丹江口大壩初期工程壩頂面、下游坡面裂縫處理施工技術

王 軍 輕

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司,四川 成都 610091)

1 工程概述

丹江口水利樞紐初期工程混凝土壩在建設和運行期間，曾多次對壩體裂縫等缺陷進行了檢查和處理，但由于受當時運行條件、檢測手段等限制，未能對初期工程壩體混凝土缺陷進行全面檢查。2005年，丹江口大壩加高工程開工后檢查發現，初期工程混凝土壩壩頂、下游壩面的裂縫數量增加較多，對大壩安全運行帶來不利的影響。為消除隱患，保證加高后的大壩運行安全，按照國務院南水北調辦公室的要求，利用正在進行大壩加高的有利時機，對初期大壩混凝土裂縫等缺陷進行全面的檢查和處理。

2 施工規劃

2.1 施工通道

左聯壩段貼坡面裂縫檢查處理利用進微波樓的道路到達工作面；右聯壩段貼坡面裂縫檢查處理利用原有便道到達工作面；廠房壩段貼坡面裂縫檢查處理利用進電廠道路、廠壩平臺到達工作面；溢流堰面裂縫檢查處理利用24號壩段、18號壩段轉梯、13號壩段轉梯到達工作面。

2.2 施工平臺

在進行貼坡面裂縫檢查與處理時，由于裂縫的位置分布范圍從坡腳至162 m高程，在處理貼坡面裂縫時利用坡面自身、新老混凝土結合面施工所搭設的鋼管排架、新澆混凝土倉面等作為施工平臺。

2.3 施工用風、水、電布置

施工用風主要為沖洗嵌縫槽內雜物、沖洗灌漿孔、裂縫檢查、鉆孔等之用。主要由小型空壓機供給，通過軟管接至工作面。

施工用水主要供混凝土表面沖洗、裂縫清洗、混凝土及防護材料養護、鉆孔等。主要由布置在壩面的大壩已有的施工供水系統供給，通過支管引至工作面。

施工用電主要供空壓機、鉆機、混凝土振搗機組、灌漿泵、漿液攪拌機、高壓油泵電動工具、施工照明等之用。主要由布置在新老壩頂的大壩供電線路通過電纜將電源引接至施工現場配電柜內，通過電纜供施工設備和照明用電。為滿足夜間施工需要，在工作面附近布置有若干盞1 kW碘鎢燈。

3 施工程序

Ⅱ類裂縫檢查及缺陷處理施工程序為：老壩體混凝土表面清理→裂縫檢查→裂縫表面處理→切鑿嵌縫槽→縫口封閉。

Ⅲ、Ⅳ類裂縫檢查及缺陷處理施工程序為：老壩體混凝土表面清理→裂縫檢查→裂縫表面處理→切鑿嵌縫槽→鉆孔埋設灌漿管→縫口封閉→試氣檢查→化學灌漿→灌后質量檢查。

4 主要施工方法

4.1 不同裂縫所采取的措施

4.1.1 Ⅰ、Ⅱ類裂縫

(1)初期大壩下游壩面Ⅰ類裂縫，壩頂Ⅰ類縱向裂縫、縫端至上游壩面距離大于1.0 m的Ⅰ類橫向裂縫一般不作專門處理，上述情況下的Ⅱ類裂縫視所在部位和裂縫的產狀情況一般僅進行鑿槽封口處理。

(2)對于延伸至上游壩面距離小于1.0 m的Ⅰ、Ⅱ類壩頂橫向裂縫，在距上游面0.5 m～1.0 m的位置騎縫鉆孔穿過縫底約0.5 m，孔徑φ76 mm，孔內回填SR2柔性防水材料，封堵孔上游壩頂裂縫鑿槽封口并在裂縫深度范圍內采用LPL灌漿材料進行灌漿處理。當裂縫延伸并貫通上游壩面時，應按上游壩面的Ⅱ類裂縫進行處理。

