某碾壓混凝土重力壩壩體裂縫處理研究

張 雄，周 華，丁建新

(1.水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院，北京 100120；2.長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430010)

0 引 言

某碾壓混凝土重力壩最大壩高159 m，2014年10月下閘蓄水。蓄水后，2014年12月在11號(hào)、14號(hào)壩段基礎(chǔ)廊道發(fā)現(xiàn)裂縫并有少量滲水；2015年4月發(fā)現(xiàn)16號(hào)壩段廊道裂縫縫面和排水孔突然有大量滲水；2017年4月發(fā)現(xiàn)14號(hào)壩段1 005.0～1 063.0 m高程各層廊道出現(xiàn)大量滲水，呈有壓噴射狀，且下游壩面裂縫也出現(xiàn)滲水。在對(duì)裂縫進(jìn)行鉆孔探測(cè)、水下機(jī)器人檢查、灌漿處理、分析評(píng)價(jià)等工作基礎(chǔ)上，經(jīng)過兩期處理，壩體裂縫滲水量由處理前的700 m3/h，減少到目前基本無(wú)滲水。如何評(píng)價(jià)該壩段的安全，處理措施是否合適，裂縫處理后是否再次張開尤為關(guān)鍵。只有正確認(rèn)識(shí)裂縫產(chǎn)生的原因，采取針對(duì)性的措施，才能長(zhǎng)治久安。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)這類問題進(jìn)行了長(zhǎng)期的研究與追蹤[1-5]，工程案例表明，對(duì)于氣溫驟降頻繁或者環(huán)境惡劣的區(qū)域澆筑混凝土易產(chǎn)生裂縫，而這些裂縫在水庫(kù)蓄水后往往又易發(fā)展成劈頭縫，從上游向下游拓展進(jìn)一步發(fā)展為深層長(zhǎng)大裂縫直至貫穿全壩段，產(chǎn)生大量的滲水，危害工程安全。加拿大的雷威爾斯托克重力壩[1]是非常典型的案例，該壩最大壩高175 m，雖采取了預(yù)冷骨料、通水冷卻、貼保溫板等溫控措施，冬季氣溫低類似于我國(guó)東北采取停工措施，經(jīng)歷3個(gè)冬季，拆除保溫層后在層面上發(fā)現(xiàn)不少裂縫，蓄水前對(duì)裂縫作了防滲處理，蓄水后裂縫不斷拓展，壩內(nèi)滲漏量達(dá)174 L/s。一些工程案例顯示，即使施工期溫控措施得當(dāng)，一些隱微裂縫在庫(kù)水冷擊的作用下可能持續(xù)發(fā)展。美國(guó)的德沃歇克重力壩，最大壩高219 m，施工過程中采取了嚴(yán)格的溫控措施，施工期間未發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)縫，運(yùn)行數(shù)年后，在9個(gè)壩段出現(xiàn)了劈頭縫，滲漏量達(dá)483 L/s?？梢姰?dāng)外界環(huán)境惡劣，不利于混凝土溫控，易產(chǎn)生劈頭縫，而且劈頭縫的發(fā)展還帶有時(shí)間性，運(yùn)行數(shù)年往往還會(huì)再度發(fā)展，這些問題值得深入研究并長(zhǎng)期關(guān)注。

該碾壓混凝土壩在蓄水后發(fā)現(xiàn)滲水，采用水下遙控潛器(ROV)攜帶高清攝像頭、水深計(jì)、紅色示蹤劑等進(jìn)行水下視頻、圖像檢查等先進(jìn)手段查清裂縫分布狀況，在處理這些問題過程中，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，有必要對(duì)其進(jìn)行全面地回顧與總結(jié)，并對(duì)有關(guān)問題進(jìn)行深入討論，以更好地指導(dǎo)實(shí)踐。

