紅星水庫大壩面板裂縫成因分析及處理措施

夏淑容，李小磊

(重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計研究院，重慶 401120)

1 工程概況

紅星水利工程是一座以城鄉(xiāng)供水為主，兼農(nóng)業(yè)灌溉等綜合效益的中型水利工程。大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高46.50 m，水庫總庫容1080萬m3，正常庫容964萬m3，死庫容121萬m3，調(diào)節(jié)庫容843萬m3?？偣喔让娣e約為806.66 hm2，場鎮(zhèn)供水人口6.18萬人，灌區(qū)內(nèi)農(nóng)村人飲1.34萬人，牲畜16.83萬頭，水庫多年平均可供水量為1179萬m3。工程由大壩樞紐、灌區(qū)輸水建筑物兩部分組成。大壩樞紐由擋水建筑物、泄水建筑物、取水建筑物和生態(tài)放水建筑物等組成。

2 面板裂縫監(jiān)測情況

大壩面板于2016年5月16日結(jié)束，面板澆筑后及時進(jìn)行氈布覆蓋及噴水養(yǎng)護(hù)，2016年9月19日全面揭開氈布后，對混凝土表面用裂縫檢查儀進(jìn)行檢查，先后共發(fā)現(xiàn)面板裂縫52條，其中，最小縫寬0.2 mm，最大縫寬1 mm，總長600.85 m。

3 裂縫成因分析

紅星水庫面板壩堆石體填筑完成后，至今一直對壩體沉降進(jìn)行監(jiān)測，目前壩體總沉降82.5 mm，遠(yuǎn)小于設(shè)計允許沉降量0.3 m。因此，基本可排除壩體整體沉降導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)性裂縫。經(jīng)參建各方對施工各環(huán)節(jié)的分析，導(dǎo)致面板裂縫的成因主要有以下幾點：

(1)面板混凝土采用商品混凝土，由于運距較遠(yuǎn)，為保證和易性，混凝土的塌落度值較大，容易導(dǎo)致收縮產(chǎn)生裂縫。

(2)混凝土澆筑完成后盡管在壩頂設(shè)有花管通水養(yǎng)護(hù)，但由于壩體較高，同時養(yǎng)護(hù)期間氣溫較高，水基本無法到達(dá)面板下部，導(dǎo)致面板下部養(yǎng)護(hù)情況較差，導(dǎo)致面板裂縫多集中在面板中下部。

(3)由于面板澆筑時間持續(xù)到5月份，混凝土入倉時氣溫較高，對面板裂縫形成有較大影響。

(4)大壩填筑時，擠壓邊墻附近碾壓施工不合理，施工方未按設(shè)計要求采用小碾進(jìn)行碾壓，導(dǎo)致擠壓邊墻局部変形，同時三油兩砂施工不完善，導(dǎo)致局部破壞，不能較好的分隔擠壓邊墻和面板，局部應(yīng)力集中，導(dǎo)致面板開裂[1]。

4 裂縫處理措施

4.1 裂縫處理時間

建議在氣溫相對較低的時段內(nèi)處理裂縫，此時混凝土的收縮與裂縫開度都將達(dá)到最大，能有效保證裂縫處理效果[2]。

4.2 裂縫處理步驟

(1)對面板上存在的裂縫做全面檢查，并予以編錄，具體應(yīng)包含以下內(nèi)容：裂縫總數(shù)、所處塊位、高程坐標(biāo)和裂縫三維，即長、寬與深度大小，以此形成可靠依據(jù)為處理提供參考。

(2)判斷裂縫成因，同時確定其所屬類別，如施工縫、溫度縫或結(jié)構(gòu)縫。同時，為了保證裂縫成因判斷結(jié)果準(zhǔn)確性，還需進(jìn)一步加強變形觀測。

(3)研究裂縫的存在對建筑物可能造成的所有危害，明確裂縫處理要求。

(4)以裂縫具體情況為依據(jù)，確定可行的裂縫處理實施方案。

(5)裂縫處理完畢后對處理效果進(jìn)行檢查，需由四方共同完成，至符合要求為止。

(6)整理并歸檔保存裂縫處理過程中形成的記錄[3]。

4.3 處理標(biāo)準(zhǔn)與基本要求

(1)裂縫的分類。對裂縫進(jìn)行分類時，主要按照下列標(biāo)準(zhǔn)：縫寬在0.2 mm以內(nèi)時，屬Ⅰ類縫；縫寬超過0.2 mm時，為Ⅱ類縫。

