安徽省岳西縣天馬橋水電站拱壩裂縫修補方案

王志強

（金華市婺城區水利水電建筑安裝工程公司，浙江 金華321000）

1 概況

天馬橋水電站拱壩是一座拋物線型雙曲拱壩，最大壩高53 m，壩頂高程318 m，河床高程265 m，壩頂厚（318 m高程）3 m，壩底厚（265 m高程）10 m，壩體277 m高程以下為埋石混凝土結構，277 m高程以上壩體上下游面為厚約300 mm的C15混凝土，中間為C15細石混凝土砌石填腹（見圖1）。

圖1

壩體277 m高程以下埋石混凝土砌筑始于2005年4月26日，于2005年10月30日完成；壩體277 m高程至310 m（溢流堰頂高程）C15細石混凝土砌石填腹于2005年11月1日開始，2007年11月3日完成；右岸非溢流壩段C15細石混凝土砌石填腹于2007年9月25日，左岸非溢流壩段C15細石混凝土砌石填腹于2007年11月29日完成。

寬縫施工方法：

施工過程中從285 m至310 m高程以下左、右岸各留有寬1.0 m的施工寬縫，寬縫兩側為砌石毛面。施工寬縫封拱共分為6次，分別為2006年9月12日、2006年10月29日、2006年11月2日、2007年5月13日、2007年5月20日、2007年10月9日，具體時間采取在后半夜山區氣溫較低時段進行。

施工方法：寬縫施工采用常規混凝土的拌和方式，采取夜間最低溫度時施工。

2 裂縫情況

2009年4月5日汛前檢查時發現兩岸出現鉛直向裂縫，上下游面及壩頂均可見，表面縫寬約2 mm，縫高約23 m，即從壩頂一直裂至基巖。

3 成因分析

拱壩成因只能定性分析，從裂縫形態看，屬典型的溫度應力縫，即壩體溫度變化形成的應力超過了壩體材料能抵抗的應力形成。目前在中小型水利水電工程中，為了充分利用當地材料，節省工程投資，一般選擇砌石壩，砌石壩溫度控制的主要措施為當氣溫超過設計封拱溫度時，在壩體內留施工寬縫，待氣溫低于設計封拱溫度時封拱。

這一溫度控制方法最大的優越性在于節省投資，若象混凝土拱壩一樣采用復雜的溫度控制措施（需在壩體內埋設溫度計、水管冷卻等級），則需增加投資約100萬元。但砌石壩這種溫度控制方法也有其缺點，且有一定的經驗性。因而部分拱壩出現了溫度裂縫。如岳西縣的大龍潭拱壩、太湖縣的吳俊、程家河電站拱壩、潛山縣的清風巖電站拱壩等，國內拱壩出現裂縫也多有發生，混凝土拱壩雖然一般均進行嚴格的溫控，但也有出現壩裂縫的。

4 裂縫處理的必要性

壩身出現裂縫必然削弱壩體的的整體性、結構強度，原來計算模型的拱梁結構假定也發生了變化。但目前尚無對出現裂縫的拱壩進行定量的分析方法，只能定性地進行分析，裂縫對拱壩是一種缺陷是一致的認識。在多次會議上，與會專家、領導對此壩裂縫均高度關注，要求及時處理，確保安全。

5 處理方案

此拱壩裂縫出現后，作為施工單位也聯系了國內部分拱壩領域的專業機構，了解到對于拱壩裂縫處理目前的技術是對縫面進行灌漿，主要技術在于材料、工藝方面。

修補的目的是表面防滲、內部補強。采用的具體修補方案是：

（1）上游面裂縫處理

上游面先沿裂縫開槽，在上游裂縫中嵌入GBW遇水膨脹橡膠止水條，再用聚合物柔性砂漿將槽封閉，而后對裂縫進行灌漿處理，最后在上游面沿裂縫走向打磨寬25 cm，涂刷寬20 cm、2 mm厚的SK手刮聚脲（內復合臺基布）?；蚴褂每旄赡佔臃舛铝芽p表面，而后對裂縫進行灌漿處理，最后在上游面沿裂縫走向打磨寬35 cm，涂刷寬30 cm、4 mm厚的SK手刮聚脲（內復合臺基布）。