1 裂縫基本情況

1.1 裂縫出現(xiàn)的時(shí)間

2014年12月8日，該碾壓混凝土重力壩左岸大壩11號(hào)壩段1 025.0 m高程上游帷幕灌漿廊道、1 022.0 m高程主排水廊道，14號(hào)壩段1 005.0 m高程上游帷幕灌漿廊道內(nèi)出現(xiàn)裂縫、少量滲水；2015年4月24日，16號(hào)壩段上游1 005.0 m高程廊道、1 021.5 m高程廊道、1 063.0 m高程廊道裂縫縫面和排水孔突然有大量滲水，總滲水量約370 m3/h。2017年4月1日，14號(hào)壩段1 005.0～1 063.0 m高程區(qū)間各層廊道均突然出現(xiàn)不同程度的滲水增大，裂縫滲水呈有壓線狀，各層廊道總滲水量約700 m3/h，裂縫發(fā)展明顯。

2017年5月～6月，采用水下無(wú)人潛航器(ROV)對(duì)2號(hào)～34號(hào)壩段上游壩面裂縫及結(jié)構(gòu)縫、誘導(dǎo)縫進(jìn)行了檢查。經(jīng)鉆孔探測(cè)和無(wú)人潛航器水下檢查，結(jié)果表明，左岸11號(hào)、14號(hào)、16號(hào)壩段上游面裂縫為基本豎直的劈頭縫。圖1為11號(hào)～17號(hào)壩段立面布置。圖2為11號(hào)～17號(hào)壩段平面布置。

圖1 11號(hào)～17號(hào)壩段立面布置(單位：m)

圖2 11號(hào)～17號(hào)壩段平面布置

1.2 11號(hào)壩段裂縫分布情況

11號(hào)壩段上游壩面可見裂縫頂端至1 053.0 m高程，底端至1 038.6.0 m高程，以下因泥沙淤積阻擋未能定位，可見裂縫長(zhǎng)度大于14 m。壩段裂縫在1 045.0 m高程以下垂直，1 045.0 m高程以上略向右岸傾斜。上游壩面裂縫縫面和縫周邊有紅色泥沙填充或附著，縫寬約1～1.5 mm。

壩基1 025.0 m高程上游帷幕灌漿廊道內(nèi)裂縫呈環(huán)狀分布，距10號(hào)、11號(hào)壩段橫縫約5.15 m，廊道底板上的裂縫穿過帷幕灌漿孔、縫寬約0.1～0.5 mm。壩基1 022.0 m高程主排水廊道內(nèi)裂縫呈環(huán)狀分布，距10號(hào)、11號(hào)壩段橫縫約5.5 m，縫寬0.2～0.6 mm。

2015年3月～4月在壩內(nèi)對(duì)裂縫進(jìn)行了鉆孔探測(cè)，2017年5月對(duì)上游壩面進(jìn)行水下機(jī)器人探縫和壩內(nèi)鉆孔探測(cè)。第1次探測(cè)結(jié)果表明，裂縫延展范圍主要分布在第一排水廊道下游側(cè)附近以前、1 053.0 m高程以下的壩踵范圍內(nèi)；第2次探測(cè)裂縫范圍相對(duì)第1次變大，向頂部、向下游繼續(xù)發(fā)展。

1.3 14號(hào)壩段裂縫分布情況

14號(hào)壩段裂縫從上游面貫通至下游面。各部位出露情況具體為

(1)上游壩面裂縫頂端至1 082.7 m高程。與14號(hào)和15號(hào)壩段結(jié)構(gòu)縫的距離約0.5 m，底端至高程1 031.7 m(淤積層頂面)，與14號(hào)和15號(hào)壩段結(jié)構(gòu)縫的距離約6.7 m，裂縫長(zhǎng)度大于51 m。裂縫縫寬從下至上逐步減小，1 031.7～1 056.0 m高程范圍裂縫寬度為2～4 mm，裂縫頂端縫寬小于1 mm。上游壩面裂縫傾向多次變化，近似垂直略傾向右岸。

