特克斯縣巴喀勒克水庫面板裂縫預防及處理措施探討

宋虹兵

（新疆伊犁州水利電力勘測設計研究院 新疆伊寧 835000）

特克斯縣巴喀勒克水庫面板裂縫預防及處理措施探討

宋虹兵

（新疆伊犁州水利電力勘測設計研究院 新疆伊寧 835000）

混凝土面板是混凝土面板砂礫石壩的主要防滲體，由于面板防滲體較薄，而且位于壩體表面，面板或多或少都存在裂縫。本文就混凝土面板裂縫的產生原因及其控制措施，裂縫處理措施進行分析總結，為本地區今后類似工程提供設計及施工經驗。

混凝土面板 防滲 裂縫 成因 預防及處理措施

1 前言

特克斯縣巴喀勒克水庫位于特克斯縣西北約15km處的巴喀勒克溝流域齊勒烏澤克鄉境內。該工程壩型為砂礫石面板堆石壩，工程于2011年6月開工建設，2013年10月下閘蓄水。面板作為大壩的主要防滲體，為了有效預防面板裂縫，大壩在施工過程中采取：嚴格控制壩體填筑質量、壩體填筑料的有效分區、面板澆筑過程中分縫、后期養護等一系列控制措施。對已產生裂縫的面板提出了具體的處理措施。

2 工程概況

巴喀勒克溝水庫樞紐工程區多年年平均氣溫為5.9℃，多年平均年降水量為392.4mm。最大凍土深為133cm。巴喀勒克溝水庫樞紐工程具有灌溉、供水等功能，是巴喀勒克溝流域牧區水利工程和流域防洪的重要基礎性工程。水庫正常蓄水位為1597.00m，攔河壩高54.66m，水庫總庫容為467.36萬m3，死庫容58.63萬m3，興利庫容347.15萬m3，調洪庫容61.58萬m3。本工程等別為Ⅳ等小（1）型工程，其中主要建筑物級別為：大壩、放水兼導流洞、溢洪道為4級建筑物，次要及臨時建筑物為5級。工程區基本地震烈度為Ⅷ度，主要建筑物地震設計烈度為Ⅷ度。混凝土面板壩的面板在水壓力的作用下，產生連續的漸變變形，接近底部和兩岸是局部受拉區，而中部是受壓區。本工程取河床部位受壓區面板寬12m（15塊），岸坡部位受拉區面板寬6m（33塊）,面板坡比1∶1.6，面板最大斜長87.75m。

3 混凝土面板裂縫原因分析

3.1 面板結構裂縫

由于結構設計不合理，引起面板受力變形產生拉應力形成裂縫。主要表現為：面板與壩體填筑料變形不一致，導致面板受墊層料的剪切擠壓；面板與壩體沉降變形不一致，導致面板局部脫空而使面板受彎。

3.2 溫度應力裂縫

由于混凝土具有熱脹冷縮的性質，膠凝材料在水化熱過程中放出大量熱量，混凝土內部溫度上升快，表面溫度上升慢，形成內外溫差，結構就會產生溫度變形，而結構本身又受到各種約束，在溫度變形和約束的共同作用下，產生溫度應力，當溫度應力超過混凝土的即時抗拉強度時就會產生裂縫。

4 混凝土面板裂縫防治措施

4.1 壩體的自然沉降控制

壩體填筑采用分層碾壓、逐層控制的方式避免壩體產生不均勻沉降。大壩填筑碾壓前必須作碾壓試驗，填筑碾壓中對施工參數及壓實效果嚴格控制，結合現場挖坑檢測進行雙重控制。同時安設觀測儀器進行定期和重點部位沉降觀測。在混凝土面板施工前,要保證填筑壓實并經過一定時間的自然沉降穩定后再進行，巴喀勒克水庫壩體填筑自2012年8月開始，2012年12月結束，面板澆筑自2013年6月開始，2013年9月結束，面板預留自然沉降期為6個月，且經歷一個冬季凍融循環。

