量問(wèn)題。如何針對(duì)工程實(shí)際情況，采取有效的治理措施，從而保證水利工程的正常、安全運(yùn)行，是廣大水利工作者實(shí)踐中常遇到的問(wèn)題。文章結(jié)合新疆下坂地水利樞紐導(dǎo)流泄洪洞工程實(shí)例，對(duì)工程中裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的處理方法，從而為改善項(xiàng)目的工程質(zhì)量，確保工程安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

下坂地；導(dǎo)流泄洪洞；裂縫成因；處理措施

1　工程概況及裂縫成因分析

1.1工程概況

下坂地水利樞紐工程是新疆維吾爾自治區(qū)的重點(diǎn)工程建設(shè)項(xiàng)目，是經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的《塔里木河流域近期綜合治理規(guī)劃》中唯一的山區(qū)控制性水利樞紐工程。該工程位于塔里木河水系葉爾羌河支流塔什庫(kù)爾干河的中下游，壩址距離塔什庫(kù)爾干縣城45 km、距離喀什市315 km、距離烏魯木齊1 815 km。

本工程規(guī)模為Ⅱ等大(2)型水利工程，主要包括瀝青混凝土心墻砂礫石壩、右岸導(dǎo)流泄洪洞、左岸引水發(fā)電洞、地下發(fā)電廠房等單位工程。水庫(kù)大壩高度78.00 m，壩頂高程為2 966.00 m，水庫(kù)的正常蓄水位為2 960.00 m，總庫(kù)容8.67億 m3。該大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為百年一遇，洪峰流量為750 m3/s。該水利工程的施工條件相對(duì)比較艱苦，技術(shù)難度大，具有以下特點(diǎn)：海拔較高，施工區(qū)域平均海拔3 000 m以上；地震烈度高，大壩地震設(shè)防烈度為8.5度；邊坡高，工程所在區(qū)域內(nèi)的邊坡高度為600～800 m左右，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，施工難度極大；由于大壩基礎(chǔ)覆蓋層的深度為150 m，對(duì)壩基防滲處理提出了較大的要求。

本工程導(dǎo)流泄洪洞澆筑時(shí)，在底洞位置處發(fā)現(xiàn)裂縫，多分布于混凝土襯砌段的中部，出現(xiàn)在底板和邊墻上，裂縫的寬度在0.2～1.5 mm之間。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，在邊墻上的裂縫寬度全部>0.3 mm，屬貫穿性裂縫，底板裂縫的長(zhǎng)度為0.5～9.2 m左右，深度約為20 cm。

1.2裂縫成因分析

從裂縫出現(xiàn)的時(shí)間、部位以及混凝土內(nèi)部、表面和環(huán)境溫度的變化情況來(lái)看，產(chǎn)生導(dǎo)流洞工程裂縫成因來(lái)自于以下幾個(gè)方面：

1.2.1水化熱引起的裂縫

導(dǎo)流洞工程所使用的混凝土均屬于高強(qiáng)度混凝土，標(biāo)號(hào)為C30和C45。相比較同類工程而言，該工程的水泥用量較大，具體如下：C30混凝土中，前期水泥用量為299 kg/m3，粉煤灰的摻入量為15%，后期將水泥用量調(diào)整為268 kg/m3，粉煤灰的摻入量提高到30%；C45混凝土中，前期水泥用量為400 kg/m3，粉煤灰的摻入量為20%，后期將水泥用量調(diào)整為270 kg/m3，粉煤灰的摻入量提高到30%。根據(jù)本工程所在地的地質(zhì)條件特點(diǎn)，水泥選用普通硅酸鹽水泥，不能使用中熱水泥和低熱水泥。對(duì)混凝土配合比進(jìn)行調(diào)整，但仍發(fā)現(xiàn)混凝土早期水化熱較高。通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)溫度傳感器觀測(cè)混凝土內(nèi)部溫度可知，混凝土溫度最高值為41℃，一般出現(xiàn)在24～27 h之間，而這一時(shí)段的環(huán)境溫度為14.8℃～19.6℃?？梢?，混凝土內(nèi)外部環(huán)境存在較大溫差。受環(huán)境溫度較低的影響，混凝土表面溫度開始下降，使得混凝土內(nèi)部與表面出現(xiàn)較大溫度梯度，從而易產(chǎn)生混凝土裂縫問(wèn)題。

