某水庫工程壩體裂縫處理方案

熊鷺　沈鑫

摘 要：某水庫大壩設(shè)計(jì)方案采用4條橫縫。由于施工時(shí)未設(shè)置橫縫，導(dǎo)致蓄水后大壩產(chǎn)生2條裂縫，裂縫處均存在滲漏現(xiàn)象。設(shè)計(jì)將裂縫作為永久縫，并進(jìn)行止水處理后，2條裂縫處均不再滲漏。可見，裂縫處理措施是可行的。

關(guān)鍵詞：大壩;裂縫;灌漿;止水

中圖分類號(hào)：TV642.4;TV698.231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）11-0056-03

Treatment Scheme of Dam Body Crack in a Reservoir Project

XIONG Lu SHEN Xin

（Guizhou Zhongcheng Tianhe Water Conservancy Engineering Limited Company，Guiyang Guizhou 550003）

Abstract： Four transverse joints are used in the design of the reservoir dam. Because no transverse joints are set during the construction， two cracks are produced in the dam after impoundment， and there is leakage at the cracks. In the design， the cracks are regarded as permanent joints， and after water stop treatment， there is no leakage at the two cracks， so the crack treatment measures are feasible.

Keywords： dam;cracks;grouting;water stop

1 大壩設(shè)計(jì)概況

工程主要由C15砼砌毛石重力壩、壩頂溢洪道、左壩段以及放空兼生態(tài)放水建筑物組成。大壩壩頂寬度為6.0～14.5 m，壩頂高程為1 049.50 m，壩體上游面從壩頂至1 017.50 m高程為垂直，1 017.50 m高程至壩基982.00 m坡比為1∶0.2，下游壩坡為1∶0.8，起坡點(diǎn)高程在樁號(hào)壩橫0+007.72 m～樁號(hào)壩橫0+015.29 m為1 031.37 m，樁號(hào)壩橫0+019.81 m～樁號(hào)0+026.12 m為1 034.50 m，樁號(hào)壩橫0+051.62 m～0+056.12 m為1 036.93 m。最大壩底寬度為61.00 m，壩體建基面河床部位高程為982.00 m，最大壩高為67.50 m，壩頂長(zhǎng)為152.07 m。壩頂上、下游及臨空面均設(shè)1.2 m高C15砼預(yù)制欄桿，欄桿頂高程為1 050.70 m。為加強(qiáng)壩基面穩(wěn)定條件，在重力壩壩踵和壩趾位置設(shè)置混凝土齒墻。齒墻底部最低點(diǎn)高程為980.00 m，高度為2.0 m，上游齒墻底寬為3.0 m，下游齒墻底寬為2.0 m。大壩主要筑壩材料為C15砼砌毛石，大壩上游面設(shè)置1.00～2.16 m厚C20（W6、F100）砼防滲墻，下游在1 007.50 m高程以下設(shè)置1.0 m厚C20（W6、F100）砼防滲墻。為加強(qiáng)大壩砌石體與基礎(chǔ)的連接，在大壩底部設(shè)1.0 m厚C20砼墊層。由于采用毛石作為主要砌筑材料，膠凝材料采用C15砼，水泥用量少，施工期分層砌筑，散熱條件好，故壩體不設(shè)縱縫，僅設(shè)置壩體橫縫，間距為20～38 m。共設(shè)置4條橫縫，縫寬為20 mm，分別設(shè)置在樁號(hào)壩橫0+020.50 m、壩橫0+051.62 m、壩橫0+089.62 m及壩橫0+110.21 m處。每條縫上游設(shè)置兩道銅片止水，下游設(shè)置一道銅片，止水伸入基巖40 cm，底部采用C20砼回填固定。

2 大壩施工概況

實(shí)施后，大壩壩頂寬度為7.5～14.6 m，壩頂高程為1 049.50 m，壩體上游面從壩頂至1 017.50 m高程為垂直，1 017.50 m高程至壩基982.00 m坡比為1∶0.2，下游壩面呈臺(tái)階狀，平均壩坡約為1∶1，折坡點(diǎn)高程為1 014.23 m（該高程以下為垂直）。最大壩底寬度為67.80 m，壩體建基面河床部位高程982.00 m，最大壩高67.50 m，壩頂長(zhǎng)143.72 m，上、下游及臨空面均設(shè)1.2 m高C15砼預(yù)制欄桿，欄桿頂高程1 050.70 m。為加強(qiáng)壩基面穩(wěn)定條件，在重力壩壩踵和壩趾位置設(shè)置混凝土齒墻，齒墻底部最低點(diǎn)高程為980.00 m，高度為2.00 m，上游齒墻底寬為3.00 m，下游齒墻底寬為2.00 m。大壩主要筑壩材料為C15砼砌毛石，大壩上游面設(shè)置1.00～2.16 m厚C20（W6、F100）砼防滲墻。為加強(qiáng)大壩砌石體與基礎(chǔ)的連接，在大壩底部設(shè)1.00 m厚C20砼墊層。大壩未按設(shè)計(jì)要求設(shè)置橫縫，基礎(chǔ)開挖時(shí)修整不平順，局部有凸起，導(dǎo)致局部壩體可能會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象。實(shí)施后大壩樞紐布置如圖1所示。

