羅漢坪水庫工程鋼筋混凝土面板趾板裂紋缺陷處理

王友福 馬沛建 云南潤滇工程技術咨詢有限公司

1.工程概況

羅漢坪水庫位于綏江縣板栗鄉羅漢坪村，座落于金沙江一級支流大汶溪上游，距綏江縣城39km。羅漢坪水庫工程由混凝土面板堆石壩、溢洪道及輸水隧洞、引水渠及輸水干渠組成。水庫總庫容1331×104m3，灌溉面積達3.50萬畝，是一座以灌溉為主的中型水利工程，樞紐主要建筑物級別為3級，渠系建筑物及臨時建筑物為5級。混凝土面板壩壩頂高程1322.0m，壩頂寬6.0m，最大壩高69.0m。

羅漢坪水庫主壩面板及趾板在澆筑后出現多條裂紋，經調查研究并量測裂紋寬度，參建各方共同分析研究，發現裂紋沒有貫穿，對混凝土面板及趾板不會造成大的影響，屬于質量缺陷，處理之后進行了質量缺陷備案。

2.面板裂紋的調查分析

2.1 面板裂紋量測方法

采用GPS大地測量系統對每條縫的始端末端測量三維坐標，并在面板施工圖上繪出具體位置。采用塞尺對每縫逐個量測縫寬，塞尺的量值范圍0.05～10mm區間，并逐個標注于每條縫上。采用小孔洞挖鑿法量測縫深，先用紅色墨水浸滲縫隙，然后沿紅色標記向下開鑿，至紅色全部鑿除，并目測觀察縫隙消除。再量取深度，逐個標注于每條縫上。

2.2 現場量測

羅漢坪水庫混凝土面板出現裂縫，裂縫共53 條，裂縫寬度為0.12～0.35mm，長度為1～12m，表面貫穿17條，無內部貫穿裂縫。

羅漢坪水庫趾板混凝土出現裂縫，裂縫共21 條，裂縫寬度為0.18～0.35mm，長度為0.5～4.0m，無表面及內部貫穿裂縫。

3.裂紋產生的主要原因

混凝土在硬化過程中，溫度梯度變化過大及干縮等因素產生的拉應力超過了面板的極限承受力，容易產生面板裂縫；在施工期間由于混凝土干縮和溫度應力同樣容易產生面板裂縫。這兩種因素引起的面板收縮可分為兩類：不均勻收縮往往是上表面表現為收縮，下表面或中部呈現伸長，這種不均勻收縮會在上表面引起拉應力，而內部或下表面引起壓應力，因此只會引起表面裂縫。從面板混凝土的受力特性和施工期間的開裂現狀來看，由于混凝土干縮及溫度應力引起的不均勻收縮只會產生面板表面裂縫，導致面板早期細小裂縫的產生。

施工過程中還有施工工藝及現場質量控制方面的原因，比如：（1）人工砂受母材強度及加工設備的影響，加工出來的成品細顆較少，細度模數較大，通過摻加粉煤灰處理后灰水比增加；（2）混凝土攪拌質量不均勻，混凝土塌落度不穩定；（3）養護不到位；（4）表面溫度筋施工過程中保護不到位而塌陷；（5）壩體后期微小沉降等。

4.對工程的安全性、使用功能和運用影響分析

面板裂縫大部分出現在一期面板上，即1290.000m高程以下，且大部分在鋪蓋回填高程1276.000m以下（鋪蓋回填高程以下共37條），裂縫最大寬度為0.12～0.35mm；趾板建在完整基巖上，在以后的運行過程中變形非常小，故采取“內填外堵、多層設防、復合防水”多重措施相結合的方法后，裂紋處理對工程安全、使用功能及投資影響較小。

5.面板裂紋外理方法

采用“內填外堵、多層設防、復合防水”多重措施相結合的方案處理。對于縫寬＜0.20mm的裂縫，采用防滲蓋片進行表面粘貼封閉處理。對于縫寬≥0.20mm的裂縫，先采用水溶性聚氨酯進行化學灌漿，后用彈性環氧砂漿嵌槽，再用防滲蓋片進行表面粘貼封閉處理。對于貫穿面板周邊縫或垂直縫的裂縫，其表面粘貼封閉防滲蓋片與周邊縫或垂直縫聯接緊密，形成完整的防滲體系。對于不貫穿面板周邊縫或垂直縫的裂縫，其表面向裂縫兩端頭各延伸0.5m、同時做好端頭封邊處理。