(2)1 005.0～1 002.0 m高程基礎(chǔ)廊道。上游1 005.0 m高程帷幕灌漿廊道裂縫呈環(huán)向開裂，裂縫

上、下游距14號(hào)、15號(hào)壩段橫縫分別約8.5、8.9 m，縫寬約0.6～1 mm。1 002.0 m高程的1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)縱向排水廊道裂縫呈環(huán)向開裂，出露位置上、下游距14號(hào)、15號(hào)壩段橫縫分別約為14.8 m和16.3 m、24.2 m和24.5 m、24.6 m和24.6 m，縫寬約0.1～0.5 mm。下游帷幕灌漿廊道(1 003.0 m高程)裂縫呈環(huán)向開裂(廊道底板未發(fā)現(xiàn)裂縫)，距離14號(hào)、15號(hào)壩段橫縫均約13.25 m，縫寬約0.1 mm。

(3)1 021.5 m高程廊道。該廊道裂縫沿廊道呈環(huán)向開裂(包括廊道底板)，上、下游距14號(hào)、15號(hào)壩段橫縫分別約為7.4、7.9 m，縫寬約2.5～3.2 mm。圖3為14號(hào)壩段1 021.5 m高程廊道裂縫漏水情況。

圖3 14號(hào)壩段1 021.5 m高程廊道裂縫漏水情況

(4)1 063.0 m高程廊道裂縫沿廊道呈環(huán)向開裂(包括廊道底板)，上、下游距14號(hào)、15號(hào)壩段橫縫分別約為6.2、6.85 m。上游縫寬約4～5 mm、下游縫寬約2～3 mm。

(5)壩下游面出露的裂縫主要有3條，頂高程1 098 m，底部高程1 041.7 m，縫寬約0.4～0.6 mm，其中右側(cè)1條與14號(hào)、15號(hào)壩段橫縫面連通。

1.4 16號(hào)壩段裂縫分布情況

(1)上游壩面主裂縫稍傾向左岸發(fā)育，裂縫傾向、傾角多次變化，裂縫頂高程1 076.0 m，距15號(hào)和16號(hào)壩段結(jié)構(gòu)縫約8.3 m，底高程1 032.3 m(淤積層頂面)，距15號(hào)和16號(hào)壩段結(jié)構(gòu)縫約6.8 m，裂縫長(zhǎng)度大于43 m。1 075.0 m高程以上縫寬逐漸減小，至1 076.0 m高程處消失；1 075.0～1 066.0 m高程范圍內(nèi)，縫寬為1～1.5 mm；1 049.3 m高程局部見化灌材料掛于壩面，縫寬約為3 mm；其余區(qū)段因縫面見化灌材料附著難以判斷縫寬。

(2)從壩內(nèi)鉆孔可知，裂縫主要分布在壩踵1/3范圍，1 000.0～1 075.0 m高程之間。

(3)1 005.0 m高程上游帷幕灌漿廊道出露環(huán)狀裂縫，距15號(hào)、16號(hào)壩段分縫2 m，上游側(cè)縫寬約1 mm，下游側(cè)縫寬約0.4 mm。

(4)1 021.5 m高程檢查排水廊道與橫向通風(fēng)廊道交接處裂縫，縫長(zhǎng)約8 m，縫寬約1.5 mm；2號(hào)通風(fēng)豎井頂拱及上、下游側(cè)裂縫縫長(zhǎng)約7.4 m，縫寬約0.4 mm。

(5)1 063.0 m高程檢查排水廊道距15號(hào)、16號(hào)壩段分縫11.45 m處出露1條斜向的環(huán)向裂縫，上、下游側(cè)縫寬分別約0.35、0.1 mm，底板縫寬約1 mm。

