混凝土灌漿蓋板裂縫產生的原因與處理方法

李錫均，蘇楊軍，秦來燕，朱 蕾

(1.云南省水利水電勘測設計研究院，云南 昆明 650021;2.大理白族自治州水利水電勘測設計研究院，云南 大理 671000;3.云南秀川水利水電勘察設計有限公司,云南 昆明 650021)

1 工程概況

DSC水庫位于縣城東部的大三村附近，地處紅河流域元江水系毗雄河左岸支流岔河支流大石頭河上游，DSC水庫總庫容121.8萬m3，水庫設計灌溉面積2157畝，工程規模為小(1)型水利工程，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級別為4級，次要建筑物及臨時工程級別為5級，水庫樞紐工程由大壩、溢洪道和輸水隧洞3大建筑物組成。

大壩為粘土心墻風化料壩，壩頂高程2049.10m，壩頂上游設1.0m高的鋼筋混凝土防浪墻，最大壩高43.1m，壩頂寬5.0m。溢洪道布設于大壩左壩肩，緊靠大壩，為河岸式溢洪道。溢洪道有引渠段、控制段、泄槽段、底流消能段及尾水渠段組成。溢洪道采用寬頂堰，堰寬6m，堰頂高程為2046.0m，溢洪道全長246.5m。溢洪道校核洪水標準300年一遇，最大泄量47.23m3/s。

1.1 基本條件

1.2 混凝土灌漿蓋板基本情況

混凝土灌漿蓋板設計厚度為0.5m，寬度左岸為5.0～18.4m，右岸寬度為5.0～15.72m，另兩側布置有翼墻，蓋板混凝土設計等級為C20W6F100。于2020年5月9日澆筑第一倉混凝土，2020年7月29日全部澆筑完成，澆筑混凝土總方量為2578.75m3。

混凝土灌漿蓋板澆筑完成，均按設計和規范要示進行養護，在灌漿試驗及灌漿施工之前未發現裂縫的產生，隨著灌漿的試驗的開始，混凝土蓋板逐漸產生裂縫，2020年6月間在0+095～0+150m段發現混凝土蓋板有細微裂縫。隨著灌漿的施工多處出現裂縫，灌漿結束后共有9條裂縫，其中L1、L2、L3、L4、L9為縱向裂縫，L5、L6、L7、L8為橫向裂縫，如圖1所示。

圖1 裂縫位置實測分布圖

1.3 混凝土灌漿蓋板裂縫檢查

生產灌漿完成后，混凝土灌漿蓋板形成的裂縫也基本穩定，據觀測資料顯示不再繼續發展。建設、監理、設計、質檢和施工等參建各方根據SL 713—2015《水工混凝土結構缺陷檢測技術規程》的要求，共同研究決定對其采用局部破壞性的檢查方式進行檢查。檢查結果證實，如圖2—3所示，所有的裂縫均在固結、帷幕灌漿過程中被水泥漿充填且充填密實，裂縫位置未出現鹽類析出現象。

圖2 裂縫充填情況之一

圖3 裂縫充填情況之二

2 混凝土灌漿蓋板質量檢查

生產灌漿結束后，由于混凝灌漿蓋板多處存在裂縫，參建各方對其非常重視，多次召開會議和邀請專家至現場討論處理方案，在處理方案之前先對其進行質量進行檢查。

2.1 中間產品取樣檢查

混凝土灌漿蓋板設計為C20混凝土，中間產品共取樣75組進行檢測，根據SL 176—2007《水利水電工程施工質量檢驗與評定規程》要求：當混凝土試塊組數大于30組時需滿足規范表C.0.1的要求[7]。

混凝土抗壓強度的離差系數：檢測值0.04≤0.18(規范值)；混凝土強度保證率：檢測值99%≥85%(規范值)；混凝土抗滲試塊取樣7組，7組均滿足設計指標W6的抗滲要求；混凝土抗凍試塊取樣4組，4組均滿足設計指標F100的抗滲要求。

根據檢測結果分析，混凝土灌漿蓋板滿足SL 176—2007要求：當混凝土試塊組數大于30組時需滿足規范表C.0.1的要求[7]，強度質量合格。

2.2 鉆孔取芯檢查

在監理、質檢、建設單位的共同見證下由質檢方對混凝土灌漿蓋板強度進行了共4組鉆孔取芯抽樣檢查，其試驗成果強度為22.0、25.62、22.03、21.90MPa，其強度均滿足設計要求。

2.3 壓水試驗檢查

固結灌漿完成后共計完成40個檢查孔，上游排17個，下游排23個，壓水試驗78段，砼與基巖接觸段最小透水率為1.0Lu，最大透水率為11.36Lu(未達到設計要求)。不合格段為GJC18號孔第一段，檢查完成后，對周圍進行了復灌加強處理，復灌結束后增加一個檢查孔(GJC18- 1)再進行壓水試驗，其透水率第一段9.05Lu，第二段為7.50Lu，達到了設計要求(設計標準q≤10Lu)。

