小溶江水利枢纽溢流坝混凝土裂缝处理措施.pdf

广西水利水电 G U A N G X I WA T E R R E S O U R C E S&H Y DR O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 0 1 4 ( 5 ) 施工技术 小溶江水利枢纽溢流坝混凝土裂缝处理措施 马品 君 ( 广西水利电力勘测设计研究院， 广西南宁5 3 0 0 2 3 ) [ 摘要】 小溶江水利枢纽大坝在施工过程中， 因外界气温发生骤降， 坝体内外温差过大而在溢流坝段产生温度裂 缝， 通过采用缝口凿槽嵌缝与内部化学灌浆相结合的措施进行处理后， 裂缝部位混凝土的各项指标均能满足设计 要求， 有效保证了大坝混凝土的质量和安全。 [ 关键词】 溢 流坝 ； 混凝土 ； 温度 裂缝 ； 处理 [ 中图分类号】 T V 5 4 3 ． 6 【 文献标识码】 【 文章编号】 1 0 O 3 — 1 5 l 0 ( 2 0 l 4 ) 0 5 一 O 1 1 9 - 0 4 1 概 述 小溶江水利枢纽是桂林市防洪及漓江补水枢 纽工程之一 ， 位 于漓江上游一级支流小溶江上 ， 为 以桂林市防洪及漓江生态补水为主， 结合发电等综 合利用 工程 ， 由拦河 坝 、 厂房 、 消力 池等建筑 物组 成 ， 采用碾压混凝土重力坝， 坝顶高程2 7 1 ． 5 n l ， 最 大坝高 8 9 ． 5 1 T I 。 小溶江水利枢纽 于 2 0 1 1 年 l 0 月开始大坝碾压 混凝土浇筑 ， 2 0 1 4 年 2月 2 1日， 施工人员在大坝溢 流坝段( ⑤坝块) 2 4 6 ． 5 m高程工作面发现 1 条混凝 土裂缝 ， 该裂缝基本平行 于水流方 向 ， 位于坝轴线 方 向桩号坝 0 + 1 l 1 ． 3 7 8 ～坝 0 + 1 1 2 ． 8 6 2 之 间， 顺水流 方 向处于桩号坝上 0 — 0 0 2 ． 8 ～坝下0 + 0 3 5 ． 2 1 9 之间 ， 裂缝沿坝体表面从上游至下游横向贯通， 上游自3 闸墩上游悬挑部位右侧基本沿垂直方向向下延伸 至 2 1 5 ． 3 I T I 高程 ， 下游末端延伸 至 3 闸墩尾端下游 溢 流 面 2 2 7 ． 1 2 5 m高 程 。经 现 场 测 量 裂 缝 总长 7 7 ． 2 0 5 IT I ， 裂缝宽度从 0 ．7 5 ～3 ．2 5 m m不等。同时， 在坝体 2 2 5 i n 高程廊 道内对应大坝桩号坝 0 + 1 1 5 ． 8 附近的廊道顶部及侧壁进行检查， 发现有可疑渗漏 出水点， 经对溢流坝段顶部2 4 6 ．5 I ll 高程裂缝内灌 水检查， 发现裂缝对应桩号附近廊道内渗漏出水点 的渗水量明显加大。因此， 判断裂缝已贯穿至坝内 一 定深度 ， 呈现下游浅上游深的态势 ， 自上游 2 1 5 ． 3 m高程向下游斜穿2 2 5 I ll 高程廊道延伸至下游溢流 面的 2 2 7 ． 1 2 5 m高程。经对廊道 内原预制混凝土进 行凿除 ， 发现在桩号坝 0 + 1 1 5 ． 4 2 3一坝 0 + 1 1 5 ． 8 0 0 之 间 自拱 顶到两侧拱 角有 1 条裂缝 ， 裂缝 总长 4 ． 4 7 1 m， 宽度从0 ．5 ～ 0 ．7 5 m m不等。裂缝的分布见图1 、 2 ， 裂缝参数见表 1 。 图 1 溢流坝 混凝土裂缝分布平面示意图 图2 溢流坝混凝土裂缝分布剖面图 【 收稿日期】 2 0 1 4 — 0 9 — 0 5 【 作者简介】 马品君( 1 9 6 8 - ) ， 男， 广西三江人， 广西水利电力勘测设计研究院高级工程师， 学士， 从事水利电力工程建筑设计工作。 l l 9 马 品君- ， J 、 溶江水利枢纽溢流坝混凝土裂缝处理措施 表 1 溢流坝混凝土裂缝参数表 2 裂缝成因分析 据分析 ， 溢流坝混凝 土可能产生裂缝 的主要原 因： 一是 由于基岩变形导致坝基不均匀沉陷而产生 沉降裂缝 ； 二是 由于混凝土坝体 内外温差过大而产 生的温度裂缝。