壩基灌漿蓋板裂縫原因簡析及處理方案

李成錦 李彥龍

摘要：本文針對水庫大壩壩基灌漿蓋板的裂縫處理及防范措施，闡述了針對壩基灌漿蓋板裂縫處理采用的化學灌漿材料、灌漿施工工藝及灌漿后的質量檢查措施。

關鍵詞：混凝土裂縫;固結灌漿;帷幕灌漿;裂縫化學灌漿 裂縫表面閉縫

1 工程簡介和術語解釋

麻栗壩灌區工程屬于水利部“十三五”期間172件重點水利基礎設施建設項目之一，總投資約20.9億元人民幣，工程位于云南省德宏州隴川縣中南部畹町河的河谷盆地隴川壩，其主要工程建筑物布置于隴川壩及周邊山丘陵區，包括水源及干渠工程、支渠及配套工程，以已建成的麻栗壩大二型水庫為骨干水源、以周邊在建的邦外水庫、蕨葉壩水庫、近允水庫三個小一型水庫及干渠為補充水源，以東干渠、西低干渠、西高干渠三條干渠為輸水干線，建設連通工程和配套支渠組成灌區工程，灌區面積35.09萬畝，為中型灌區工程。云南建投第一水利水電建設有限公司承建其中第七、八標。七標建設內容為邦外和蕨葉壩水庫樞紐及其干渠工程，包括兩個粘土心墻風化料大壩水庫、溢洪道及合計長度41.0km的干渠工程和南宛河埋石混凝土取水壩工程;八標建設內容為西低干渠配套支渠和泵站工程，包括西低10條配套支渠工程和西高干渠1#泵站、西高干渠3#泵站、章鳳泵站、清平泵站、近允泵站、南宛河泵站6個泵站工程。工程于2019年2月25日正式開工建設。

2 混凝土裂縫原因及防范措施簡析

水泥混凝土最不利的性能為硬化失水干縮、降溫冷縮，收縮率約為3‰，當收縮應力大于混凝土抗拉強度時會導致混凝土結構裂縫。混凝土抗劈裂強度只有抗壓強度的約1/15，普通硅酸鹽水泥混凝土在澆筑成型后強度快速增長的前7天最易發生裂縫，隨著混凝土斷面尺寸的增大、環境溫度變化速度及幅度的增大裂縫發生的可能性也隨之增大。

混凝土加筋是最有效的防裂措施，其他還有合理設計板塊大小設置變形縫，調倉澆筑設置后澆帶，采用補償收縮混凝土澆筑后澆帶，優化配合比盡量少漿多骨、減少水泥用量和用水量、骨料脫水，混凝土表面保濕保溫養護，大體積混凝土內部通水冷卻降溫，使用低熱水泥等措施，需根據工程實際需要和成本分析比選擇用。

邦外水庫壩基灌漿的壓漿蓋板設計為8m寬、60cm厚的無筋素混凝土蓋板，上、下游粘土填筑基面為30cm厚的素混凝土墊層，上、下游墊層河床處最寬為13m，墊層隨岸坡升高逐漸收窄，板寬最大達34m。鑒于邦外水庫灌漿蓋板及墊層屬于寬大長條形無配筋素混凝土板塊且要求混凝土強度較快速增長以便灌漿填筑度汛壩體搶進度，且需盡量預防混凝土干縮、溫縮應力破壞，選用分條分段錯縫澆筑法，灌漿蓋板和上、下游墊層條帶厚薄突變處留置平行于壩軸線的自然變形縫，在壩橫0+68～0+282.6直接鋪筑混凝土澆筑的緩坡段采用分段錯縫留置垂直與壩軸線方向的自然變形縫，混凝土接長的豎直施工縫最后成真縫。采用蓋模澆筑的其他陡坡段混凝土分段接高的水平縫采用倒坡鑿毛處理接縫加之蓋模錨拉措施加筋最后可以做到不存在縫。與其胡亂自生裂縫，倒不如設置規整的施工變形縫以便后續處理。

3 灌漿蓋板裂縫處理方法

壩基固結灌漿：對壩基采用水泥漿液選擇合適的壓力鉆孔壓注漿液排擠巖土體顆粒間空隙的氣、水，增強壩基的整體性、承載力、防滲性。固結灌漿兼具接觸、接縫灌漿功效。邦外水庫固結灌漿設計為壩軸線上下對稱設置4排分二序加密梅花形孔，排間距1.5m，孔間距3m，孔深6m，共計564孔3384m，垂直坡面鉆灌。通過灌漿試驗確定選用2m+4m自上而下孔口封閉分段灌漿方法，上2m段灌漿控制壓力為0.2MPa，下4m段灌漿控制壓力為0.3MPa。固結灌漿透水率不大于10Lu為合格。