2.4 混凝土灌漿板厚度檢查

混凝土灌漿蓋板設計厚度為50mm，厚度檢查共進行了3次。

第一次于2020年9月28日在進行蓋板混凝土鉆孔取芯，共4個孔，檢測結果分別為：52、50、51、52cm。

第二次于2021年7月26日—29日進行檢查，共切割鑿開了兩個槽，第一個槽在壩縱0+114.3～壩橫0+001區域，該位置蓋板混凝土厚度深度均有60cm，超過了50cm的設計厚度；第二個槽在壩縱0+090.184～壩橫0+001.173區域，該槽段有1處厚度為45cm，未達到設計厚度。

第三次于2021年10月23日進行鉆孔取芯，共3個孔，檢測結果分別為：51、51、50cm。

混凝土灌漿蓋板厚度共檢測9組，其中8組檢查合格，滿足設計要求，1組小于設計厚度50cm，造成不滿足設計要求的原因是該區域由于巖石風化程度不均勻性，風化程度較淺，巖石強度較高，基巖高凸于整體開挖面，在開挖清基時強度較高，且建基面高程已達到設計高程，就未繼續往下開挖所致。

3 混凝土灌漿蓋板裂縫產生原因

3.1 地質原因

根據開挖完成后的地質編錄展示，壩基地質條件較復雜，所揭露的巖性為碳質板巖、硅質巖、板巖、灰綠巖，河床左岸有F1斷層通過，斷層物質為斷層角礫巖。各區域各地段風化程度不一樣，巖體的強度也各不相同，其承載力也不盡相同，且多處出現地下水出露點，在澆筑蓋板過程中將產生不均勻沉降，導致裂縫產生。

3.2 抬動

在固結、帷幕灌漿試驗開始時由于灌漿壓力的偏大，造成砼蓋板抬動，特別是在灌漿試驗的初期，由于初始壓力的偏大致使蓋板抬動導致裂縫的產生。經參建各方共同研究后，將初始壓力的P0值降低進行灌漿試驗，從此蓋板在灌漿過程不再產生抬動現象。在生產灌漿過程中采用灌漿試驗優化后的灌漿壓力進行施灌，混凝土蓋板未產生新的裂縫且初期產生的裂縫也未進一步發展。

4 混凝土灌漿蓋板裂縫處理方案

4.1 壓水試驗檢查

為了進一步對裂縫在固結、帷幕灌過程中對其充填情況和充填效果的驗證，將在裂縫的不同位置、不同部位進行檢查孔和壓水試驗檢查。共布置7個檢查孔，完成14段次壓水試驗，其壓水試驗最小透水率為0.58Lu，最大透水率為8.13Lu，均達到設計要求(q≤10Lu)。

4.2 處理方案

為使混凝土灌漿蓋板保持其完整性，阻塞蓋板裂縫的滲水通道，將蓋板裂縫鑿開處采用同標號的混凝土進行澆筑處理。

(1)砼澆筑施工方法及步驟

施工工序：基槽鑿毛→槽面清理→工序驗收→混凝土澆筑→養護。

基槽鑿毛：采用Z1G- 65型電鎬人工將基槽鑿成毛面，微露粗砂。

槽面清理：人工將槽面清理潔凈，槽面內無積水、無積渣、雜物。

工序驗收：在基槽鑿毛清理完成后經監理工程師驗收合格后方可進行砼澆筑。

混凝土澆筑：混凝土拌合在右岸下游面。采用人工配合入倉，要求均勻下料，人工平倉、抹面，混凝土振搗采用ZW25型手提式平板器振搗，振搗時間以混凝土粗骨料不再顯著下沉、不出現氣泡、開始泛漿為準，混凝土應細致振搗密實，以保證新舊混凝土的緊密結合。

養護：混凝土澆筑完畢后，應及時采用灑水、流水或薄膜履蓋方式進行養護，保持混凝土表面濕潤，養護時間應在混凝土澆筑完畢后6～18h內開始進行，其養護時間不應少于14d，混凝土養護應有專人負責，并應作好養護記錄。

(2)砼澆筑質量保證措施

①所用水泥、骨料、外加劑等原材料，必須由試驗室按規范要求抽樣復檢，合格后方可使用。

②每項工序均應由監理人驗收合格后方可進入下道工序施工。

③澆筑過程中以“三檢制”機制進行全面質量檢查，做到不合格的料不入倉，嚴禁在混凝土中加水；新澆混凝土養護質量安全部督促班組按規范、規定要求對新澆混凝土進行養護，且每天進行檢查，發現問題及時責成施工人員處理。澆筑基面采用風、水清理干凈，混凝土澆筑前不能有集水現象。同標號混凝土澆筑完成后，沿L5、L6、L7、L8等橫向裂縫鋪設瀝青油氈(三層瀝青，兩層油氈)。

5 結語

混凝土灌漿蓋板裂縫產生原因是多種多樣的，但主要的原因為地質原因和灌漿壓力偏大所致。裂縫形成后，需對裂縫進行監測及分析，觀測其是否有進一步發展的跡象，是否有新的裂縫產生。在大壩填筑前必須對裂縫產生的原因進行分析和論證，對其混凝灌漿蓋板質量、厚度、滲透性等進行檢測，是否滿足設計和規范的要求，經固結和帷幕灌漿后，裂縫是否已充填密實等。壩體心墻回填粘土過程中控制好鋪土厚度和碾壓參數和施工工藝，在回填壩體時不會對蓋板造成破壞作用致使新的裂縫產生。