某水庫(kù)大壩混凝土趾板裂縫成因分析與防治對(duì)策

章飛鴻

（貴州省盤州市水務(wù)局，貴州 貴陽(yáng) 553537）

0 引言

混凝土面板堆石壩已經(jīng)表現(xiàn)出安全性、經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性的突出特征，工程實(shí)踐中，混凝土面板或趾板的裂縫問(wèn)題對(duì)大壩樞紐產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響，梳理混凝土趾板裂縫的成因并進(jìn)一步研究防治對(duì)策具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

西得泥水庫(kù)工程位于盤縣西北部灑基鎮(zhèn)木倉(cāng)河上，距盤縣城區(qū)約76 km。東鄰松河鄉(xiāng)，南接柏果鎮(zhèn)，西與云南省宣威市田壩鎮(zhèn)毗鄰，北與坪地彝族鄉(xiāng)相連。水庫(kù)大壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，最大壩高68 m，壩頂長(zhǎng)269.23 m，壩頂高程為1 751.90 m，防浪墻頂高程1 753.00 m，上、下游壩坡1∶1.40。壩址以上集水面積22.70 km2，水庫(kù)正常蓄水位1 748 m，死水位1 730 m，水庫(kù)總庫(kù)容599萬(wàn)m3，正常蓄水位以下庫(kù)容503萬(wàn)m3，死庫(kù)容181萬(wàn)m3，興利庫(kù)容322萬(wàn)m3，水庫(kù)為小（1）型水庫(kù)，工程規(guī)模屬小（1）型，工程等別為Ⅳ等工程。永久性主要建筑物大壩、溢洪道、沖沙兼放空隧洞、取水隧洞、泵站、泵站提水管等為4級(jí)建筑物；臨時(shí)性水工建筑物為5級(jí)建筑物。

2 混凝土趾板裂縫成因分析

盤縣西得泥水庫(kù)工程運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)大壩趾板產(chǎn)生多條混凝土裂縫。現(xiàn)場(chǎng)討論分析認(rèn)為，大壩趾板混凝土裂縫是由于混凝土趾板沿壩坡方向較長(zhǎng)，施工完成后因長(zhǎng)趾板受到沿板長(zhǎng)的積累約束拉應(yīng)力較大，致使趾板混凝土受底層墊層約束的拉應(yīng)力大于趾板混凝土抗拉強(qiáng)度或拉應(yīng)變超過(guò)了混凝土的極限拉伸值，從而導(dǎo)致趾板裂縫產(chǎn)生。①裂縫由受自重和施工期反向水壓力等外荷載作用所引起的。②裂縫由混凝土趾板實(shí)際工作狀態(tài)與設(shè)計(jì)假設(shè)出現(xiàn)差異引起結(jié)構(gòu)次應(yīng)力而導(dǎo)致的。③裂縫由溫度、干燥及不均勻沉降等因素引起混凝土趾板收縮變形所導(dǎo)致的。

3 混凝土趾板裂縫處理基本概念

3.1 大壩混凝土趾板裂縫類型

《混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)規(guī)范》《水工建筑物化學(xué)灌漿施工規(guī)范》把趾板混凝土裂縫分為兩類：①縫寬小于0.2 mm 為Ⅰ類縫；②縫寬不小于0.2 mm為Ⅱ類縫。

3.2 混凝土趾板裂縫防治要求

防滲堵漏及補(bǔ)強(qiáng)加固是大壩混凝土趾板裂縫技術(shù)處理要達(dá)到的總體要求。防滲堵漏就是要求縫內(nèi)化灌后，滿足混凝土趾板耐久性和運(yùn)行安全，補(bǔ)強(qiáng)加固要求最終恢復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的整體性。死水位以下裂縫采用可靠的修補(bǔ)對(duì)策。

3.3 混凝土趾板裂縫防治材料

根據(jù)《混凝土裂縫用環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料規(guī)范》及類似經(jīng)驗(yàn)，Ⅱ類縫推薦使用的灌漿材料為改性環(huán)氧灌漿材料；其抗壓強(qiáng)度、粘接強(qiáng)度高，不僅能對(duì)裂縫進(jìn)行封堵，還能對(duì)混凝土有效補(bǔ)強(qiáng)，增加趾板混凝土整體性，其主要技術(shù)指標(biāo)：溫度20 ℃的密度是1.05 g/cm3，初始粘度14 mPa·s，膠凝時(shí)間4 h；齡期1 個(gè)月，純聚合體抗壓強(qiáng)度51 MPa，抗拉強(qiáng)度17 MPa。

《聚脲防水工程技術(shù)規(guī)程》對(duì)Ⅰ類縫及淺表性裂縫，使用涂刮彈性聚脲，是新型環(huán)保混凝土表面防護(hù)材料，見(jiàn)表1。

表1 聚脲材料性能指標(biāo)表

3.4 混凝土趾板裂縫防治方式

Ⅰ類縫實(shí)施裂縫面涂刮彈性聚脲的處理方式，Ⅱ類縫采用裂縫化學(xué)灌漿+縫面涂刮彈性聚脲的復(fù)合處理方式。

4 混凝土趾板裂縫防治對(duì)策

4.1 裂縫化學(xué)灌漿

Ⅱ類縫化學(xué)灌漿處理。面板堆石壩趾板厚60 cm，混凝土與墊層間滲透通道用打斜孔（微創(chuàng)鉆孔）灌漿法，見(jiàn)圖1。

圖1 微創(chuàng)鉆孔灌漿法圖

4.1.1 縫面打磨清理

打磨時(shí)先在縫面確定打磨范圍：寬度以裂縫兩側(cè)各5 cm處為界，長(zhǎng)度以裂縫兩端各順延10 cm為邊。除去混凝土趾板裂縫表面的漿皮和沉積物等污垢，以打磨出新鮮混凝土面為標(biāo)準(zhǔn)，縫面打磨后用水沖洗干凈。