1.2.2養(yǎng)護(hù)水溫度過(guò)低

在本項(xiàng)目中，混凝土養(yǎng)護(hù)在拆模后進(jìn)行，養(yǎng)護(hù)水溫在12℃左右。然而這一階段的混凝土水化熱溫度較高，與養(yǎng)護(hù)水溫形成了較大的溫度差，加速了混凝土表面溫度下降，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差拉大，進(jìn)而造成混凝土表面裂縫的產(chǎn)生。

1.2.3粉煤灰摻入量過(guò)大

將粉煤灰摻入到高強(qiáng)度混凝土中，能夠有效改善混凝土性能、減少水化熱。但是，如果粉煤灰摻入過(guò)量，那么就會(huì)導(dǎo)致混凝土干縮變形?；炷燎捌谑芩療徇^(guò)高的影響易出現(xiàn)表面裂縫，而混凝土后期受粉煤灰干縮變形的作用，更會(huì)進(jìn)一步加劇混凝土裂縫的產(chǎn)生。根據(jù)《水工混凝土摻用粉煤灰技術(shù)規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定，在抗沖耐磨混凝土使用42.5普通硅酸鹽水泥時(shí)，摻入粉煤灰的比例上限為10%。

2　工程中裂縫的處理方法

在本項(xiàng)目施工中，施工單位為進(jìn)一步減少溫度裂縫，采取了如下工程措施：加強(qiáng)混凝土養(yǎng)護(hù)，并在混凝土拆模之后立即采取了如下保溫措施，即棉毯+塑料膜，同時(shí)還對(duì)隧洞的進(jìn)出口進(jìn)行了封堵，以此來(lái)減輕對(duì)流風(fēng)對(duì)混凝土內(nèi)外溫差的影響。雖然施工中采取了上述技術(shù)措施，但仍未能夠避免裂縫的產(chǎn)生。因?qū)Я餍购槎磳儆诔Ｄ赀^(guò)水的隧洞，一旦出現(xiàn)裂縫，水流會(huì)對(duì)混凝土裂縫內(nèi)的鋼筋產(chǎn)生侵蝕作用，若是不對(duì)該問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)處理，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，會(huì)使導(dǎo)流泄洪洞的安全性受到影響。

2.1裂縫處理方案的制定

為了有效解決導(dǎo)流泄洪洞混凝土表面的裂縫問(wèn)題，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比選后，決定采用化學(xué)灌漿法對(duì)現(xiàn)有的裂縫進(jìn)行處理。同時(shí)，為防止裂縫進(jìn)一步發(fā)展導(dǎo)致泄洪洞防滲功效的降低，在裂縫處理完畢后，采用聚氨酯涂料對(duì)裂縫部位進(jìn)行防水處理。

2.2化學(xué)灌漿法的施工技術(shù)要點(diǎn)

2.2.1灌漿材料

采用化學(xué)灌漿法對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行處理時(shí)，灌漿材料的選擇尤為重要。在本工程中，選用了某廠家生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂作為灌漿材料，該產(chǎn)品的特點(diǎn)是可灌性高、無(wú)毒、強(qiáng)度高，其性能指標(biāo)的檢驗(yàn)結(jié)果(見表1)可知，該環(huán)氧樹脂能夠滿足施工要求。

