霞浦縣大墘里水庫大壩裂縫成因綜合分析及處理方法

陳孝銀

（福建省水利水電建設有限公司，福建 福州 350000）

福建省霞浦縣下滸鎮(zhèn)大墘里水庫于2017 年9 月完成施工，2017 年12 月受寒潮影響氣溫驟降，發(fā)現(xiàn)在樁號0+022、0+150（廊道出口）出現(xiàn)兩條橫向裂縫。2018 年1 月13 日，組織有關專家和相關單位，對壩體裂縫產(chǎn)生原因、大壩安全穩(wěn)定和裂縫處理方案等進行論證，一致認為壩體裂縫為溫度裂縫，不影響大壩安全穩(wěn)定，并提出了切實可行的處理方案。

1 工程概況

霞浦縣下滸鎮(zhèn)大墘里水庫工程攔河壩型為重力壩，廊道出口底高程42.0 m，如圖1 所示。溢流壩段樁號0+071～0+090.09。大壩設置2 個橫向伸縮縫，位置在樁號0+044.64 和0+090.09，將大壩分成三個壩段，從左到右長度分別為47 m、46 m、99 m，如圖2 所示。

在2017 年12 月27 日檢查中發(fā)現(xiàn)大壩左岸廊道出口（樁號0+022）和大壩右岸廊道出口（樁號0+150.2）位置各有一條不規(guī)則裂縫。左岸裂縫寬度約1～2 mm，從壩頂往下游至廊道拱頂，上游側裂縫從壩頂往下延伸至41.5 m 高程，肉眼可見。右岸裂縫寬度約2 mm，下游側從壩頂?shù)嚼鹊拦绊敚舷掠蚊婵梢姡嫌蚊鎻膲雾斞由斓礁叱?2 m（廊道出口底板高程），裂縫兩側未發(fā)現(xiàn)錯位。之前右岸壩頂裂縫微小，切割后用瀝青灌縫處理，未發(fā)現(xiàn)上下游面裂縫，也未發(fā)現(xiàn)左岸裂縫。

圖1 廊道出口位置橫斷面圖

2 導致大壩裂縫的幾種可能原因

1）根據(jù)現(xiàn)場察看和查閱相關資料，大壩按施工圖和規(guī)范施工，質量合格，且大壩建基面全部落在弱風化巖面上，按照裂縫處壩體受力情況，不可能存在因基礎差異性造成的不均勻沉降。一致認同本次壩體產(chǎn)生的裂縫為溫度裂縫。

圖2 大壩平面布置圖

2）左、右岸產(chǎn)生裂縫的壩段施工恰逢夏季高溫期，室外溫度高，雖然避開白天高溫時段選擇夜間進行混凝土澆筑，但為連續(xù)施工，白天進行壩面擺石，在陽光爆曬下熱量不易散發(fā)，進而加大了壩體的溫度應力。

3）大壩原設計設置了3 條橫縫，在樁號0+123 處由于基礎地質較差，為提高基礎的整體性，設計取消了0+123 處的橫向分縫，使壩段長度增加，也加大了壩體的溫度應力，在受寒潮影響氣溫驟降時，當溫度應力達到一定程度便在壩體薄弱處產(chǎn)生裂縫。

4）從裂縫的分布情況看，現(xiàn)有裂縫不會對壩體穩(wěn)定和安全造成不利影響，主要是壩體滲漏問題，需對裂縫進行處理。

3 處理方案

3.1 裂縫處理工序

1）沿表面裂縫（包括廊道內裂縫）走向，以裂縫為中心鑿一條深度4 cm，面寬3～4 cm 的“V”型槽。根據(jù)裂縫寬度及長度的不同，沿裂縫騎縫鉆孔，孔深5～6 cm，確保造孔能夠連通裂縫，孔距1～2 m。

2）鉆水平交叉斜孔，孔間距1～2 m，孔深按照穿過裂縫約50 cm 進行控制，確保灌漿孔穿透裂縫，角度以鉆孔和裂縫相交處距壩面不小于0.5 m。鉆孔完畢，用水清洗鉆孔和縫面，進行壓水試驗。

3）鑿槽和鉆孔完成后用清水、高壓風對裂縫進行洗縫，吹干凈槽內的雜物，保證槽內無雜物、粉塵和其它影響封縫粘接的污物。清洗干凈待干燥后用聚氨酯密封膠對“V”型槽進行填平封閉，然后用粘結劑固定注漿管，騎縫埋管。

4）先從騎縫孔進行裂縫表面淺層化學灌漿，用相對較低壓力灌漿，封閉淺層裂縫。灌漿材料選用水溶性聚氨酯等化學材料。

5）當淺層化學灌漿結束后進行深層水泥灌漿，再沿裂縫兩側深層鉆孔，穿過裂縫，間距1～2 m，兩側交錯布置，同時從壩頂往下打2 個騎縫孔，對裂縫進行灌漿。灌漿應至下而上進行，用相對較高壓力進行內部裂縫深層灌漿，灌漿材料選用超細水泥。