因此 ， 对溢流坝混凝土裂缝 的成因 主要从这两个方面进行分析。 2 ． 1 溢流坝基础地质条件 根据溢流坝段 ( 5 坝块 ) 的地质编录素描 、 坝基 声波检测 、 固结灌浆效果检测以及前期大量的勘探 试验成果表明 ， 5 坝块基础岩石强度 、 完整性及纵波 速度 等均达到了设计要求 ， 局部发育的断层破碎带 。范围极小且胶结 良好 ， 对坝基岩整体完性影响很 小 ， 坝基总体地质条件 良好 ， 而溢流坝段 的裂缝 只 发生在坝体的上部 ， 坝体下部并未发现有裂缝的痕 迹 。因此 ， 可 以排除由于坝基变形破坏而引起溢流 坝混凝土开裂的可能 。 2 ． 2 外界气候条件 出现 裂缝 的溢 流坝 碾压 混凝 土 施 工 时段 为 2 0 1 2 年 1 2 月 一2 0 1 3 年 1 0 月之间 ， 从碾压混凝土开 始施工 ， 直至2 0 1 4 年 1 月底 ， 坝体从未发现有裂缝 出现。2 0 1 3 年 四季度至 2 0 1 4 年 2 月初 ， 工程区天气 晴好 ， 久旱少雨 ， 外界气温较高 ， 据统计 ， 2 0 1 4 年 1 月 1日～2 0 1 4 年 2 月 5日， 工程 区平均气温为 1 5 ． 6 ℃ ( 昼 )～6 ． 5 ℃( 夜 ) ， 其 中 2 月 2日达 到最 高 ， 为 2 6 ℃ ( 昼 ) ～1 5 ℃( 夜 ) ， 从 2 0 1 4 年 2 月 6日～2 0 1 4 年 2 月 1 2 0 2 0日， 气温骤降， 日平均气温为5 ． 3 ℃( 昼) ～1 ． 6 ℃( 夜) ， 其中2 月1 2日达到最低 ， 为2 ℃( 昼) —一 1 ℃( 夜) 。 因大坝混凝土结构尺寸相对较大， 而坝体碾压 混凝土设计龄期较长 ， 混凝土凝 固期间释放出大量 的水化热积蓄于坝体内， 无法在短期内散失并趋于 稳定 ， 从 而造成坝体 内部温度较高 ， 根据大坝温度 监测资料 ， 2 0 1 4 年 1 ～2 月 ， 溢流坝上部坝体内部温 度为 3 3～3 7 ℃之问。由于工程区处于峡谷地 区 ， 多 风 ， 大坝混凝 土外表受外界气候条件影响很大 ， 如 果 短期 内外界 气温变 化幅度较大 ( 据 上述统计 资 料 ， 本次工程区最高气温降幅超过 2 0 ℃) ， 将使溢流 坝混凝土表面温度急剧降低 ， 与坝体内部形成较大 的温差 ， 从而在混凝土 内部形 成压应力 ， 在表面形 成拉应 力 ， 当表面拉应 力超 出混凝 土 的抗 裂强度 时 ， 混凝 土表 面即会 出现裂缝 。因此 ， 外界气 温骤 降导致混凝土 内外温差过大应 该是溢流坝裂缝形 成的主要原因。 3 处理措 施 3 ． 1 裂缝分类 裂缝是否需要修补的一个重要指标是缝宽( 与 裂缝 深度相关 ) ， 根据本工程 的耐 久性 和防水性特 点 ， 将 裂缝按缝宽分为缝宽≤O ． 1 5 mm的 I 类缝 和 缝宽 >0 ． 1 5 mm的 Ⅱ类缝两类 。 3 ． 2 裂缝处理材料 灌浆材料选用 H K — G 一 2 型低粘度环氧灌浆材 料 ， 其主要性能指标见表 2 。 表 2 H K — G一 2环氧灌浆材料物理 力学性能 项 目 指标 浆液密度／ ( g ／ e m ) 浆液初始粘度／ MP a s 可操作时间／ mi n 本体抗压强度／ MP a 本体抗拉强度／ MP a 粘 接 强 度 ，M P a 曩 HK — G 一 2 环氧灌浆材料的拌和工艺 ： 按 A- B = 5 ： 1 的 比例配置浆液( 如需延长凝固时间， 可减少 B 组 份掺量 ) ， 将 A、 B两组份充分混合均匀 ， 混合温度控 制在 3 5 ℃以下。 3 ． 3 裂缝处理 I 类 缝 ： 缝宽≤ 0 ． 