(2)基本要求。防滲堵漏，在裂縫中進(jìn)行化學(xué)灌漿后，使其充填密實，要求充填物必須具有良好的抗老化及抗?jié)B漏性能，以避免水汽等對鋼筋造成銹蝕，達(dá)到安全運行與經(jīng)久耐用的目標(biāo)。

補強加固，在裂縫表面的漿液完全固化之后，要和兩側(cè)混凝土緊密粘結(jié)，以恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性。此外，所用封閉材料要有和面板相同或相近的顏色，以達(dá)到整體美觀的效果。

4.4 裂縫處理方案

Ⅰ類縫：采用涂刷水泥基滲透結(jié)晶材料及液體橡膠進(jìn)行表面封閉處理。

Ⅱ類縫：采用“縫內(nèi)化學(xué)灌漿+表面粘貼封閉”處理方案。表面粘貼封閉處理暫定采用涂刷液體橡膠及水泥基滲透結(jié)晶材料的方式[4]。

(1)化學(xué)灌漿?；瘜W(xué)灌漿處理裂縫施工如圖1所示。裂縫檢查完畢后對縫面進(jìn)行處理，清除油污與浮渣，打磨處理后沖洗。以環(huán)氧膠泥為粘貼劑，騎縫間距20～30 cm貼化學(xué)灌漿專用嘴，粘貼處用甲苯反復(fù)擦洗，壓、出漿嘴的布置可參照圖2。灌漿嘴貼牢后進(jìn)行封縫，期間防止灌漿嘴位移。封縫24 h后試氣檢查，確認(rèn)縫面是否封閉，以及和灌漿嘴是否暢通。隨后進(jìn)行縫面與暢通性檢查。檢查確認(rèn)無誤后開始灌漿，灌漿壓力按從小到大進(jìn)行控制，緩慢升高灌漿壓力。在對水平縫進(jìn)行灌漿處理時，應(yīng)安排專人負(fù)責(zé)檢查裂縫實際張開度，如果張開度達(dá)到100 μm以上，則應(yīng)立即停止灌漿，同時做好相關(guān)記錄。灌漿采用同步多點的方法進(jìn)行，即先從1號、3號、5號、7號和9號灌漿嘴實施進(jìn)漿。在各出漿嘴所出泥漿顏色保持正常，同時灌漿時間超過30 min，壓力恒定，不再下降時再灌2號、4號、6號、8號與10號。以這樣的方式循環(huán)往復(fù)，各灌漿嘴的實際灌漿時間應(yīng)達(dá)到30 min以上。如果敞開嘴出現(xiàn)溢漿，則當(dāng)進(jìn)漿嘴實際灌漿時間未達(dá)到30 min時，對溢漿嘴進(jìn)行臨時扎閉，直至達(dá)到30 min以上；如果敞開嘴發(fā)生溢漿時進(jìn)漿嘴已連續(xù)灌漿超過30 min，則可將灌漿管換到溢漿嘴。

圖1 化學(xué)灌漿處理裂縫施工

圖2 壓、出漿嘴布置

(2)表面粘貼封閉。在有裂縫的表面均勻涂刷水泥基滲透結(jié)晶材料，裂縫兩側(cè)、兩端各延伸涂刷50 cm。需注意，涂刷前應(yīng)對表面做以下處理：高壓水沖洗，去除浮漿和油污，直到表面微毛，再灑水潤濕，切勿使用酸液清洗。當(dāng)表面微毛、潮濕且潔凈時方可進(jìn)行涂刷[5]。

水泥基滲透結(jié)晶材料涂刷完畢，同時滿足進(jìn)行下一道施工的基本要求時，在裂縫兩側(cè)各向外15 cm的區(qū)域內(nèi)，涂刷液體橡膠，沿裂縫走向不斷向前。在涂有液體橡膠的兩側(cè)使用適合的材料進(jìn)行加固。

5 結(jié) 語

通過紅星水庫面板成因分析及處理措施總結(jié)出：

(1)嚴(yán)格控制壩體各區(qū)域填筑質(zhì)量，尤其控制好擠壓邊墻施工及附近堆石體碾壓。

(2)由于運距及運輸過程中的各種突發(fā)狀況，應(yīng)盡量避免采用商品混凝土，即使無法避免采用商品混凝土，也應(yīng)做好混凝土各項指標(biāo)控制。

(3)加強混凝土后期養(yǎng)護(hù)。

(4)面板裂縫形成后，應(yīng)及時進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，待條件成熟時，及時對裂縫進(jìn)行處理。