長河壩水電站廊道裂縫處理方案及工藝

曹亮　劉立威

[摘 要]高山峽谷地區(qū)的河床廊道混凝土澆筑后因混凝土失水收縮、基礎(chǔ)約束、溫度差等原因極易造成混凝土裂縫，且在后續(xù)填筑及運行過程中廊道會受到更大的基礎(chǔ)約束、土壓力、水壓力等，裂縫的處理效果關(guān)系到大壩的運行安全穩(wěn)定。

[關(guān)鍵詞]化學(xué)灌漿技術(shù)；河床廊道；裂縫處理；CW環(huán)氧漿材

中圖分類號：TV641.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2017）01-0092-02

1 工程概況

長河壩水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣，電站樞紐工程建筑物主要由礫石土心墻壩、泄洪系統(tǒng)、引水發(fā)電系統(tǒng)組成，該電站的河床廊道混凝土澆筑后產(chǎn)生裂縫，裂縫有淺表、深度裂縫及貫穿性裂縫。隨著后續(xù)填筑施工，混凝土裂縫可能會繼續(xù)發(fā)展，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)使用壽命，危及大壩安全。

2 裂縫成因分析

通過分析混凝土施工情況、設(shè)計結(jié)構(gòu)及混凝土配合比等，確定導(dǎo)致裂縫產(chǎn)生的原因如下：

（1）混凝土收縮大

水泥用量大、用水量大的混凝土易發(fā)生塑性開裂。廊道混凝土配合比中水泥用量達437Kg/m3，其混凝土澆筑完短時間內(nèi)內(nèi)部溫升非常大，新澆混凝土表面就會失水收縮快，受到下部混凝土的約束而發(fā)生開裂，該因素為混凝土出現(xiàn)裂縫的主要原因。

（2）基礎(chǔ)約束

混凝土構(gòu)件的約束比對溫度和收縮應(yīng)變的影響非常大，在溫度和收縮應(yīng)力作用下容易產(chǎn)生裂縫。根據(jù)對澆筑時間的統(tǒng)計表明，廊道底板與廊道澆筑時間相差20天以上，底板相對廊道形成強約束，易產(chǎn)生裂縫。

（3）溫差大

高溫、低濕度及大風(fēng)天氣導(dǎo)致混凝土表面水分損失快，容易出現(xiàn)塑性裂縫。通過監(jiān)測，廊道內(nèi)外側(cè)混凝土溫差大，廊道內(nèi)側(cè)溫度從左岸22℃至右岸29℃，外側(cè)溫度從17℃至35℃。

（4）外力作用

最早發(fā)現(xiàn)的裂縫位于縱0+195～縱0+233倉面，該倉面于2013年4月19日17：30收倉，澆筑過程正常，次日早上8：00發(fā)生7級蘆山地震，該倉面4月23日拆模后發(fā)現(xiàn)兩條環(huán)向連通裂縫，縫寬為0.5mm。該因素是導(dǎo)致混凝土出現(xiàn)裂縫的主要原因之一。

（5）混凝土養(yǎng)護情況

對比裂縫數(shù)量，廊道內(nèi)側(cè)多于廊道外側(cè)，而廊道外側(cè)按規(guī)范要求不間斷養(yǎng)護，廊道內(nèi)側(cè)受滿堂腳手架及洞內(nèi)施工條件限制，養(yǎng)護初期存在養(yǎng)護不到位的情況，從5月5日拆模后開始不間斷灑水養(yǎng)護。

3 裂縫處理方案

3.1 裂縫分類

裂縫分類以縫深h為關(guān)鍵因子，其次為縫寬δ和縫長L，裂縫類級按此就高劃屬原則劃分為如下4類：

1、Ⅰ類裂縫：縫寬δ<0.1mm，縫深h≤10cm，縫長L≤150cm者，外觀為龜裂狀呈細(xì)微而不規(guī)則裂縫或呈細(xì)微規(guī)則性裂縫。對結(jié)構(gòu)應(yīng)力、耐久性和結(jié)構(gòu)安全有輕微的影響。

