某水庫大壩混凝土面板裂縫處理方案

徐凱

(貴州黔水工程監理有限責任公司，貴州 貴陽 550002)

1 工程概況

思南縣沙壩水庫工程位于思南縣北東面烏江左岸一級支流相思溪河上游河段，距離貴陽378 km，距離銅仁198 km，距離遵義210 km，距離縣城思南33 km，距離鸚鵡溪集鎮7.10 km。

思南縣沙壩水庫工程規模為小(1)型Ⅳ等工程。主要由混凝土面板壩、代家溝攔河取水壩、取水管線、馬河壩提水泵站及三洋溪輸水隧洞等組成。混凝土面板壩壩頂凈寬6 m，壩頂高程為662.70 m,防浪墻頂高為663.90 m，河床趾板建基面高程為598 m,最大壩高為64.70 m，壩頂長211.95 m。壩址以上流域面積8.50 km2，多年平均流量為0.16 m3/s。水庫正常蓄水位660 m，相應庫容411萬m3，死水位625 m，死庫容為25.70 萬m3，調節庫容385萬m3，校核洪水位662.52 m(P=0.33%)，設計洪水位661.66 m(P=3.33%)，總庫容為465萬m3，水庫具有多年調節性能。代家溝引水壩采取改造原代家溝老壩的方式，在原漿砌石壩基礎上加厚增高，并設置WES溢流堰，大壩壩頂為3.00 m，壩軸線長35.53 m，最大壩高為11.69 m，壩體內設置DN1000取水管及DN700沖沙管各一根，沿右岸原代家溝總干渠引至下游，經代家溝隧洞至大壩提水泵站取水池，管線長度為7.10 km。三洋溪隧洞總長2 856 m，隧洞斷為2.60 m×3.00 m城門洞型。

項目建成后可向雙塘工業園區供水597萬m3/a，下放環境水50.50 m3/a，總可供水量647.50萬m3/a。

項目的主要任務是向思南縣城以西的雙塘工業園區供水。

大壩為混凝土面板堆石壩，總體填筑量為61.60萬m3，上、下游壩坡均為1∶1.40，大壩上游面為C25W10F100鋼筋混凝土面板，混凝土總量8 720.62 m3，厚度為0.50 m，總塊數為18塊，每塊寬度為12 m，河床受壓區8塊，左岸受拉區4塊，右岸受拉區6塊。

面板施工前承包商委托有資質的試驗單位進行混凝土配合比試驗，推薦使用配合比如表1所示。

其中水泥采用“思南西南”PO42.50水泥，粉煤灰采用遵義海利豐粉煤灰開發利用有限公司生產的F類Ⅱ級灰，外加劑采用貴州特普科技發展有限公司生產的GAT高效能減水劑(取樣檢測減水率為27%、含氣量為3.80%)，砂石骨料為承包商在現場生產的灰巖料(見表1)。

表1 沙壩水庫大壩面板推薦使用配合比材料表(C25W10F100)

2 面板的施工

2018年6月10日大壩全斷面填筑完成，2018年11月28日開始進行面板混凝土澆筑，滿足規范要求填筑完成后3個月到6個月進行面板混凝土澆筑的規定。根據監測成果資料顯示大壩在2018年7月7日至7月23日期間最大沉降變化量為7.10 mm，7月23日至8月30日期間最大沉降變化量為7.90 mm，8月30日至9月28日期間最大沉降變化量為5.70 mm，9月28日至10月26日期間最大沉降變化量為2.30 mm，10月26日至11月27日期間最大沉降變化量為1.80 mm，滿足《混凝土面板堆石壩施工規范SL49-2015》5.3.18條要求。

每塊面板混凝土采用滑模一次成型，混凝土采用農用車運送至壩頂溜槽入倉的澆筑方式。面板澆筑順序為先從9#面板(編號順序從右岸向左岸)開始、依次澆筑11#、13#、15#、7#、17#、10#、12#、14#、8#、5#、3#、6#、1#、16#、2#、4#、18#，澆筑時段：2018年11月28日至2019年3月5日。每塊面板混凝土澆筑完成后，全部采用土工布覆蓋，24 h流水養護。

3 裂縫的處理

在2019年2月份，監理單位組織施工方共同對已澆筑的面板進行裂縫檢查，檢查出部分裂縫，以后每個月定期進行了檢查，到2020年4月臨近蓄水時共檢查出裂縫62條。在檢查過程中均按照“檢查出一條處理一條”的方式進行處理。裂縫統計見表2。

表2 沙壩水庫大壩面板裂縫檢查統計表

3.1 裂縫處理方案

Ⅰ類裂縫：采用縫面涂刮彈性聚脲處理。

Ⅱ類裂縫：采用縫內水溶性聚氨酯化學灌漿處理+縫面涂刮彈性聚脲處理。

3.2 處理要求

裂縫處理主要有兩大要求：一是防滲堵漏，縫內化灌后，充填密實，要求充填物抗滲、抗老化性能均較好，保證結構耐久性；二是補強加固，縫面漿液固化后，與兩側混凝土良好黏結，結構整體性良好。見圖1。