2 主要監(jiān)測(cè)成果

與裂縫發(fā)生位置較近的安裝有監(jiān)測(cè)儀器的有9號(hào)、14號(hào)、18號(hào)壩段。各壩段變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變和溫度等監(jiān)測(cè)儀器監(jiān)測(cè)成果顯示，截至到2018年1月29日，壩體及壩基工作性態(tài)總體正常。

14號(hào)壩段壩基巖體深部多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)值在-4.89～0.93 mm(受壓為負(fù)值)，壩基倒垂順河向位移在2.04～2.64 mm(向下游變形為正值)，橫河向位移在-1.61～0.51 mm(向左岸變形為正值)，變形總體較小。壩基實(shí)測(cè)開度值為-0.74～0.30 mm(壓緊為負(fù)值)，量值較小。壩體正垂線順河向位移在2.65～11.50 mm，橫河向位移在-5.77～3.96 mm，2015年8月順河向位移測(cè)值有5 mm的突減(突變?cè)虺醪搅私馐潜O(jiān)測(cè)系統(tǒng)原因所致)，其他變形規(guī)律總體正常。9號(hào)、18號(hào)壩段與之類似，順河向位移變化平順無(wú)突變，總體正常。

各部位裂縫的開合度監(jiān)測(cè)是在裂縫發(fā)生以后開始安裝儀器并監(jiān)測(cè)。11號(hào)、14號(hào)及16號(hào)壩段裂縫部位實(shí)測(cè)開度分別為0.12～1.90、-0.51～1.66、-2.82～1.23 mm。主要受溫度影響波動(dòng)變化。在14號(hào)壩段壩踵拉應(yīng)力區(qū)監(jiān)測(cè)可能出現(xiàn)的開裂情況，裂縫計(jì)測(cè)值為-1.04～0.06 mm，量值較小，總體較平穩(wěn)。

各壩段前期均不同程度出現(xiàn)超出設(shè)計(jì)容許最高溫度現(xiàn)象，部分降溫速率偏大，實(shí)測(cè)混凝土溫度在16.2～24.7 ℃，總體趨于穩(wěn)定。

壩基帷幕后滲壓水頭在7.31～59.29 m之間，壩體排水廊道后滲壓水頭在0.00～26.21 m之間，變化主要發(fā)生在蓄水初期，蓄水后趨于穩(wěn)定，最大值靠近上游。14號(hào)壩段主排水廊道測(cè)壓管A14-UP-01測(cè)值在裂縫大量滲水前基本為0，之后突增為23 m。9號(hào)～18號(hào)壩基測(cè)壓管水頭在2.46～22.10 m之間。經(jīng)過兩期處理，壩體裂縫滲水量由處理前的700 m3/h，減少到目前基本無(wú)滲水。

3 水文地質(zhì)條件分析

混凝土重力壩壩基地層巖性主要為砂巖，其次為礫巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖等，以微風(fēng)化巖體為主。11號(hào)～16號(hào)壩段壩基分布7條寬1～4m的溶蝕礫巖帶，間距一般在17～21 m，溶蝕帶為Ⅳ類巖體，強(qiáng)度低。其他非溶蝕巖體質(zhì)量總體較好，為Ⅲ類巖體，占建基面的80%以上。

對(duì)壩基F1、F2緩傾角斷層的基礎(chǔ)處理措施是，在11號(hào)～13號(hào)壩段F1緩傾角斷層及15號(hào)～16號(hào)壩段F2緩傾角斷層埋藏較淺的壩踵區(qū)域挖除斷層上盤巖體，形成齒槽，并加強(qiáng)基礎(chǔ)固結(jié)灌漿。建基面出露的溶蝕帶采用刻槽置換處理，刻槽深度為1倍帶寬。

11號(hào)、14號(hào)、16號(hào)壩段壩體裂縫的方向是上下游向，裂縫與壩基中的溶蝕帶呈大角度相交，裂縫與3號(hào)、4號(hào)溶蝕條帶的交角超過45°，推測(cè)壩基中的溶蝕條帶不是造成壩體裂縫的主要原因。