2、Ⅱ類裂縫：縫寬0.1mm≤δ<0.3mm，縫深10 cm

3、Ⅲ類裂縫：縫寬0.3mm≤δ，縫深30 cm

4、Ⅳ類裂縫：貫通及局部貫通性裂縫。此類裂縫使結(jié)構(gòu)應(yīng)力、耐久性和安全系數(shù)降低到臨界值或其下。對結(jié)構(gòu)物的整體安全性、穩(wěn)定性有重大影響。

3.2 處理原則

1、裂縫需動態(tài)監(jiān)測并證明其已發(fā)展穩(wěn)定或已為靜止裂縫后再處理。

2、裂縫處理宜結(jié)合現(xiàn)有施工能力，按不同部位對工期的影響不同采取分步實施。結(jié)合施工現(xiàn)狀，先對廊道外表面裂縫進行處理，后期擇機對廊道內(nèi)側(cè)裂縫進行處理。處理措施應(yīng)盡量減少對廊道鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的損傷，并考慮到下步壩體填筑施工、水庫蓄水等荷載可能對廊道變形的不利影響。

3、在進行裂縫處理時，保證現(xiàn)有結(jié)構(gòu)混凝土不因人為因素而產(chǎn)生破壞。

3.3 處理方法

對廊道外表面Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類裂縫采用CW環(huán)氧漿材無損灌漿處理，灌漿完成后廊道外表面采用防滲材料封閉。后期擇機對廊道內(nèi)表面Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類裂縫采用CW環(huán)氧漿材灌漿處理。

4 化學(xué)灌漿施工

4.1 原材料指標(biāo)

1、環(huán)氧膠泥（見表1）

環(huán)氧膠泥封閉裂縫時，先清除基面松裂混凝土殘體，以高壓水沖洗干凈，并保持干燥。修補分多次進行，來回刮和擠壓，將修補氣泡孔內(nèi)的氣體排出，以保證孔內(nèi)填充密實和膠泥與混凝土面粘接牢靠。待膠泥材料完成收縮后，再進行一次涂刷處理，最后進行局部填補和表面收光。

2、CW灌漿材料

灌漿采用CW改性系列環(huán)氧漿材，該漿材可灌性好，在干燥、潮濕、水中都能固化、毒性低，可用于灌注裂縫寬度δ≥0.1mm的裂縫。（見表2）

4.2 裂縫處理施工

1、縫面處理

將裂縫兩側(cè)各15cm寬的混凝土表面浮渣及油污等清除干凈，打磨后，用高壓水沖洗縫面，觀察縫口狀況；有漿皮封住縫口的地方用薄刀片挑開縫口，將所有的縫口挑開后，再用高壓水沖洗。待縫面干燥后進行貼嘴施工，局部未干的縫面用碘鎢燈烤干。

2、灌漿孔及排氣孔的布置

灌漿孔：沿裂縫兩側(cè)布置交叉斜孔，交叉斜孔為主灌漿孔，采用電錘造孔，鉆孔必須采用切實可行的措施避免破壞結(jié)構(gòu)鋼筋，鉆孔孔徑F14mm，距縫約10cm，鉆孔角度45°，Ⅱ類裂縫孔距50cm，Ⅲ、Ⅳ類裂縫孔距80㎝，終孔點應(yīng)超過縫面，安裝專用灌漿栓塞作為主灌漿孔，并進行壓水檢查，確保灌漿孔與裂縫暢通。

排氣孔：沿裂縫中心布置垂直騎縫孔，騎縫孔為排氣返漿孔，采用水鉆造孔，鉆孔孔徑F27mm，孔深2～3㎝，間距30cm（依據(jù)裂縫的縫寬大小可適當(dāng)調(diào)整布孔間距）。

3、壓風(fēng)檢查

貼嘴完成后進行壓風(fēng)試氣檢測。用小型空壓機與灌漿孔連通，向灌漿孔內(nèi)壓風(fēng)，壓風(fēng)壓力控制在0.15Mpa～0.2Mpa，檢查灌漿管與裂縫是否串通。

4、封縫

灌漿口施工完成3h（環(huán)氧膠泥等待時間約8h）后，采用環(huán)氧膠泥進行封縫，沿著裂縫兩邊各10-15cm涂刮環(huán)氧膠泥，膠泥的厚度應(yīng)取縫中線高，兩邊低的形狀，中高為0.3-0.5cm。