圖1 大壩面板裂縫分布平面圖

3.3 處理程序

裂縫處理按照以下三步進行：

第一，施工處理前對混凝土面板的裂縫用塞尺或讀數放大鏡進行全面詳細的檢查和編錄，包括裂縫數量、所在地高程和裂縫長度、寬度，作為裂縫處理的依據。

第二，根據裂縫檢查的實際情況，擬定合適的處理方案，經簽認后付諸實施。

第三，效果檢查。處理完成后，由承包方、監理進行檢查，直到滿足工程技術要求為止。

上述三步程序完成后，將處理過程的資料整理歸檔。

3.4 處理過程

3.4.1 Ⅰ類裂縫處理工藝

為保證混凝土的防滲效果及整體性，對Ⅰ類裂縫涂刮彈性聚脲，聚脲彈性防水涂料是一種高耐久性、環保的新型混凝土表面防護材料，能顯著提高混凝土的抗滲、抗碳化、抗凍融、抗化學侵蝕的性能，對混凝土表面有較強的修復能力。施工完成后的涂層具有光滑、堅硬、平整、美觀等優點。性能指標見表3。

表3 聚脲彈性防水涂料性能指標表

施工流程：清理、修補→涂刷底漆→聚脲施工。

清理、修補：打磨裂縫兩側16.50 cm范圍，裂縫兩端順延16.50 cm。將水泥浮漿、表面疏松層、毛刺等清理干凈，以便施工修補。

涂刷底漆：底漆可封閉混凝土表面的毛細孔，減少刮涂后涂層缺陷，并可增加聚脲涂層與混凝土基材的附著力。底涂涂料現配現用，底漆施工12 h后、48 h內，可進行下一步刮涂施工。

聚脲施工：底漆施工完成后可開始涂刮聚脲，聚脲涂層為1.20～1.50 mm，施工過程中要求涂層無漏刮、無氣泡。

3.4.2 Ⅱ類裂縫處理工藝

Ⅱ類裂縫采用水溶性聚氨酯化學灌漿處理，采用打斜孔灌漿法。

施工工序：打磨及縫面清理→裂縫檢查→打進漿孔→預埋進漿管→封縫→化學灌漿→灌后管嘴處理→質量檢查。

打磨及縫面清理：以裂縫為中線，打磨裂縫兩側5 cm范圍混凝土，裂縫兩端順延10 cm。打磨的目的是為了除去縫面的漿皮、沉積物等，以保證封縫材料與混凝土基面的結合強度，打磨以露出新鮮混凝土為標準。

打進漿孔：灌漿孔采用電錘鉆孔，灌漿孔依據裂縫位置可選擇兩側交叉布孔(孔距15 cm)，或者單側布孔(孔距25～30 cm,孔深15 cm)，孔徑Φ14 mm，從裂縫側面45°左右鉆孔，灌漿孔與縫面交叉于混凝土中部，確保有效灌漿半徑。在孔口布置專用高壓灌漿嘴。

預埋灌漿嘴：采用化學灌漿專用嘴。

灌漿材料：采用水溶性聚氨酯，見表4。

表4 水溶性聚氨酯材料主要性能指標表

灌漿設備：999專用化學灌漿泵。

灌漿順序：灌漿順序由裂縫一側向另外一側進行的順序進行灌注。

灌漿壓力：一般控制在0.20～0.30 MPa，最大≤0.40 MPa。灌漿壓力從0.10 MPa開始逐級升高，按每級0.10 MPa升壓。

灌漿方法：單孔注漿，相鄰縫面冒出濃漿后接入下一灌漿嘴。如此循環進行，所有灌漿嘴灌完畢則灌漿結束。

灌漿結束48 h后，切除灌漿嘴，完成裂縫兩側打磨、清洗后，涂刷聚脲。涂刷聚脲施工工藝與Ⅰ類裂縫處理工藝相同。

3.5 特殊情況處理

化學灌漿中冒漿、外漏、爆嘴等問題，可采取低壓、限流灌注等措施。如效果不明顯，關閉輸漿管，暫停灌漿，鑿除封堵材料，用丙酮清洗處理之后再進行封堵，待能承受灌漿壓力之后繼續灌漿。

化學灌漿無特殊情況不得中斷，若是因意外中斷，需盡快恢復灌漿，必要時補灌。

若裂縫與混凝土內部預埋件串通，可采取阻隔、限壓、限量等措施，并做好沖洗工作。

3.6 質量檢查

采用壓水檢查的方法進行。漿材固化強度達要求后(灌漿結束5 d)，對裂縫抽樣實施壓水試驗，采用單點法，壓力0.30 MPa，檢查結果以目測壓力表壓力不下降且裂縫表面無水漬為合格。

4 結語

思南縣沙壩水庫大壩面板裂縫已按上述要求進行處理并驗收合格，處理后的裂縫沒有發現重新張開現象，蓄水過程中對大壩上游面水位沒有淹沒的部分進行檢查，大壩未出現新的裂縫。水庫于2020年4月底開始蓄水，現水庫蓄水已有43 m(壩高64.70 m)的水頭，通過大壩下游量水堰的滲漏監測，滲漏量較小(4.80 L/s)，說明大壩裂縫所用的材料和處理措施可行，質量得到保證。面板裂縫處理措施在以后其他項目實施過程中類似的情況提供了可借鑒經驗。