（1）縫面鑿槽：縫寬＞20～30mm的裂縫，由人工沿裂縫鑿成梯形槽，槽深20～30mm、寬30mm，鑿好后用清水沖洗干凈，注意不能在縫面上留下油污、灰塵等。細微裂縫不再鑿槽，直接用環氧樹脂封縫。

（2）鉆孔：用電錘沿裂縫兩側進行鉆孔，鉆頭直徑為14mm，鉆孔角度宜≤45°，鉆孔深度≤結構厚度的2/3，鉆孔必須穿過裂縫。因縫寬較小，鉆孔間距為0.2～0.3m。

（3）洗縫：用壓縮空氣將縫內粉塵清洗干凈。

（4）埋嘴：在鉆好的灌漿孔內安裝灌漿嘴（或稱為灌漿針頭），并用專用（內六角)扳手擰緊，使灌漿嘴周圍與鉆孔之間無空隙，從而達到不漏水、漏漿的效果。

（5）封縫：在清洗好的裂縫表面先涂一層環氧基液，再用砂漿或水泥基防水材料進行灌漿縫及灌漿口的封縫，封口處理。涂一層環氧基液后再填埋砂漿，并將砂漿逐層夯搗密實。為加速施工進度，可在砂漿中摻加少許速凝劑，比如水玻璃加快砂漿凝結。

（6）通水（氣）檢查：封縫待凝后必須對處理后的裂縫進行通氣檢查，氣壓以0.1MPa為宜，通氣時仔細檢查縫面，查看有無漏氣部位，確保后續灌漿順利進行。

（7）灌漿：使用高壓灌漿機向灌漿孔內灌入化學灌漿材料，灌漿應從一端開始，按照單孔逐一連續進行。單孔灌漿時采用0.15MPa的壓力，在此壓力下連續灌漿，直至灌漿孔停止吸漿，再繼續灌注2min即可結束本孔灌漿，依此改注相鄰灌漿孔，直至灌完所有孔。

（8）拆嘴：所有灌漿孔灌漿完畢后，依次確認不漏即可用角磨機切除外露的灌漿嘴。清理干凈溢漏且已固化的漿液。

（9）封口：灌漿嘴切除后用砂漿進行灌漿口的修補、封口處理。

此外，施工中采用單液型NY-669親水型聚胺脂，它可與水反應，可制得高強度固結體，其封堵壓力大，與混凝土等材料粘接力大。灌注的漿液與水產生化學反應后，會產生緩慢膨脹及持續壓力，可以使漿液滲透至任何細微裂縫，達到完全止水的功能。在潮濕狀態下，注漿液與混凝土的粘接力非常優越，在裂縫內硬化后因其優越的粘接性與彈性，不會因構筑物的變形而引起再次滲漏水的現象。

6.處理結果

在施工過程中，因氣候及其他原因使工程個別部位或局部發生達不到技術標準和設計要求（但不影響使用），且未能及時進行處理的工程質量缺陷問題（質量評定仍定為合格），應該按照行業質量評定及驗收要求對工程質量缺陷備案形式進行記錄備案。發現裂紋后，施工單位應該第一時間記錄并報告監理單位，由監理單位組織參建的建設、施工及設計等單位現場查看、測量，有必要時按照缺陷情況制定有效的方案處理，檢測并驗收。然后由監理單位按照內容準確、真實、完整的原則組織填寫質量缺陷備案表，工程各參建單位代表應按照要求在質量缺陷備案表上簽字。質量缺陷備案表及時報相應的工程質量監督機構備案，工程竣工驗收時提交歷次質量缺陷備案資料。經多年的正常運行觀察現場查驗工程運行情況良好。說明采用“內填外堵、多層設防、復合防水”多重措施相結合的方案可行，取得了明顯效果，此方法在處理類似的工程問題時值得推廣。

7.結束語

混凝土面板堆石壩具有降低工程造價、對壩基地質要求不高、大壩穩定性好、不易潰壩等特點。隨著水利工程施工技術的進步，灌漿技術的提高，混凝土面板堆石壩逐步向著更高、更大的壩型發展。已建成的許多混凝土面板堆石壩工程的面板都會有裂縫產生，這種情況與面板混凝土自身特性和面板所處的環境以及工作條件有關。面板裂縫的處置方法正確與否是確保面板堆石壩工程質量的關鍵之一。雖然小于0.20mm以下的表面裂縫或貫穿裂縫經修補后并不影響工程正常防滲功能，但會影響工程的耐久性及觀感。因此，有效優化面板混凝土設計與施工，以便減少裂縫的產生，如何恰當處理已產生的裂縫，對水利樞紐工程的面板混凝土設計和施工有著重要的指導和借鑒意義。