6）灌漿結束后，對裂縫上游面2 m 范圍內用2 cm環(huán)氧砂漿進行基面找平，最后采用聚脲防滲涂層進行表面封閉防滲處理，聚脲涂層沿裂縫走向，中心厚度不小于4 mm，邊沿厚度不小于2 mm，平均厚度3 mm。

7）裂縫處理時應在上下游側搭設雙排鋼管腳手架，寬度10 m，高度至壩頂欄桿，支撐牢固，確保安全。

3.2 聚脲防滲涂層施工工序

1）基面找平：首先對大壩基面進行鑿毛處理，然后用高壓水槍進行清洗，涂刷聚合物砂漿界面劑，采用厚2 cm 左右的環(huán)氧砂漿沿裂縫2 m 范圍對大壩表面進行找平，基面砂漿施工后養(yǎng)護7～10 d，方可進行聚脲涂層的施工[1]。

2）基面處理：用角磨機對基面砂漿進行打磨，打磨寬度為裂縫兩邊各不少于1 m，用高壓水槍沖洗表面的灰塵、浮渣，待水分完全揮發(fā)后，對壩體表面局部孔洞用環(huán)氧找平膩子填補，膩子要不流淌，并且與壩體粘結良好，待膩子固化后，要求壩體表面平整、堅固、無孔洞[2]。

3）涂刷底層界面劑：底面處理后，在壩體表面涂刷專用潮濕面界面劑，涂刷厚度要求薄而均勻，無漏涂現(xiàn)象。

4）涂刷手刮聚脲：首先待界面劑表干（沾手不拉絲）時涂刷第一遍手刮聚脲，沿裂縫粘貼一層胎基布，間隔3～6 h 后，在前一道涂刷表干后進行下一遍涂刷，直至厚度達到設計厚度2～4 mm，涂刷總寬度為2 m，聚脲涂層厚度要均勻。聚脲刮涂遍數(shù)為4～6 遍左右，間隔時間在24 h 內可直接涂刷，否則應涂刷HM 活化劑后進行下一遍施工。

5）聚脲養(yǎng)護：在涂刷聚脲施工過程中，如果遭遇到大風和下雨，必須立刻停止施工，用帆布等防護材料對聚脲涂層進行遮蓋保護，待雨停后，擦干凈手刮聚脲涂層上的附著物。聚脲涂刷完工后，24 h 內盡量不要有水浸泡，常溫養(yǎng)護。

建議在廊道進口采取適當?shù)谋卮胧员苊獬霈F(xiàn)氣溫驟降時，加大壩體的內外溫差，進而出現(xiàn)新的裂縫。

3.3 岸壩段裂縫灌漿

沿裂縫表面進行鑿槽，深度4 cm，面寬3～4 cm 的“V”型槽。同時沿裂縫騎縫鉆孔，孔深5～6 cm，孔距1.5 m，左、右岸裂縫各打30 個孔[3]。

2018 年1 月22 日開始打淺層化學灌漿孔，在上下游壩面及廊道拱頂，沿裂縫兩側打水平交叉斜孔，間距1.5 m，孔深1.3～1.5 m，以穿過裂縫50 cm 進行控制。左岸打35 孔，右岸打45 孔。

2018 年1 月24 日，進行縫面清洗，壓水試驗，預埋灌漿管等。2018 年1 月28 日，用聚氨酯密封膠對“V”型槽進行填縫封閉，表面用環(huán)氧砂漿填平。2018 年1 月30 日開始淺層化學灌漿，以封閉淺層裂縫，灌漿壓力0.2～0.3 MPa，灌漿材料為水溶性聚氨酯。

2018 年2 月1 日在上游側及壩面開始沿裂縫兩側深層鉆孔，穿過裂縫，間距1～2 m，兩側交錯布置，同時從壩頂往下打2 個騎縫孔，對裂縫進行灌漿。其中打檢查孔各5 個，后期做為灌漿孔，打排氣孔各10 個，灌漿孔左右岸分別18 個、22 個孔。2018 年2 月6 日開始進行內部裂縫深層灌漿，灌漿壓力0.3～0.4 MPa，灌漿材料為超細水泥，灌漿至下而上進行。

2018 年2 月10 日灌漿結束后，對裂縫上游面2 m范圍內用2 cm 環(huán)氧砂漿進行基面找平。采用聚脲防滲涂層進行表面封閉防滲處理，涂層中心厚度4 mm，邊沿厚度不小于2 mm，平均厚度3 mm。

排氣管、灌漿管采用Φ20 橡膠管埋設，灌漿孔堵塞段采用環(huán)氧砂漿回填，灌漿孔孔口采用堵漏王密封。

通氣檢查，灌漿孔和排氣孔采用0.2 MPa 風壓進行試氣檢查。

3.3.1 灌漿效果分析

1）左岸上游側布置12 個灌漿孔，孔深2.6 m，孔徑Φ42，孔與孔之間的串通性較好，純灌時間為29∶26（h∶min），共耗水泥量為282.9 kg，純灌量為247.77 kg。