表1　灌漿材料的性能指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果

2.2.2嵌縫

為避免對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行化學(xué)灌漿時(shí)有漿液從裂縫中流出，應(yīng)當(dāng)對(duì)混凝土進(jìn)行嵌縫處理，對(duì)混凝土表面進(jìn)行封閉，從而保證漿液能夠填滿裂縫。對(duì)寬度超過(guò)0.15 mm的混凝土裂縫進(jìn)行嵌縫，先用角向磨光機(jī)對(duì)裂縫表面進(jìn)行清理，清理范圍擴(kuò)展到裂縫兩側(cè)5～10 cm處，將混凝土表面的浮塵、雜質(zhì)清理干凈。在裂縫清理干凈后，用環(huán)氧樹脂涂料在整條裂縫面上涂刷2遍，涂刷厚度控制在1 mm，采取橫豎交替涂刷的方式，從而確保裂縫表面封閉完好。在封縫材料達(dá)到強(qiáng)度要求之后，將環(huán)氧樹脂漿液灌入裂縫中。

2.2.3造孔及清孔

采用手持式電錘造孔施工工藝進(jìn)行混凝土裂縫灌漿孔施工，灌漿孔采用斜孔，將孔間距控制在30～50 cm，孔直徑控制在14 mm，造孔深度能夠保證穿過(guò)混凝土裂縫即可；在灌漿孔施工完畢后，用吹風(fēng)機(jī)將孔內(nèi)及周圍的粉塵和雜質(zhì)吹出，并用丙酮沖洗，而后再吹除。

2.2.4清洗裂縫

若裂縫干燥無(wú)明水，那么可用吹風(fēng)機(jī)將裂縫內(nèi)的雜質(zhì)吹出，而后采取單孔壓丙酮法檢查裂縫情況，對(duì)各孔漏液及串通情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，最后再用吹風(fēng)機(jī)清理一次，使其滿足灌漿要求；若裂縫有外水，那么應(yīng)先利用丙酮對(duì)裂縫進(jìn)行沖洗，直到?jīng)_洗干凈為止，再用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行清理。

2.2.5灌漿施工及封孔

在本項(xiàng)目中，對(duì)裂縫進(jìn)行灌漿時(shí)，應(yīng)當(dāng)遵循由低向高的施工原則，灌漿漿液采用環(huán)氧樹脂加入30%固化劑的混合漿液，灌漿壓力確定為0.3 MPa，當(dāng)不再有漿液灌入后便可停止灌漿；當(dāng)漿液灌注完畢后，要及時(shí)進(jìn)行封孔?？刹捎帽樯皾{作為封孔材料，該材料為高分子聚合物乳液改性水泥砂漿，較為適合在水利工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的修補(bǔ)和防滲中使用，本次施工中丙乳砂漿的配合比為水泥：砂：丙乳：水=1:2:0.3。封孔材料配制完成后待漿液凝膠固化，便可將預(yù)先安插在裂縫表面的止水針頭拔除，并用清理工具將孔壁周圍殘留的漿液清理干凈，清理的深度應(yīng)當(dāng)在控制5 cm以內(nèi)，清理完畢后，便可進(jìn)行封填密實(shí)，最后抹平表面即可。

2.3防滲處理

裂縫處理完畢之后，采用聚氨酯對(duì)裂縫部位的表面進(jìn)行防滲處理。按照配制比例對(duì)聚氨酯進(jìn)行稱重配制，用排刷涂刷已配制好的聚氨酯，一共涂刷2道，每道涂刷均要采取橫豎交替涂刷方式。第1道涂刷完畢后，需要在涂層表面沒(méi)有完全固化且不粘手的情況下，才能進(jìn)行第2道涂刷。

3　結(jié)語(yǔ)

綜上，本文以新疆下坂地水利樞紐導(dǎo)流泄洪洞工程實(shí)例為依托，分析了工程中裂縫產(chǎn)生的主要原因，并提出了裂縫的處理方法。重點(diǎn)對(duì)該方法的施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。采用該方法對(duì)工程中現(xiàn)有的裂縫進(jìn)行處理后，所有的裂縫全部被封堵密實(shí)，達(dá)到了預(yù)期中的處理效果，裂縫問(wèn)題獲得了有效的治理。

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2016-05-14

依沙克·胡吉 (1981-)，男，新疆吐魯番人，工程師，主要從事水庫(kù)調(diào)度、運(yùn)行管理、水利工程建設(shè)管理。

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