通過有限元分析也可證實(shí)這一點(diǎn)，研究壩段位于陡坡且有折角與壩段位于水平基礎(chǔ)情況下，在裂縫產(chǎn)生位置的應(yīng)力差異，同時(shí)研究了基礎(chǔ)均一材料與含軟弱夾層材料對(duì)壩體應(yīng)力影響。陡坡且有折角和平底面基礎(chǔ)的計(jì)算模型對(duì)比如圖4計(jì)算模型。

圖4 計(jì)算模型示意

計(jì)算成果表明，對(duì)于結(jié)構(gòu)性的區(qū)別，基礎(chǔ)條件均一條件下，陡坡折角結(jié)構(gòu)的靠近上游區(qū)域橫河向應(yīng)力較水平基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力大0.4～0.6 MPa，水平基礎(chǔ)無(wú)折角結(jié)構(gòu)壓應(yīng)力儲(chǔ)備大；均一基礎(chǔ)橫河向應(yīng)力較含軟弱夾層基礎(chǔ)條件的在上游面靠近基礎(chǔ)部位相差1.0 MPa左右，靠近上游面基礎(chǔ)附近內(nèi)部橫河向應(yīng)力最大相差0.8 MPa左右，基礎(chǔ)均一條件壓應(yīng)力儲(chǔ)備較大。不考慮溫度荷載，僅自重作用下，考慮結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)綜合因素，可以在基礎(chǔ)部位拐角處附近區(qū)域產(chǎn)生0.8 MPa的拉應(yīng)力。考慮現(xiàn)場(chǎng)對(duì)基礎(chǔ)的實(shí)際處理措施后，相對(duì)于均一基礎(chǔ)，在基礎(chǔ)部位拐角處產(chǎn)生約0.3 MPa的拉應(yīng)力增量?？梢姀?fù)雜的地質(zhì)條件對(duì)壩體裂縫產(chǎn)生的影響較小，不是主要原因。

4 成因分析

4.1 資料及經(jīng)驗(yàn)分析

通過對(duì)壩體混凝土裂縫檢測(cè)和監(jiān)測(cè)情況、裂縫特征、環(huán)境監(jiān)測(cè)資料、碾壓混凝土力學(xué)性能指標(biāo)、溫控措施實(shí)施情況、壩體結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)情況等的綜合分析，大壩混凝土裂縫主要受結(jié)構(gòu)體型、環(huán)境、混凝土實(shí)際溫控措施及混凝土早期強(qiáng)度較低等多種不利因素綜合影響的結(jié)果。

(1)13號(hào)～14號(hào)壩段呈反拱布置，壩體體形復(fù)雜，壩體受力相對(duì)不利；同時(shí)個(gè)別壩段壩基面存在折坡尖角，有應(yīng)力集中現(xiàn)象。類似反拱布置的黃登、向家壩、丹江口大壩都出現(xiàn)過類似的劈頭縫。

(2)水電站工程處于干熱河谷地區(qū)，晝夜溫差大，最大晝夜溫差超過30 ℃，平均為20 ℃；在壩體混凝土澆筑過程中氣溫驟降頻發(fā)，多發(fā)于5月～7月?；炷林亓我?guī)范中對(duì)寒潮的定義為“日平均氣溫在2～6天內(nèi)連續(xù)下降超過5 ℃者為氣溫驟降或寒潮”。現(xiàn)有溫控相關(guān)要求和規(guī)范定義也大致如此，“2～3天日均溫下降5～6 ℃”極為溫度驟降或寒潮。從已有氣溫?cái)?shù)據(jù)中統(tǒng)計(jì)得到，2009年6月8日至2014年7月31日一共出現(xiàn)了57次寒潮，其中11號(hào)、14號(hào)、16號(hào)壩段跳倉(cāng)澆筑過程中，共出現(xiàn)19次較大寒潮。由于大壩碾壓混凝土強(qiáng)度等級(jí)由原90 d齡期調(diào)整至180 d齡期設(shè)計(jì)強(qiáng)度，碾壓混凝土早期強(qiáng)度較低，混凝土表面未覆蓋保溫材料，遭遇氣溫驟降時(shí)，混凝土表面易產(chǎn)生裂縫。

