水庫混凝土面板堆石壩面板裂縫成因及修補

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水庫混凝土面板堆石壩面板裂縫成因及修補

1 工程概況

道塘水庫位于松桃縣孟溪鎮(zhèn)木耳鄉(xiāng)坪南河上，壩址位于木耳鄉(xiāng)的道塘與龍頭山兩村之間。貴州省松桃縣道塘水庫是一項以灌溉為主，兼有灌區(qū)農(nóng)村人畜飲水等綜合利用效益的中型Ⅲ等水利工程，灌區(qū)范圍包括松桃縣境內(nèi)的孟溪、普覺、寨英、大坪、平頭、太平等6個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，灌區(qū)人口14.8萬人。壩址控制流域面積68.3km，多年平均流量2.2m3/s，多年平均年徑流量6940萬m3。多年平均氣溫為16.3℃，最冷月1月平均氣溫為4.8℃，最熱月7月平均氣溫為27.3℃。大壩正常蓄水位557.00m，死水位526.00m，總庫容1940萬m3，總灌溉面積為5522.6公頃。

松桃縣道塘水庫工程主要由攔河大壩、溢洪道、泄洪洞以及灌溉渠系建筑物等組成，道塘水庫樞紐工程位于松桃縣中部孟溪境內(nèi)，攔河大壩為混凝土面板堆石壩，壩頂高程561.3m，防浪墻高程562.5m，最大壩高65.3m，壩頂長度192.1m，壩頂寬7m，上游壩坡1：1.4，下游壩坡1：1.5，并在533m高程設馬道，馬道寬2m，下游綜合坡度1:1.545。

道塘水庫大壩面板為等厚面板，面積14029m2，厚度0.35m，面板混凝土設計強度等級為C25(R28,二級配)，抗?jié)B等級W8，抗凍等級F100。面板那共計22塊，中央9塊面板，每塊寬12m；左側(cè)面板6塊、右側(cè)面板7塊，每塊寬6m。

2 簡要施工過程

2007年4月30日第一塊面板混凝土開始澆筑，2008年6月29日面板全部澆筑完成；2008年1月13日至2月13日因凝凍導致工程全面停工，前期已完成的11塊面板混凝土受到凝凍傷害，2008年3月經(jīng)初步檢查，發(fā)現(xiàn)面板出現(xiàn)大量的裂縫，累計約有98條裂縫，裂縫總長約848.5m。在面板混凝土澆筑完成后，2008年10月再次對面板裂縫進行檢查，經(jīng)統(tǒng)計約有269條裂縫，裂縫最大寬度0.6mm，最小寬度0.25mm，均為貫穿性裂縫。

經(jīng)業(yè)主、設計、施工、監(jiān)理單位詳查、分析，面板出現(xiàn)大量裂縫的原因主要有兩方面：1）2008年的“凝凍災害”使面板混凝土受損；2）由于整個工期拖長，面板混凝土澆筑完成后未能采取有效的養(yǎng)護措施。