4.1.2 Ⅲ、Ⅳ類裂縫

(1)初期大壩下游壩面Ⅲ、Ⅳ類裂縫，壩頂Ⅲ、Ⅳ類縱向裂縫、縫端至上游壩面距離大于2.0 m的Ⅲ、Ⅳ類橫向裂縫，一般鑿槽封口并在縫深范圍內進行化學灌漿，根據縫寬確定使用改性環氧或 LPL灌漿材料，并沿初期工程混凝土裂縫走向設置限裂鋼筋。

(2)對于縫端至上游壩面距離小于2.0 m的Ⅲ、Ⅳ類橫向裂縫，除上述處理外，在距上游面1.0 m～1.5 m的位置騎縫鉆孔穿過縫底約0.5 m，孔內填堵SR2柔性防水材料，封堵孔上游壩頂裂縫鑿槽封口并在裂縫深度范圍內采用LPL灌漿材料進行灌漿處理。當裂縫延伸并貫通上游壩面時，應按上游壩面的Ⅲ、Ⅳ類裂縫進行處理。

4.2 Ⅱ類裂縫處理施工方法

4.2.1 裂縫表面處理

根據實際施工情況并結合混凝土表面碳化層鑿除進行處理，在裂縫檢查后即進行表面碳化層鑿除施工，碳化層鑿除后，先用高壓(風)水將混凝土表面沖洗干凈，再用高壓風將裂縫兩側附近的混凝土表面吹干。

4.2.2 切鑿嵌縫槽

在裂縫混凝土表面處理完成后切鑿梯形槽，切槽寬度為5～8 cm左右，裂縫兩側各2.5～4 cm，深度為3～5 cm，鑿除槽內混凝土。

4.2.3 縫口封閉

在嵌縫前用高壓風將裂縫周邊混凝土表面吹干，然后在裂縫嵌縫槽表面涂刷一遍1∶2水泥漿或環氧基液，涂刷時充分浸透混凝土表面，采用預縮砂漿(或環氧砂漿)對嵌縫槽分層回填嵌縫，用橡膠錘將槽內預縮砂漿(或環氧砂漿)錘擊至表面出現少量泛漿為止，預縮砂漿(或環氧砂漿)回填高度與表面混凝土平齊。預縮砂漿(或環氧砂漿)嵌縫回填后表面覆蓋絨氈養護。

4.3 Ⅲ、Ⅳ類裂縫處理施工方法

4.3.1 表面處理

裂縫表面處理、切鑿嵌縫槽、縫口封閉施工方法同上。

4.3.2 鉆騎縫孔埋設灌漿管

(1)沿混凝土裂縫鉆騎縫灌漿孔，灌漿孔孔徑為φ20 mm，深度為15～20 cm，鉆孔間距為30～100 cm，間距大小根據裂縫寬度進行調整。

(2)采用高壓風將裂縫周邊灰塵吹凈，檢查灌漿管與裂縫的連通性，并用高壓水對裂縫進行沖洗，檢查灌漿管與裂縫的貫通性。

(3)使用預縮砂漿或環氧砂漿嵌縫。

4.3.3 灌漿嘴試氣檢查

環氧砂漿和預縮砂漿固化后，通過灌漿嘴對裂縫試壓，試壓壓力0.2～0.3 MPa，使用肥皂水檢查嵌縫處漏氣情況，對于漏氣的部位使用快速固化的環氧基液對其進行涂刷，再進行試壓檢查，合格后才能進行化學灌漿。

4.3.4 化學灌漿

(1)灌漿設備與灌漿材料

化學灌漿設備采用氣動自動化學灌漿泵。裂縫灌漿材料有RH改性環氧灌漿材料、HK-G-2環氧灌漿材料及LPL灌漿材料。

(2)灌漿順序及方法

水平縫由一端向另一端灌注，垂直縫或斜縫由下往上灌注，均采用單點推進灌注法。

(3)灌漿壓力及結束標準

灌漿壓力范圍為0～0.8 MPa，根據進漿速度逐級緩慢提高灌注壓力，當進漿量小于10 mL/min時，可將壓力逐步提升至0.6～0.8 MPa，以保證漿材更好的滲透到細微裂縫。在注漿設備停止進漿或在穩定壓力下15 min內連續吸漿率小于10 mL/min，且壓力不下降，即可結束灌漿。