4.1.2 裂縫檢查

用高壓水沖洗混凝土表面，采用光學(xué)測(cè)縫儀對(duì)裂縫位置、走向、縫長(zhǎng)、縫寬等作好測(cè)繪記錄。

4.1.3 鉆灌漿孔和回漿孔

依據(jù)裂縫位置選擇兩側(cè)交叉布孔或者單側(cè)布孔（孔距：30 cm，孔徑14 mm，孔深20 cm），用電錘從側(cè)面45°左右鉆孔，確保灌漿孔與縫面交叉于混凝土中部，形成有效灌漿半徑。孔口布置專用灌漿嘴。回漿孔采用水鉆騎縫造孔，孔徑28 mm，深度20 mm，布孔間距30～50 cm。造孔后用清水沖洗。

4.1.4 預(yù)埋進(jìn)漿嘴及回漿管

進(jìn)漿嘴采用化學(xué)灌漿專用嘴并固定。回漿管采用快速封堵材料將專用塑料回漿管固定在騎縫孔內(nèi)，埋嘴時(shí)確保對(duì)中騎縫并粘牢。縫口不連通，在縫尾端和下段開(kāi)始各布一個(gè)回漿管。

4.1.5 環(huán)氧膠泥封縫

用2～3 mm 厚環(huán)氧膠泥沿裂縫兩側(cè)各5 cm 寬的范圍封縫。膠泥厚度取縫中線高，兩邊低的形狀，回漿管底部稍厚實(shí)，封縫過(guò)程中不準(zhǔn)移動(dòng)回漿管位置。

4.1.6 灌漿

①采用低粘度、可灌性好、性能穩(wěn)定、不易老化、與兩側(cè)混凝土結(jié)合強(qiáng)度高的HK-G-2型環(huán)氧灌漿材料。②K6專用化學(xué)灌漿泵。③水平裂縫由一側(cè)向另一側(cè)灌漿，豎直裂縫由低向高灌漿。④灌漿壓力0.20～0.40 MPa。灌漿中從0.20 MPa 開(kāi)始按每級(jí)0.10 MPa逐級(jí)升壓。⑤單孔進(jìn)漿，回漿管全部敞開(kāi)，待相鄰回漿管冒出濃漿后接入下一灌漿嘴。待第二回漿管冒出濃漿后，則將第一回漿管封閉，接入第三進(jìn)漿孔，如此循環(huán)直至所有灌漿嘴灌完，達(dá)到結(jié)束灌漿。最后封閉全部回漿管。

4.1.7 特殊情況處理

諸如冒漿、外漏等情況出現(xiàn)時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理。同時(shí)應(yīng)注意連續(xù)灌漿，并有效防止裂縫與混凝土內(nèi)部的預(yù)埋件或預(yù)設(shè)空發(fā)生串通，以免堵塞預(yù)埋件。

4.1.8 灌后管嘴處理

化灌完畢后，漿液待凝24 h后鏟除灌漿管（嘴），灌漿孔口用環(huán)氧膠泥封閉。

4.1.9 質(zhì)量檢查

在灌漿結(jié)束14 d，漿材固化強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，采用單點(diǎn)法以0.30 MPa 的壓力抽樣進(jìn)行壓水試驗(yàn)，以目測(cè)壓力表壓力不下降且裂縫表面無(wú)水漬為合格。

4.2 縫面涂刮彈性聚脲

Ⅰ類縫縫面涂刮20 cm（縫兩側(cè)各10 cm）聚脲涂層進(jìn)行表面封閉，涂層厚度1.20～1.50 mm。施工工藝：基面處理→涂刷底漆→聚脲涂刮施工。①裂縫基面處理。采用角磨機(jī)對(duì)混凝土打磨，直至露出新鮮混凝土。清除趾板混凝土裂縫面棱角，用高壓水槍沖洗后，用高強(qiáng)找平膩?zhàn)犹钛a(bǔ)裂縫面固化后，再用角磨機(jī)打磨清洗，直至裂縫面平整、堅(jiān)固且無(wú)孔洞。②裂縫基面涂刷底漆。基面處理完干燥后，在基面上采用寬毛刷涂刷底漆。底漆比按廠家A、B組分混合均勻，一次混合量不宜多，應(yīng)隨配隨用，底漆涂刷應(yīng)薄而均勻。③聚脲涂刮施工。待底漆表干后采用專用刮板刮涂聚脲，刮涂厚度控制在1.20～1.50 mm，其厚度通過(guò)面積和用料量控制，且涂層厚度要均勻。由于是立面施工，為防止材料流淌，涂層施工應(yīng)進(jìn)行2遍，且光滑過(guò)渡到周邊。聚脲涂刷一次成型，控制在兩小時(shí)內(nèi)完成。此外，混凝土趾板裂縫處理尚需注重質(zhì)量和安全保障措施。

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合工程概況特點(diǎn)認(rèn)識(shí)混凝土趾板裂縫類型、數(shù)量及產(chǎn)生原因，深度分析趾板裂縫成因，提出相應(yīng)的防治對(duì)策。