5、灌漿前的試氣

封縫完成24 h后進行試氣，以檢查各灌漿孔間的通暢情況及裂縫口是否密封。試氣壓力先小后大，控制在0.15Mpa～0.2Mpa之間。試氣時吹盡裂縫內(nèi)的塵土和水，使裂縫面保持干凈狀態(tài)，用肥皂水或洗滌劑水滿刷封閉裂縫表面，如有漏氣需對漏氣部分重新進行封閉。

6、灌漿

①灌漿前準(zhǔn)備注漿量大小不同的注漿泵，且必須有完好的備用設(shè)備。

②灌漿孔的灌漿按照由下到上，由深到淺，由一側(cè)向另一側(cè)的順序進行灌漿。

③最大灌漿壓力一般控制在 0.4MPa～0.6MPa。根據(jù)注入量大小，可適當(dāng)降低或提高灌漿壓力，但最大壓力不得超過0.6MPa。灌漿壓力需逐級升高，壓力從0.1MPa開始，按每級0.1MPa升壓。灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)為單孔吸漿率趨于零，再繼續(xù)灌注30min即可結(jié)束。灌漿結(jié)束后將管口封堵閉漿24h。

④采用化學(xué)灌漿泵從最低的灌漿嘴單孔進漿，其余灌漿嘴和返漿孔全部敞開，待相鄰返漿孔冒出濃漿后，移至第二孔灌漿嘴，待第二返漿孔冒出濃漿后，則將第二孔的返漿孔封閉， 移至第三孔進漿，如此循環(huán)進行。

⑤漿液現(xiàn)場配制，每次配漿量要與進漿速度相應(yīng)，灌漿過程中，漿液不得因粘度增大而隨意摻加稀釋劑，已發(fā)生暴聚現(xiàn)象的漿液不得使用。

⑥為防止在灌漿壓力作用下裂縫兩側(cè)混凝土產(chǎn)生有害應(yīng)力和變形，在灌漿過程中宜布置千分表進行觀測，控制裂縫增開度不大于100？m；

⑦灌漿完畢后，漿液待凝72h后鏟除灌漿嘴，用環(huán)氧膠泥把安裝灌漿嘴和返漿孔的位置填平。

5 灌后質(zhì)量檢測

1、裂縫化學(xué)灌漿完成后7天對每條裂縫進行目檢，錘擊聲音清脆，無氣泡、孔洞。

2、灌漿完成15天后根據(jù)灌漿情況按20%進行壓水試驗，壓水試驗檢查壓力為0.5Mpa，壓水呂榮值均不大于0.1Lu，壓水結(jié)果合格。

3、灌漿完成28天后采用取芯方法對進行灌漿質(zhì)量檢查，芯樣取芯直徑76mm，取芯長度為裂縫深度，經(jīng)觀察裂縫內(nèi)漿材飽滿，灌漿效果較好。經(jīng)檢測芯樣劈拉強度為1.8MPa，混凝土內(nèi)聚破壞。

4、對檢查完成后的取芯孔、壓水孔采用環(huán)氧砂漿封填密實，并將孔口壓抹平整。

6 結(jié)語

河床廊道在大壩填筑過程中及運行過程中會受到較大的應(yīng)力，可能產(chǎn)生新的裂縫而形成滲水通道，影響大壩安全穩(wěn)定。長河壩水電站廊道底高程EL1460，直至大壩填筑至壩頂高程EL1697，未發(fā)現(xiàn)廊道內(nèi)有新增裂縫且無滲水現(xiàn)象，化學(xué)灌漿效果較好，該化學(xué)灌漿工藝為其他類似工程混凝土裂縫處理提供了參考依據(jù)。

參考文獻：

1 楊斌；《混凝土裂縫用環(huán)氧樹脂灌漿材料》【N】；中國建材報；2007年

2 陳如；《高滲透環(huán)氧漿材成功用于龍灘電站》【N】；中國化工報；2007年

3 李珍；《混凝土裂縫用環(huán)氧樹脂灌漿材料》【N】；中國建材報；2007年

作者簡介：

曹亮（1990-），男，青海海東人，助理工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作。

劉立威（1985-），男，湖北仙桃人，工程師，學(xué)士，從事水利水電工程施工技術(shù)與管理工作。