(3)每年11月至次年1月是河流水溫最低的月份，平均水溫為11.1℃。工程下閘蓄水初期為河流水溫最低的時(shí)段，在水庫(kù)水位上升過程中，庫(kù)水對(duì)壩體上游面混凝土有冷擊作用，壩體上游面混凝土易產(chǎn)生裂縫。2014年10月底水庫(kù)下閘蓄水，壩前水位在3個(gè)月之內(nèi)由1 040.0 m高程升至1 130.0 m高程，提高了近90 m。由壩面溫度計(jì)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可見，秋冬季蓄水對(duì)上游表面的冷擊溫差約有15～18 ℃，會(huì)導(dǎo)致1 030.0～1 130.0 m高程范圍內(nèi)的大壩上游表面應(yīng)力突然增加。

(4)部分混凝土最高溫度超過設(shè)計(jì)值，超標(biāo)平均在1.5～3.5 ℃，增大了壩體混凝土產(chǎn)生裂縫的風(fēng)險(xiǎn)。

(5)11號(hào)、14號(hào)和16號(hào)壩段壩體上游面在蓄水前可能已存在微裂縫，在庫(kù)水冷擊作用下，壩面產(chǎn)生裂縫或原有微裂縫繼續(xù)發(fā)展，在水力劈裂和滲水的快速降溫作用下，導(dǎo)致裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，其中14號(hào)壩段裂縫貫通至大壩下游面。

4.2 數(shù)值仿真分析

為定量分析裂縫產(chǎn)生的原因，建立三維有限元計(jì)算模型，對(duì)出現(xiàn)裂縫的典型壩段(11號(hào)、16號(hào)壩段)通過仿真計(jì)算模擬大壩從開澆到蓄水階段整個(gè)施工過程，模擬過程中充分考慮各種施工因素(包括澆筑溫度、澆筑時(shí)間、冷卻水管間距、通水冷卻時(shí)間、冷卻水溫、冷卻水流量、倉(cāng)面保護(hù)、外界氣溫以及蓄水過程等)，根據(jù)混凝土熱力學(xué)參數(shù)(包括彈性模量、線脹系數(shù)、徐變、自生體積變形、絕熱溫升以及導(dǎo)熱系數(shù)等)，采用結(jié)構(gòu)計(jì)算和溫度計(jì)算相耦合的方法，分析關(guān)鍵部位、裂縫部位以及裂縫附近區(qū)域在多種荷載作用下壩體溫度、應(yīng)力以及變形分布，分析裂縫產(chǎn)生機(jī)理和原因。圖5為16號(hào)壩段模型。

圖5 16號(hào)壩段模型示意

主要的研究結(jié)論有：

(1)90 d內(nèi)若遭遇晝夜溫差20 ℃或若遭遇2 d降溫12 ℃，混凝土表面最大應(yīng)力值均大于容許拉應(yīng)力，存在較大的開裂風(fēng)險(xiǎn)。

(2)溫度規(guī)律?；A(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)、上游碾壓防滲層、1 020.0～1 040.0 m高程區(qū)域混凝土以及牛腿和孔口周邊最高溫度較高，牛腿高程以下部位混凝土最高達(dá)38℃。