3 出現(xiàn)問題

水庫于2019年4月底開始試蓄水，由于施工時(shí)未按設(shè)計(jì)方案設(shè)置橫縫且基礎(chǔ)開挖不平整，蓄水后發(fā)現(xiàn)右岸壩段出現(xiàn)兩處裂縫，均為貫穿性裂縫，縫寬為2～3 mm，均位于原設(shè)計(jì)橫縫附近，高程在1 034.00 ～1 049.50 m，見圖2。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，裂縫處均有滲水現(xiàn)象。

4 整治方案

4.1 裂縫段穩(wěn)定應(yīng)力復(fù)核

4.1.1 穩(wěn)定復(fù)核。選取裂縫Ⅰ至裂縫Ⅱ之間的壩段作為計(jì)算壩段。從地形、地質(zhì)條件分析，壩址下游無較大陡坎，不存在大壩向下滑移的地形條件。從壩基肩巖體地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析，選用弱風(fēng)化層灰?guī)r作為基礎(chǔ)持力層，層間無軟弱夾層，所以不存在壩體沿軟弱夾層產(chǎn)生深層抗滑穩(wěn)定的問題。大壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算的物理力學(xué)參數(shù)見表1。

大壩抗滑穩(wěn)定采用抗剪斷公式：

[K′=f′W+C′AP] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中：[K']為按抗剪斷強(qiáng)度公式計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù);[f']為壩體砼與壩基接觸面的抗剪斷摩擦系數(shù);[A]為壩基接觸面截面積，m2;[C']為壩體砼與壩基接觸面的抗剪斷凝聚力，MPa;[W]為作用于壩體上全部荷載對(duì)滑動(dòng)面的法向分力，kN;[P]為作用于壩體上全部荷載對(duì)滑動(dòng)面的切向分力，kN。采用3種工況（①正常蓄水位情況;②設(shè)計(jì)洪水位情況;③校核洪水位情況），根據(jù)以上計(jì)算方法進(jìn)行大壩抗滑穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算成果見表2。

由大壩穩(wěn)定計(jì)算成果可知，大壩穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。

4.1.2 應(yīng)力復(fù)核。壩體材料為C15砼砌毛石，將壩體視為一個(gè)剛體[3]，采用材料力學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算。大壩穩(wěn)定計(jì)算采用《砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 25—2006）推薦的公式，計(jì)算工況采用3種工況（①正常蓄水位情況;②設(shè)計(jì)洪水位情況;③校核洪水位情況），計(jì)算結(jié)果見表3。

由大壩應(yīng)力計(jì)算成果可知，所有工況下的應(yīng)力滿足規(guī)范要求。

4.2 裂縫整治方案

通過穩(wěn)定應(yīng)力計(jì)算，大壩裂縫處壩段穩(wěn)定應(yīng)力均滿足規(guī)范要求，故只將裂縫作為永久縫來處理，對(duì)裂縫進(jìn)行填縫及止水處理[1，4-5]。

對(duì)大壩開裂處，根據(jù)高程先把水庫水位降到裂縫底端高程后，對(duì)迎水面和背水面均采用針狀灌漿（先在裂縫上從下至上開Φ12 mm的孔，孔深為200～300 mm，孔距為100 mm;灌漿分1序、2序、3序，應(yīng)自下而上逐孔灌注，灌注壓力為1 MPa，灌漿過程中嚴(yán)格控制壓力上限）;材料用環(huán)氧樹脂和低分子聚酰胺脂，配比為1∶3;灌漿前應(yīng)清洗灌漿孔。

灌漿厚度迎水面400 mm，背水面300 mm。灌漿工序完成后，迎水面和背水面開縫（寬100 mm，深100 mm）采用聚氨酯防水瀝青填充。聚氨酯防水瀝青具有諸多優(yōu)點(diǎn)，包括：冷施工、安全簡(jiǎn)單、工期短;可在潮濕或干燥的基面上施工，與基層的黏結(jié)力強(qiáng);對(duì)于混凝土、磚石以及保溫層等，都有很強(qiáng)的黏附力;綠色環(huán)保，無毒無味，對(duì)環(huán)境無污染;涂膜抗拉強(qiáng)度高、延伸性大以及防水層整體性好;超強(qiáng)附著力，固體含量高，比重小，性價(jià)比高;耐寒耐熱、耐化學(xué)腐蝕、耐老化性能和防腐性能俱佳;突出的戶外耐久性和抗紫外線性能。

壩頂縫面處理開縫（寬150 mm，深150 mm）采用聚氨酯防水瀝青填充。

綜上所述，兩處裂縫經(jīng)上述處理后，大壩滲水現(xiàn)象得到改善，水庫水位達(dá)到最高水位后未見滲漏，說明將裂縫作為永久縫并采取止水措施是可行的。

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