2）壩頂面布2 孔孔深4.5 m、4 孔孔深3.2 m，孔徑Φ42，灌漿孔與排氣孔串通情況較好。10 個排氣孔中有8 個與灌漿孔串通，具體灌漿成果統(tǒng)計結果具體表現(xiàn)為：上游側1#、上游側2#、上游側3#、上游側4#、上游側5#、上游側6#、上游側7#、上游側8#、上游側9#、上游側10#、上游側11#、上游側12#的孔徑均為42 mm；孔深均為260 cm；純灌時間分別為：1∶28、1∶14、1∶26、0∶57、1∶17、2∶04、2∶17、1∶22、0∶51、1∶48、1∶13、1∶32（h∶min）；灌入總 量 分 別 為：3.49、34.38、5.85、2.66、0.04、11.68、3.85、8.65、0、4.84、5.95、28.7（kg）；縫面純灌分別為：2.97、34.38、5.72、2.66、0.04、5.58、2.08、5.95、0、2.24、3.25、26（kg）。壩頂1#、壩頂2#、壩頂3#、壩頂4#、壩頂5#、壩頂6#的孔徑均為42 mm；孔深分別為：4.5、4.5、3.2、3.2、3.2、3.2（cm）；純灌時間分別為：2∶43、2∶42、1∶02、1∶30、1∶29、2∶31（h∶min）；灌入總量分別為：18.9、29.6、17.6、18.4、33.1、55.3（kg）；縫面純灌分別為：16.2、27、15、15.8、30.4、52.5（kg）。

該裂縫共布置灌漿孔18 個，排氣孔10 個，共耗灌漿材料超細水泥為282.9 kg，純灌量為247.77 kg，布置排氣孔10 個，有8 個孔口出現(xiàn)返漿現(xiàn)象。從灌漿的灌入量來看，該裂縫已被灌漿材料充填。從布置10 個排氣孔有8 個孔口返漿，排氣孔返漿率達80%，說明排氣孔返漿情況較好。

3.3.2 灌漿效果右岸裂縫分析

1）右岸上游側布置16 個灌漿孔，孔深2.6 m，孔徑Φ42，孔與孔之間的串通性較好，純灌時間為37∶06（h∶min），共耗水泥量為442.6 kg，純灌量為400.66 kg。

2）壩頂面布2 孔孔深4.5 m、4 孔孔深3.2 m，孔徑Φ42，灌漿孔與排氣孔串通情況較好。10 個排氣孔中有9 個與灌漿孔串通，具體灌漿成果表現(xiàn)為：上游側1#、上游側2#、上游側3#、上游側4#、上游側5#、上游側6#、上游側7#、上游側8#、上游側9#、上游側10#、上游側11#、上游側12#、上游側13#、上游側14#、上游側15#、上游側16#的孔徑均為42 mm；孔深均為260 cm；純灌時間分別為：2∶28、1∶21、1∶20、1∶52、2∶17、1∶04、1∶17、1∶21、1∶02、0∶58、1∶13、1∶35、0∶55、1∶25、1∶56、2∶32（h∶min）；灌入總 量 分 別 為：56.30、24.37、15.88、22.65、22.65、20.04、11.67、13.85、18.65、18.7、3.71、15.95、0、9.56、12.79、5.98、38.7（kg）；縫面純灌量分別為：55.72、24.37、13.73、22.65、18.04、8.57、12.14、16.95、16、2.11、13.25、0、6.86、10.19、4.28、36（kg）。壩頂1#、壩頂2#、壩頂3#、壩頂4#、壩頂5#、壩頂6#的孔徑均為42 mm；孔深分別為：4.5、4.5、3.2、3.2、3.2、3.2（cm）；純灌時間分別為：2∶13、2∶32、2∶02、1∶37、1∶20、2∶46（h:min）；灌入總量分別為：28.9、19.7、17.6、18.8、23.2、45.6（kg）；縫面純灌量分別為：27.2、17.1、15、16.2、20.5、43.8（kg）。

該裂縫共布置灌漿孔22 個，排氣孔10 個，共耗灌漿材料超細水泥442.6 kg，純灌量440.66 kg，布置排氣孔10個，有9 個孔口出現(xiàn)返漿現(xiàn)象。從灌漿的灌入量來看，該裂縫已被灌漿材料充填。布置10 個排氣孔有9 個孔口返漿，排氣孔返漿率達90%，說明排氣孔返漿情況很好。

4 結 語

左岸裂縫純灌時間為29∶26（h∶min），純灌漿量為247.77 kg，排氣孔返漿情況較好，漿液擴散良好，裂縫已被灌漿材料充填，達到了預期目的。右岸裂縫純灌時間為37∶06（h∶min），純灌漿量為440.66 kg，排氣孔返漿情況很好，漿液擴散良好，裂縫已被灌漿材料充填，達到了預期目的。工程驗收后，目前已進行水庫蓄水試運行，未出現(xiàn)壩體滲漏現(xiàn)象。工程實踐表明，通過對霞浦縣大墘里水庫大壩裂縫成因分析并采取科學的處理方法，收到了較好的效果, 保證了大壩的安全正常運行。