3 面板混凝土裂縫修補

針對面板裂縫缺陷，根據(jù)設計單位提出的裂縫化學灌漿的修補方案，現(xiàn)場按照如下施工程序進行面板裂縫修補施工：

判斷裂縫狀態(tài)→布孔→安裝注漿嘴及封縫→壓風測孔→注漿→表面封堵→工程驗收。

化學灌漿布置圖

3.1   準備工作：

A.描述：現(xiàn)場查找裂縫，根據(jù)裂縫走向進行標示，并繪制出裂縫示意圖；

B.記錄：根據(jù)裂縫的情況填寫《混凝土裂縫性狀描述表》，并交由監(jiān)理、施工單位質(zhì)檢人員驗收、確認；再進行下一道工序。

C.磨縫：采用手持打磨機沿裂縫進行打磨，打磨的寬度為裂縫兩側(cè)各40mm，打磨厚度為3mm；

D.洗縫：打磨完成后采用清水、風槍對裂縫進行洗縫，吹干凈裂縫，以保證縫口張開，內(nèi)無雜物、粉塵和其它影響封縫粘接的污物；進行布置孔位；

E表面封堵：用環(huán)氧砂漿封堵；

F.布孔分類：裂縫寬度0.4mm以上的裂縫間隔500mm左右布孔，裂縫寬度0.4mm以下的裂縫間隔300mm左右布孔；

G.開孔：根據(jù)規(guī)定間距采用打孔機進行打孔，孔深為30mm，直徑為27mm的騎縫孔；

H.洗孔：采用清水、風槍對打好的孔進行壓風清理。

I.記錄：填寫《混凝土裂縫縫面打磨清理檢查表》，并交復監(jiān)理、施工單位質(zhì)檢人員驗收、確認。

3.2   安裝注漿嘴：

A.安裝注漿嘴：用定位針穿過進漿管，對準孔內(nèi)縫口插上，然后將注漿嘴壓向注漿孔內(nèi)；

B.固定注漿嘴：采用環(huán)氧膠泥對注漿嘴進行堵塞固定，1分鐘后抽出定位針應保證定位針不附粘膠，再采用環(huán)氧膠泥對孔邊縫進行封堵處理；

3.3   壓風檢查：

A.壓風開始時間：封縫完成12h后進行壓風檢查；

B.方法：測孔采用風檢、風檢壓力不能超過灌漿壓力的50%，即0.2MPa。檢查前先將各注漿嘴接上孔口管，檢查1#孔時，將2#孔軟管的另一端插入肥皂水中，其它孔封閉。當對1#孔壓風，插入2#孔軟管的水中出現(xiàn)氣泡時，表示1#孔是貫通的。按此方法檢查每一個孔的貫通情況，做好詳細記錄，同時封閉所有的注漿嘴；

C.記錄：填寫《混凝土裂縫封縫貼嘴壓風檢查表》，并交復監(jiān)理、施工單位質(zhì)檢人員驗收、確認。

3.4   注漿：

A.注漿順序：注漿時按照從下至上的順序；

B.注漿設備及材料：設備采用專用化學灌漿泵；材料采用改性環(huán)氧灌漿材料；

C.注漿壓力：注漿起始壓力為0.2MPa，最大壓力不超過0.6MPa；

D.注漿方法：先灌注1#、3#、5#、7#孔，展開2#、4#、6#、8#號孔，當2#、4#、6#、8#孔由開始的流出水到流出漿水混后物直至流出純環(huán)氧漿液后，2#、4#、6#、8#，開始并灌，并展開9#、11#、13#、15#號孔，依次類推進行注漿，灌注時要注意相鄰孔口的反漿情況，當鄰孔反漿后，排掉鄰孔中的積水后接通孔管進行并灌，依此方法由下至上逐孔灌注；

E.閉漿：當灌漿吸漿量為0ml/min時，繼續(xù)屏灌15min再結(jié)束灌漿，（屏漿壓力0.4Mpa），達到屏漿要求后進行扎管閉漿；

F.記錄：填寫《混凝土裂縫化學灌漿綜合成果表》，交由監(jiān)理、施工單位質(zhì)檢人員驗收、確認。

3.5   表面封閉：

A.時間：在灌漿結(jié)束7天后進行；

B.方法：鏟除注漿嘴，對混凝土有損傷的部位采用環(huán)氧膠泥進行處理；

      沿縫涂刷20cm寬1cm厚丙乳砂漿

3.6   驗收

施工完成7天后對每一條裂縫及貫穿性裂縫均采用壓水檢測，壓水檢測合格標準為透水率(Lu)≤0.1，壓水試驗壓力為0.2MPa。

4 裂縫產(chǎn)生的原因分析

道塘水庫面板混凝土于2007年4月30日第一塊面板混凝土開始澆筑，2008年6月29日面板全部澆筑完成，歷時一年零兩個月，施工工期較長，期間經(jīng)歷一個低溫冬季（2008年凝凍）、兩個高溫夏季。

對于夏季高溫天氣施工，施工單位做了一定的溫控措施，即：在拌和機和砂骨料堆頂部搭蓋涼棚，以降低溫度；拌和用水采用附近14-16℃的地下水拌和等溫控措施。從現(xiàn)場溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)看，在7月份當氣溫30℃時，機口混凝土最高溫度為25℃，入倉混凝土最高溫度為28℃，滿足溫控要求。面板混凝土壓實清光后用濕麻片覆蓋，并噴水連續(xù)養(yǎng)護。2008年凝凍前，已澆筑完成的面板混凝土未發(fā)現(xiàn)存在裂縫。

2008年的凝凍災害的突然來臨，讓施工單位措不及防，也無法采取任何補救保溫措施，已澆筑完成的面板幾乎全部出現(xiàn)裂縫，特別是臨近凝凍前澆筑完成的MB13塊（澆筑時間2008年1月2日至5日）出現(xiàn)26條裂縫，故此認為低溫凝凍是造成面板混凝土裂縫的主要原因之一。

由于種種原因，本工程在2008年6月完成面板混凝土澆筑后，工期拖延較長，一直未能下閘蓄水。后期的噴水養(yǎng)護時有時無，面板長期暴露未能得到有效的養(yǎng)護。2010年4月再次對面板進行檢查時發(fā)現(xiàn)又出現(xiàn)了32條裂縫，第一塊澆筑的MB16塊裂縫總計有28條。因此認為面板在下閘蓄水前，應進行連續(xù)養(yǎng)護。無連續(xù)有效的養(yǎng)護也是造成面板混凝土裂縫的主要原因之一。

面板作為混凝土面板堆石壩防滲體系的重要部位，混凝土面板堆石壩在下閘蓄水前，進行連續(xù)有效的養(yǎng)護以減少和消除面板產(chǎn)生裂縫的必要手段，也是節(jié)約施工成本的有效方法。

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