帷幕灌漿：在壩基軸線上采用水泥漿液選擇合適的壓力鉆孔壓注漿液以形成搭接圓柱阻水防滲帷幕，需有一定的搭接寬度和厚度能綽綽有余地抵抗校核洪水位時最高水頭的水力梯度破壞，帷幕底界需深入至相對隔水地層一定深度，大多水庫為落底式帷幕，少部分水庫為懸掛式帷幕，邦外屬前者。邦外水庫壩基和壩肩延長線帷幕灌漿設計為分三序加密的單排主帷幕，在左岸較松散地層▽1114.86m以上加了一排副帷幕，主、副帷幕排間距1.5m，孔間距1.5m，梅花形布置，共計333個孔8580m，垂直坡面鉆灌。帷幕灌漿透水率不大于5Lu為合格

灌漿在不抬動蓋板的前提下壓力越大效果越好，通過灌漿試驗時安裝的蓋板抬動裝置之千分表放大測值讀數界定，限值200微米。帷幕灌漿通過每單元工程的先導孔地質情況和壓水試驗確定帷幕底界深度。水泥灌漿正常情況下按照注入率從清至濃逐級變漿，若遇到較大的地質裂隙、破碎帶、涌水等特殊情況時可越級變濃漿液灌注，并根據情況選用屏漿、待凝、斷續灌注等處理措施。

蓋板裂縫雖經灌漿時進行了混凝土與基巖的接觸灌漿和混凝土裂縫間的接縫灌漿，但不可避免地會在蓄水后高水頭作用下或已有或擊穿薄弱局部發生沖蝕心墻的高壓細小水流，繼而會發展為流土病害，造成滲漏通道影響水庫蓄水功能。壩體填筑前應對裂縫進行處理。

裂縫處理方法：由于裂縫量大面廣，采用傳統的騎縫鑿槽澆筑補償收縮細石混凝土法從難度、進度和效果等方面綜合分析比選已不適用，選用環氧樹脂灌縫膠高壓灌注后騎縫涂刷環氧樹脂粘接膠壓蓋碳纖維布進行表面閉縫處理法更適用。裂縫處理的工藝工序為：鑿毛清潔蓋板→磨平清潔裂縫→鉆裝注漿頭→配制灌縫漿液→注漿待凝→配制粘接漿液→涂刷粘接漿液→剪貼碳纖維布→涂刷蓋重粘接漿液

裂縫化學灌漿：先完成蓋板表面的垂直水流方向的鑿毛清潔工序，之后用混凝土磨光機按照寬度20cm騎縫磨平裂縫表面并以大功率吹風機吹洗干凈，按間距50cm用電錘騎縫沖擊鉆打Φ13mm深6cm的孔插裝一次性注漿頭，旋緊注漿頭擠壓橡膠套脹粗以止漿。需完成一定量的注漿頭安裝后再進行配拌漿液進行注漿。宜選擇低溫時段最好在上午趕早進行注漿作業，避免環境高溫加之所配制漿液化學反應固化發熱加速凝固堵管導致注漿管和注漿機報廢。配制的漿液應在45min內完成灌注，應從一條裂縫的一端順序灌注至另一端。按照體積比為環氧樹脂：固化劑=3：1的配比少量定時分批配制并拌勻灌縫漿液倒入注漿機容器，連接注漿管與注漿頭，開啟閥門，插電源斷續開機進行泵壓灌注，注漿控制壓力為3MPa，注意監測注漿壓力及注漿時間，超時的漿液應作廢料處理。待注漿頭附件30cm范圍的裂縫灌滿壓出漿液即完成一孔注漿，順序轉入相鄰的下一孔進行灌注。灌注結束后以稀釋劑清洗干凈注漿機和注漿管。漿液凝固后敲斷注漿外露頭部分。

裂縫表面封閉：裂縫表面磨平清潔后，按照體積比為環氧樹脂：固化劑=3：1的配比少量定時分批配制并拌勻粘接漿液，用大毛刷按寬度20cm騎縫涂刷粘接漿液，按20cm寬度從裂縫一端順序騎縫剪貼碳纖維布，碳纖維布的受拉經線須騎縫布置且分段搭接2cm。整條縫完成碳纖維布粘接后再在表面涂刷一層壓蓋粘接膠。碳纖維布選用50cm寬200g/cm2的材料為宜。

4 結語

方案報批核準后，從備料到處理完成并經過驗收耗時10天，處理方便快捷，效果良好，經處理的灌漿蓋板裂縫已征得業主、設計、監理單位同意不作缺陷向質監站報備。第11天已組織進行度汛壩體心墻粘土料的回填施工。該處理方案適用于類似的混凝土細微裂縫處理。

參考文獻：

[1] 《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》SL62-2014

[2] 《水工建筑物化學灌漿施工規范》DLT5406-2010

[3] 《水利水電工程施工質量通病防治導則》 SL/Z690-2013