（2）下游面裂縫處理

下游面使用快干膩子封堵裂縫表面，對裂縫進行灌漿處理。最后在上游面沿裂縫走向打磨寬30 cm，涂刷寬20 cm、2 mm厚的SK手刮聚脲（內復合臺基布）。

（3）施工工藝

開槽：沿裂縫鑿開一梯形槽，上寬7 cm，下寬5 cm，深 8～10 cm。

埋設灌漿管：在開好的槽上騎縫部設灌漿管，間隔1～1.5 m左右。

嵌GBW止水條 用高壓水將鑿槽沖洗干凈。再將調好的界面劑均勻涂在槽的表面（增加砂漿與槽面的結合力）。用聚合物砂漿對鑿槽進行修整、找平。在修整好的上游槽中嵌入3×2 cm的GBW橡膠遇水膨脹止水條，作用是當膠條遇水時膨脹，使裂縫充填更加密實，有效阻止水的滲漏，GBW止水膠條封好后，立即用聚合物柔性砂漿把槽封死，待砂漿具有一定強度后（2～3 d）即可灌漿。

下游槽未嵌GBW止水條，埋設灌漿管后直接用聚合物砂漿封槽。

灌漿：灌漿材料采用525普通水泥，并在水泥漿液中摻入適量微膨脹劑，使漿體在硬化過程中產生微膨脹，補償水泥的收縮效應，提高與被灌體的粘結抗滲性，恢復壩體的整體性。漿液的濃度根據吃漿量、裂縫的開度隨時調整的，水灰比控制在0.6～1.1之間。灌漿壓力為0.3～0.5 MPa，采用手動壓漿泵灌漿。

灌漿從最下一個灌漿孔開始，當上方灌漿孔有漿液溢出時，將其扎死。這樣漿液在一定的壓力下逐漸升高使其充滿縫隙。灌漿結束的標準是以不吸漿為原則，如吸漿率小于0.01 L/min亦可作為結束標準，停止灌漿。

表面涂刷SK手刮聚脲材料。

沿裂縫走向打磨寬25～30 cm，涂刷寬20 cm或30 cm、2～4 mm厚的SK手刮聚脲，內復合一層臺基布。SK手刮聚脲彈性體施工技術是國外近十幾年來為適應環保需求而研制、開發的一種新型無溶劑、無污染的綠色施工技術。SK手刮聚脲由含多異氰酸酯—NCO的高分子預聚體與經封端的多元胺（包括氨基聚醚）混合，并加入其它功能性助劑所構成。其性能指標見表1。

表1 SK手刮聚脲材料的主要技術指標

SK手刮聚脲涂層與混凝土底材的粘接面采用中國水利水電科學研究院結構材料所研制的BE14專用界面劑處理，這是一種100%固含量的環氧底漆，該底漆可在飽水和或干表面施工。它是一種特種高性能環氧樹脂，含有排濕基團，因此能夠在飽和水表面涂裝，且具有良好的粘接力，BE14界面劑涂刷后固化時間一般在5 h以上，干燥面的粘接強度較潮濕面略高，粘接強度均大于3 MPa。

6 處理時間

由于溫度是拱壩的主要荷載，壩體裂縫寬度隨時間變化，一般地，氣溫在1月中旬達到最低，壩體內溫度比氣溫延后1～1.5月，到2月中旬達到最低，此時壩體內溫度最低，縫寬最大，此時處理效果最佳。

7 結語

通過對壩體裂縫的處理，經過近3年的運行觀察，原裂縫壩面處無滲水，處理效果較好。