4.2 面板混凝土下部的墊層控制

巴喀勒克水庫在墊層填筑過程中嚴格控制墊層料的虛鋪厚度不大于40cm，碾壓遍數不小于8遍，現場檢測相對密度Dr≥0.85，墊層料填筑標準符合設計要求后再對壩體進行碾壓砂漿護坡。再澆筑面板前，在砂漿墊層與面板之間噴涂3mm厚乳化瀝青來減少基礎約束和應力。

4.3 壩體結構與分區

根據本工程天然建筑材料分布情況和壩料設計成果壩體填筑分區從上游至下游分為上游蓋重區、上游鋪蓋區、墊層區、特殊墊層區、砂礫料區、利用料堆放區。控制參數見表1。

表1 壩料分區及碾壓要求

4.4 面板的分縫

混凝土面板壩的面板在水壓力的作用下，產生連續的漸變變形，接近底部和兩岸是局部受拉區，而中部是受壓區。為適應壩體的變形和滑模施工的要求，并考慮目前國內常用的面板分縫寬度，以及本工程所處地理環境溫差較大、面板分縫寬度不宜過大等特點，本階段取河床部位受壓區面板寬12m（15塊），岸坡部位受拉區面板寬6m（33塊）。

4.5 面板的細部結構

混凝土面板的厚度按照t=0.3+（0.002～0.0035）H，得t=41～49cm，對于中低壩采用等厚面板也是現代面板的實踐經驗，一般可采用0.30～0.40m。本工程鋼筋砼面板厚度采用40cm等厚結構。面板鋼筋目的是起限裂作用，控制溫度裂縫，抵抗可能出現的拉應力，防止混凝土被擠壓破碎而剝落，混凝土面板經受的最大拉、壓應變遠小于混凝土極限應變值，故在混凝土面板距表面20cm處設一層鋼筋網，雙向布置，其豎向配筋率為0.4%，水平向配筋率為0.4%。為防止混凝土面板凍裂，在水面變動區及以上增設表層溫度筋。

4.6 混凝土材料及外加劑

壩址地區冬季漫長而嚴寒，多年平均氣溫為5.9℃，極端最高氣溫36.4℃，極端最低氣溫-27℃，冰凍期長達4個月之久，凍土深1.33m，混凝土面板防冰裂采取以下措施：

（1）采用優質425號普通硅酸鹽水泥水泥。

（2）采用合適的混凝土配比，摻用引氣劑等外加劑及聚丙烯纖維或聚丙烯腈纖維摻和料，以提高混凝土本身的抗裂能力，提高混凝土的施工和易性，提高抗凍、抗滲及耐久性。

（3）在面板砼配合比中以等量取代水泥法摻15%粉煤灰；摻用0.02%DH9引氣劑及1%KDNOF-1減水劑，降低水灰比，使含氣量達4%～6%。

（4）采用低標號M10砂漿作臨時保護層，使得表面連續平順，減小基礎約束。

4.7 混凝土生產、運輸、澆筑質量控制

（1）在混凝土生產過程中，嚴格按配合比執行水泥、水、砂石、外加劑準確稱量。

（2）采用砼自卸罐車輸送成品混凝土入溜槽，減少轉運次數和時間，及時在最短的時間內將混凝土入倉澆筑，并及時振搗，以使混凝土密實并緊貼墊層。

（3）本工程面板澆筑6-9月，特克斯6-9月平均溫度25攝氏度，又是雨季，環境溫度較適宜澆筑混凝土。

（4）采用插入式變頻振搗棒及振動板人工振搗，倉面保證鋪料連續，滑模每隔20～30min滑動一次，滑升速度1.1～1.3m/h。

4.8 面板混凝土養護

面板混凝土澆筑過程中，滑模提升速度控制在1.1～1.3m/h，混凝土自拉模起就開始養護，拉模抹面后采用麻布覆蓋，利于混凝土散熱、保溫，同時用花管灑水養護，養護水為不間斷長流水，花管采用φ25PVC管，沿河床中間趾板向壩體頂部“T”字型布置，底部接潛水泵。花管出水孔孔徑2mm，孔距5cm，梅花形布置。

