鏡泊湖水庫大壩表面裂縫的處理工藝

馬景勝

(牡丹江市水務科學研究院，黑龍江 牡丹江157000)

1 工程概況

鏡泊湖水庫位于黑龍江省牡丹江市境內的松花江支流牡丹江中上游河段，距牡丹江市約110 km。水庫控制流域面積11 820 km2，占牡丹江流域的31%，多年平均流量31.38 ×108m3，多年平均入庫流量100 m3/s 。

2006年11月起對鏡泊湖水庫進行了除險加固。工程建設的主要建設內容為:

1)混凝土擋水壩加高加固(186 m)。

2)混凝土溢流壩加固(1 532 m)。

3)混凝土蓋板土石混合溢流壩加固(1 035 m)。

4)在擋水壩段新建泄水閘;壩體固結灌漿和帷幕灌漿。

截止到2008年7月，擋水壩工程、泄水閘工程、混凝土溢流壩工程、土石混合溢流壩工程及基礎灌漿工程等主體工程已全部完成，完成總工程量20.26萬m3，其 中 土 石 方15.73萬m3，混 凝 土 方4.53萬m3，帷 幕 灌 漿11 900 m，固 結 灌 漿 進尺5 000 m。

擋水壩、溢流壩混凝土澆筑時間在2007年6—7月，施工期間和工程完工后，擋水壩、溢流壩段局部出現不同程度裂縫，為確保工程質量，徹底消除工程安全隱患對鏡泊湖除險加固工程擋水壩段和溢流壩段混凝土裂縫進行檢查、成因分析和裂縫處理工藝設計。

2 裂縫檢查及成因分析

混凝土擋水壩和溢流壩屬大體積混凝土結構，引起裂縫的主要原因是水泥水化熱大量積聚，使混凝土出現早期溫升和降溫現象，由此形成的溫度收縮應力是導致混凝土產生裂縫的主要原因。應著重從壩體約束程度、設計構造、混凝土生產和施工方面查找原因［1］。初步分析推測可能導致混凝土產生裂縫的主要原因有以下3個方面:

2.1 設計方面

壩體分縫平均為15 m，對玄武巖基礎和保留原有混凝土的強約束結構來看可能偏長;分段分層澆筑體積可能偏長。

2.2 混凝土材料方面

產生裂縫的標段均采用泵送混凝土，水灰較大，砂率偏小，易引起混凝土表面干縮縫。

2.3 施工養護方面

施工期天氣炎熱，晝夜溫差大，泵送混凝土水灰比較大，水化熱偏高。混凝土澆注后保養的時間和質量，都對混凝土裂縫的形成有影響［2］。

3 裂縫處理工藝設計

3.1 處理方法

3.1.1 貫通性裂縫處理

貫通性裂縫宜采用表面坎縫、內部灌漿充填的方式進行處理，表面坎縫材料應采用脆性低且能適應拉伸的SB—R 砂漿材料，SB—R 砂漿強度30 ～50 MPa;抗折強度6.0 ～9.0 MPa ;抗拉強度2.5 ～4.0 MPa(8 字模)。

灌漿材料采用HW、LW 灌漿料，以LW 灌漿料為主，該材料對混凝土裂縫具有很好的充填密封作用，漿材固結體拉伸變形達150% ～300% ;固結體本身有遇水膨脹的功能，能起到對裂縫持久密封的作用［3］。

其處理工藝過程如下:

切縫、鑿毛→鉆孔、布嘴→清縫、洗縫→涂底膠、坎縫→灌漿→拆除灌漿嘴→封堵、表面修飾

1)切縫、鑿毛:沿縫切割并鑿出寬10 cm、深8 ～10 cm的V 型槽，鑿出的新混凝土界面要求順直、平整。

2)鉆孔、布嘴:騎縫或沿縫兩側以50 ～80 cm的間距鉆孔，埋設灌漿嘴，灌漿孔直徑兩種，粗孔直徑20 ～30 mm(深層灌漿)，細孔直徑15 mm(淺層灌漿)。

3)清縫、洗縫:用高壓風清洗縫表面浮渣及縫隙內的殘余物，并判斷、記錄裂縫的聯通性。

4)涂底膠、坎縫:在V 型槽混凝土界面涂刷SB—JM 膠，涂刷要求均勻、連續;然后再V 型槽填充SB—R 砂漿，壓實、抹平。

5)灌漿:采用HW、LW 灌漿料灌漿，以LW 灌漿料為主，視環境溫度、裂隙開度調整適宜黏度;壓力控制在0.2 MPa ～0.5 MPa 。

灌漿順序由下而上，當鄰孔出現純漿液后，關閉灌漿嘴，繼續灌漿，當所有鄰孔都出漿后，停止灌漿。

6)拆除灌漿嘴、封堵、表面修飾:當漿液固化后，拆除灌漿嘴，封堵灌漿孔;進行邊緣、表面修飾，為使堰面色調盡可能保持一致，可考慮噴涂聚合物砂漿進行遮蓋和過渡，即可起到表面修飾作用，又可發揮表面防護功能［3］。

3.1.2 表面收縮縫和沉降收縮縫處理

這些裂縫其開度在0.5 ～2.5 mm，其深度估計約3 ～5 cm，其分布比較集中，主要分布在壩軸線兩側50 ～80 cm。處理方式采用表面封閉、補強方式進行。

其過程如下:

鑿毛處理→界面處理→表面填充補強→表面修飾

1)鑿毛處理:在裂縫較集中區域，表面鑿毛，鑿除深度1.5 ～2.0 cm，裂縫開度較大的可鑿至3.0 cm，區域邊緣用切割機切割，深度＞1.5 cm。

2)界面處理:用高壓風或高壓水槍，清洗表面浮渣、浮灰。

3)表面填充補強:涂刷SB—JM 膠，填充砂漿，壓實、抹平。

4)表面修飾。同上。

3.2 處理方式的選擇

3.2.1 擋水壩

該段采取2 種方式對表面進行處理:

1)采用高性能砂漿進行裂縫表面坎縫處理:切縫、鑿毛→鉆孔、布嘴→清縫、洗縫→涂底膠、坎縫→灌漿→拆除灌漿嘴→封堵、表面修飾;

2)采用碳纖維增強布對處理的裂縫表面進行封閉增強處理，該工藝可以進一步提高建筑物的外觀質量，減少混凝土鑿除量。工藝過程如下:切縫、鑿毛→鉆孔、布嘴→清縫、洗縫→涂底膠、纖維布黏貼→涂膠、覆蓋保護層→灌漿→拆除→表面修飾。(注:該工藝較高性能砂漿裂縫表面坎縫處理工程造價增加20%左右)

3.2.2 溢流壩

針對裂縫具體類型進行施工處理。

1)迎水面裂縫采取表面坎縫淺層灌漿處理。

2)背水面裂縫采取表面坎縫封閉處理。

3)表面收縮裂縫、沉降裂縫考慮面積比較集中，采取表面封閉補強處理。

4 裂縫處理效果

裂縫處理施工委托專業水電基礎處理隊伍施工，對出現各種不同形式的裂縫及時采用化學灌漿法等一些快速有效、方法簡便、施工方便的方法修復加固，取得了較好效果。

［1］黃彬，劉海博. 混凝土大壩裂縫成因分析與防治措施綜述［J］. 山西建筑，2008，34(32):358 －359.

［2］張錫祥. 混凝土大壩水平裂縫的原因及其控制的初步分析計算［J］. 人民長江，1980(04):42 －47.

［3］胡英娜，李麗波. 中小型土壩裂縫原因及處理措施［J］.黑龍江水利科技，2012，40(02):329 －330.