(4)灌漿

從裂縫一端啟灌，待相鄰的灌漿嘴冒漿且顏色正常后停止灌注并封閉，然后移至其相鄰冒漿的灌漿嘴繼續灌注，直到另一相鄰灌漿嘴冒漿且顏色正常后，依次往復移灌相鄰灌漿嘴，在所有灌漿嘴冒漿且顏色正常后再從頭依次進行補灌，補灌時穩壓并屏漿，在吸漿量小于10 mL/min時繼續屏漿10 min后關閉灌漿嘴，直到全部補灌完成。

4.3.5 灌漿質量檢查

裂縫化灌完成3天后對灌漿質量進行檢查，對裂縫鉆孔壓水進行透水率檢查，對裂縫鉆取混凝土芯樣檢查漿材結石情況。

5 質量安全措施

5.1 質量保證措施

(1)嚴格按照設計要求檢查裂縫，準確確定裂縫分布、長度、寬度、裂縫走向及重要裂縫的深度，及時提供清晰齊全的裂縫檢查資料(包括影像資料)。

(2)使用的裂縫處理材料性能指標符合設計要求，按規范要求對裂縫處理用的材料如灌漿材料、塑性止水材料、防滲蓋片、鋼筋、水泥、粗細骨料等抽樣檢驗，不合格的材料不得用于本項目施工。

(3)裂縫處理前對縫口進行清理，清除縫口雜物，并用高壓(風)水清洗；裂縫干燥后埋設灌漿管并封閉處理，封閉材料達到設計強度后試氣，對漏氣部位進行封堵，保證密閉效果。

(4)SR2塑性止水材料按先里后外的原則搓成細條、分層嵌填并捶擊密實；防滲蓋片粘貼部位基面應平整、干凈，對于凹坑與不平整面應采用SR2塑性止水材料填平補齊，粘貼面涂刷SR防滲蓋片配套底膠，要求涂刷均勻無漏刷，防滲蓋片接頭采用搭接型式，搭接長度不小于5 cm，防滲蓋片應與基面粘貼牢固密實。

(5)保證裂縫灌漿施工質量。灌漿順序、灌漿壓力及結束標準應符合設計要求；

根據進漿速度逐級緩慢提高灌漿壓力，嚴格控制最高灌漿壓力；對在灌漿過程中出現的異常情況應及時報告和采取必要的處理措施；質檢人員應對施工全過程進行質量監督。

(6) 裂縫灌漿后及時進行灌后質量檢查，騎縫鉆孔壓水檢查透水率，對裂縫鉆取混凝土芯樣檢查漿材結石情況。

5.2 安全保證措施

(1)建立完善的安全生產管理網絡，明確各級管理人員權責。強化日常安全監督管理，組織開展三工活動，定期和不定期進行安全檢查。

(2)認真組織編制項目安全生產技術措施、工序施工安全措施，認真組織安全技術交底，安全部門現場監督落實。

(3)深化安全教育，強化安全意識。施工人員上崗前須進行安全教育和技術培訓，牢固豎立”安全第一”的宗旨，安全員須持證上崗。

(4)施工人員要嚴格執行安全操作技術規程。進入施工現場按勞保規定著裝和使用安全防護用品，禁止違章作業。

6 結 語

裂縫處理除了對不同類型的裂縫按照設計要求進行處理外(鑿槽、縫口封閉、灌漿)，還沿裂縫走向鋪設了限裂縫筋，對結構特殊部位設置了應力釋放孔。為監測裂縫處理效果，有針對性的埋設了裂縫計、鋼筋計、滲壓計等監測儀器。裂縫監測結果表明，除極少數裂縫處于”活縫”狀態外，絕大多數裂縫呈閉合狀態，縫面開度測值較小，最大變化幅度小于0.3 mm，年變化幅度小于0.1 mm且漸趨穩定。 實踐證明，本方法實用可靠，節約了工程成本，安全、質量、工期均有保障。