面板混凝土養護水為趾板上游一泉水，采用7.5kW,60m揚程的潛水泵輸送至壩頂花管，花管噴出的水流霧化較大，使水溫到達混凝土表面時有所提升，減少了水溫對混凝土的影響，養護時間不少于100d，至下閘蓄水結束。養護用的麻布具有保濕和保溫的雙重功效，加之花管噴水，減少了面板因溫差應力和濕差應力產生的裂縫。

5 混凝土面板裂縫處理措施

巴喀勒克水庫面板前期施工過程中，在靠近溢洪道側的受拉區7號面板由于養護措施不及時，出現了2種類型的裂縫，其中縫寬＜0.1mmⅠ類縫6條，累計長7.2m, 0.1～0.3mmⅡ類縫4條，累計長5.7m，針對以上裂縫情況，在下閘蓄水前，均對2種類型裂縫做了處理。

5.1 Ⅰ類縫表面封閉處理

（1）用鋼絲刷或打磨機將裂縫兩側各50cm范圍內的混凝土刷洗，清除混凝土雜物及油漬，對表面坑洼處用高標號砂漿修平。

（2）用抹布及毛刷清理基面干燥后，先刷一層SPI-200水泥基液，寬25cm（兩側各12.5cm）；干燥后再涂刷一層液體橡膠SG305-C1，寬10cm(兩側各5cm)，厚1.0mm，固化后，貼PSI-TAPE裂縫快速修補帶（兩側各12.5cm），再刷一層水泥基液。

5.2 Ⅱ類縫處理

Ⅱ類縫采用“縫內化學灌漿+表面粘貼封閉”處理方案。

（1）裂縫檢查。用高壓水沖洗混凝土表面，人工檢查，對裂縫位置、形狀、走向、縫長、縫寬及縫面是否滲水等作好記錄。

（2）縫面處理。用鋼絲刷沿縫走向清洗5cm左右范圍內混凝土表面，清除各種雜物及油漬，清洗干凈后用干布抹掉表面的灰塵并用電吹風吹干，用有機溶劑清洗縫面。

（3）布設注入座。注入座采用專用的LW/ HW封口膠泥和注漿嘴，沿縫走向布置2～3m/只，并在裂縫的分岔點增設注入座，保持注入座的貫通，注入座用環氧膩子進行固定。

（4）封閉裂縫。沿縫走向5～10mm范圍，抹2mm厚的封口膠，注入座之間裂縫用環氧膩子進行封閉。

（5）壓縮空氣試氣。封縫完成24h后進行試氣檢查，檢查縫面的封閉情況以及灌漿嘴之間的暢通性，試氣壓力為0.2～0.3MPa。

（6）注入灌漿料。LW/HW水溶性聚氨酯灌漿材料，將注入的連接管安裝到注入座上，壓漿至規定的0.4MPa，持續3min左右，壓力表不下降為止。將注入器移至下一個灌入口，如此循環進行，若裂縫有傾斜式走向，要從較低一端開始向上推進，防止壓力不到而不能灌實。

（7）裂縫灌漿完畢漿液固化后，拆除注入器和注入座，用砂輪機去除封縫膩子，并磨平。

1 汪洋,曲苓.烏魯瓦提混凝土面板堆石（砂礫石）壩設計.新疆水利水電 . 1995(1)

2 吳國強,羅玉忠.烏魯瓦提混凝土面板砂礫石壩面板裂縫處理技術探討.新疆水利,2008.5.

3 彭漢軍 .吉林臺一級水電站面板混凝土的防裂和裂后處理. 水電站設計. 2007.12

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.09.027

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1672-2469(2014)09-0090-03

宋虹兵（1983年—），男，助理工程師。