(3)應(yīng)力規(guī)律。內(nèi)部最大應(yīng)力主要出現(xiàn)在基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)、1 020.0～1 040.0 m高程區(qū)域最高溫度較高區(qū)域；表面最大應(yīng)力主要出現(xiàn)在上游面基礎(chǔ)附近、1 020.0～1 040.0 m高程附近、1 060.0 m高程附近，分別主要受基礎(chǔ)強(qiáng)約束和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)引起的應(yīng)力集中、內(nèi)部溫度較高外加寒潮等引起的內(nèi)外溫差過大等因素造成。應(yīng)力過程主要有2個(gè)峰值，分別為第1年冬天和蓄水時(shí)刻，分別受長(zhǎng)周期溫降影響和蓄水冷擊作用。

綜上可知，內(nèi)部溫度應(yīng)力最大值達(dá)到2.2 MPa左右，出現(xiàn)在基礎(chǔ)強(qiáng)約束區(qū)；1 020.0～1 040.0 m高程附近內(nèi)部應(yīng)力最大1.7 MPa。內(nèi)部溫度應(yīng)力水平較高，且到蓄水時(shí)，局部?jī)?nèi)部應(yīng)力水平仍大于1 MPa，殘余應(yīng)力水平較高，也為裂縫的擴(kuò)展帶來隱患。通過資料及經(jīng)驗(yàn)分析與數(shù)值仿真分析互為印證，可以看出，該電站產(chǎn)生裂縫的壩段處于轉(zhuǎn)彎、起坡壩段，體形較為復(fù)雜，同時(shí)所處地區(qū)寒潮頻發(fā)，易發(fā)生裂縫，未蓄水之前就有可能在壩體上游面存在隱微裂縫，蓄水后在庫(kù)水冷擊的作用下導(dǎo)致裂縫進(jìn)一步拓展。

5 壩體裂縫處理與效果分析

在11號(hào)、14號(hào)及16號(hào)壩段出現(xiàn)裂縫滲水情況后，對(duì)裂縫進(jìn)行檢查和堵漏處理，堵漏處理完成后進(jìn)行裂縫補(bǔ)強(qiáng)灌漿處理。堵水材料采用聚氨酯，補(bǔ)強(qiáng)材料采用環(huán)氧材料。裂縫處理施工包含鉆孔、下管、封孔、串漏裂縫、預(yù)制拱接縫開鑿封堵、串漏漏水點(diǎn)開鑿封堵、串漏排水孔封堵、串漏冷卻水管封堵、灌注稀釋劑、灌注HW及LW聚氨酯化學(xué)材料、灌注環(huán)氧化學(xué)材料等施工工序。

(1)11號(hào)、14號(hào)壩段裂縫。化學(xué)灌漿采用CW-低粘度改性環(huán)氧灌漿材料，漿液比例A∶B=5∶1，灌漿壓力最大值0.80 MPa，最小值0.2 MPa，平均值0.5 MPa，11號(hào)壩段1 025.0 m高程上游帷幕廊道灌注6 530.91 kg，11號(hào)壩段第一縱向排水廊道灌注6 697.85 kg，14號(hào)壩段上游帷幕廊道灌注448.74 kg，共灌注凈漿總量為13 677.5 kg。

(2)16號(hào)壩段裂縫。化學(xué)灌漿一期堵水采用HW和LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料，漿液配比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整配合比，灌漿壓力最大值1.2 MPa，最小值0.2 MPa，平均值0.48 MPa，堵水灌漿共灌注HW和LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料48 550 kg；二期補(bǔ)強(qiáng)采用MS-3B環(huán)氧漿材，灌漿壓力最大值0.20 MPa，最小值0.10 MPa，平均值0.156 MPa，共灌注MS-3B環(huán)氧漿材39 625 kg。

(3)11號(hào)壩段裂縫檢查及補(bǔ)充處理?；瘜W(xué)灌漿一期堵水采用HW和LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料，漿液配比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整配合比，灌漿最大灌漿壓力>孔口涌水壓力0.2～0.3 MPa，堵水灌漿共灌注HW和LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料399 kg；灌漿稀釋劑1 719.65 kg；二期補(bǔ)強(qiáng)采用MS-3B環(huán)氧漿材，灌漿壓力最大值0.40 MPa，最小值0.15 MPa，平均值0.28 MPa，共灌注MS-3B環(huán)氧化學(xué)灌漿材料9 228.206 kg。

(4)14號(hào)壩段新增發(fā)展裂縫。一期堵水采用HW和LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料，漿液配比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整配合比，灌漿最大灌漿壓力>孔口涌水壓力0.2～0.3 MPa，堵水灌漿共灌注HW和LW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料64 586.5 kg，二次補(bǔ)充堵水灌漿灌注聚氨酯1 229.60 kg；二期補(bǔ)強(qiáng)采用了HK-G-2環(huán)氧漿材，灌漿壓力最大值0.30 MPa，最小值0.1 MPa，平均值0.2 MPa，共灌注HK-G-2環(huán)氧化學(xué)灌漿材料45 390.89 kg。

大壩先后進(jìn)行了4次較大規(guī)模的壩體裂縫化學(xué)灌漿處理，處理完畢后，廊道內(nèi)無(wú)明顯滲水，防滲效果顯著。共布置了28個(gè)φ75檢查孔對(duì)灌漿質(zhì)量進(jìn)行檢查。檢查成果表明：檢查孔壓水透水率0.001 7～0.394 Lu，小于0.5 Lu的設(shè)計(jì)要求；芯樣在裂縫位置單塊劈拉強(qiáng)度1.61～3.58 MPa，芯樣單塊抗壓強(qiáng)度35.5～40.1 MPa。

采取工程處理措施后，竣工安全鑒定時(shí)(截至2019年6月30日)，大部分裂縫已基本趨于平穩(wěn)。11號(hào)壩段裂縫開合度介于-0.49～1.41 mm之間；14號(hào)壩段裂縫開合度介于0.13～0.19 mm，測(cè)值基本趨于平穩(wěn)；16號(hào)壩段裂縫開合度介于-2.96～1.49 mm，變化總體穩(wěn)定。

壩體壩基總滲流量為43.87 L/s。壩體總滲流量為11.46 L/s；壩基總滲流量為32.41 L/s，其中左岸壩基總滲流量為11.44 L/s，右岸壩基總滲流量為5.27 L/s；河床中部壩基總滲流量為15.7 L/s。左右岸高程985.0 m帷幕灌漿洞滲流總量為30.03 L/s，混凝土重力壩總滲流量小于設(shè)計(jì)計(jì)算值72.2 L/s，滿足設(shè)計(jì)要求。

6 結(jié)論及建議

目前該碾壓混凝土重力壩堵漏處理完成后基本無(wú)滲水，處理措施是得當(dāng)和有效的。但從大壩長(zhǎng)期運(yùn)行來看，以下問題需要重視：

(1)受庫(kù)水和外界溫度影響，壩體上游部分的裂縫會(huì)往復(fù)張開閉合，可能影響堵水材料的耐久性，疊加溫度和水力劈裂作用，可能會(huì)造成已灌漿裂縫的重新張開進(jìn)水，建議定期在壩體上游面對(duì)裂縫進(jìn)行防滲處理。

(2)對(duì)發(fā)生裂縫的壩段，建議在疏通原有壩體排水孔的基礎(chǔ)上，研究增加壩體裂縫排水孔的必要性，以進(jìn)一步疏干通過裂縫入滲的庫(kù)水，減少裂縫二次劈裂的風(fēng)險(xiǎn)。

(3)13號(hào)、14號(hào)壩段為反拱壩段，而且12號(hào)～13號(hào)、13號(hào)～14號(hào)、14號(hào)～15號(hào)壩段之間橫縫基本為切縫形成，有可能未形成完全獨(dú)立受力及變形的壩段。由于反拱壩段和直線壩段 具有不同的變形特性，建議進(jìn)一步加強(qiáng)和完善12號(hào)～15號(hào)壩段各橫縫變形以及壩體裂縫的變形監(jiān)測(cè)與分析。