1 5 mm， 缝深≤3 0 mm的采用 缝 口凿槽嵌缝( 高标号预缩砂浆) 修补， 否则按 Ⅱ 类 缝进行修补 ； I I 类缝 ： 缝宽 >0 ． 1 5 m m的采用缝 口凿 广西水利水 电 G U A N G X I WA T E R R E S O U R C E S &H Y D R O P O WE R E NG I N E E R I N G 2 0 1 4 ( 5 ) 槽嵌缝 ( 高标号预缩砂浆 ) 与内部化学灌浆相结合 的处理措施 ( 见图 3 ) 。 图 3 溢流坝段混凝土裂缝处理示意 图 3 - 3 ． 1 I类缝处理方法 ( 1 ) 凿槽 ： 采用切割机沿缝长切割混凝土 ， 人工 配合凿成3 0 ra m ~ 3 0 m m的“ v ” 型槽； ( 2 ) 基面清理： 用高压风水枪将“ V ” 型槽内的灰 尘及杂物 冲洗干净 ， 并用棉纱擦 干 ， 达到表 面无沙 尘 、 无明水 ； ( 3 ) 拌制预缩砂浆 ： 按照预缩砂浆拌制工艺拌 制干硬性预缩砂浆。即普通砂浆拌好后， 码堆存放 预缩 3 0 m i n 。其配比为水： 水泥 ： 砂= ( 0 ． 2 8 ～0 ． 3 2 ) ： 1 ： ( 2 ． 0 ～2 ． 5 ) 。水泥为 P ． 0 4 2 ． 5 硅酸盐 水泥 ， 砂为粒 径 1 ． 6 mm以上的粗砂和小于 0 ． 1 5 m m的细砂 ， 细度 模数控制在 1 ． 8～2 ． 0 之间； ( 4 ) 涂刷底涂料 ： 待“ V ” 型槽内壁达到饱和面干 状态， 沿“ V ” 型槽内壁均匀涂刷水泥浆( w／ c = o ．4 ～ 0 ． 4 5 ) ； ( 5 ) 嵌缝 ： 涂刷底涂料后将预先拌好 的预缩砂 浆用抹刀压 人槽 内 ， 压实抹平 ， 并采用 塑料薄膜覆 盖养护。 3 ． 3 ． 2 Ⅱ类缝处理方法 ( 1 ) 凿槽 ： 方法与 I 类缝方法一样 ； ( 2 ) 打孑 L ： 以垂直于“ V ” 型槽 中心线 1 0 0 mm， 平 行于缝长走 向间隔 3 0 0～5 0 0 m m( 梅花 型布置 ) 为 中心， 采用角磨机打磨3 0 m m范围， 打磨成中心低 约 5 mm、 外边 与混凝土 面齐平 的浅漏 斗型 。然后 用手 持式冲击钻 在其 中心打穿斜 孔 ， 钻孔孔径 l 2 mm，斜孑 L 深度 2 0 0～3 0 0 mm， 钻孔角度4 5 。 ～6 0 。 ， 保 证斜孔穿过裂缝面 ； ( 3 ) 清孑 L ： 用压缩气体将孔内杂物吹干净， 再用 高压水 冲洗 ， 标准为孔 内回水清澈 ， 并通过压水检 查相临孑 L 是否串通 ， 否则应查 明原 因； ( 4 ) 基面清理 ： 用水对“ V” 型槽及孔 口周 围清洗 干净 ， 并用棉纱擦干， 做到表面无沙尘 ， 无明水 ； ( 5 ) 埋管 ： 灌浆管为直径 1 0 m m的塑料管( 外 径 ) ， 长度 2 0 0 mm， 在管头 3 0 m m处用 医用胶 布缠 绕 5 圈( 以保证封闭效果 ) ， 塑料管埋人孔 内5 0 m m， 外露 1 5 0 mm； ( 6 ) 环氧砂浆及底涂料拌制： 依据环氧灌浆材 料的拌和工艺拌制环氧砂浆及环氧底涂料； ( 7 ) 封缝 ： 在塑料管口( 角磨机打磨范围) 混凝 土 面上涂刷环氧底涂料 ， 放置 2 0—3 0 mi n ( 视 现场 温度而定) ， 以手触拉丝为准， 然后抹环氧砂浆( 中 心厚 3 0 mm， 周边厚 1 0 mm) ， 抹光 ， 压实 ； ( 8 ) 拌 制预缩砂浆 ： 按照预缩砂浆拌制工艺拌 制预缩砂浆及水泥浆( W ／ C = O ．4 — 0 ． 4 5 ) ； ( 9 ) 嵌缝： 沿“ V ” 型槽内壁均匀涂刷水泥浆( c = 0 ．4 ～ 0 ．4 5 ) ， 将预先拌好的预缩砂浆用抹刀压人槽 内， 压实抹平并采用塑料薄膜覆盖养护； ( 1 0 ) 待凝： 环氧砂浆封缝后2 4 h ， 方可进行灌浆； ( 1 1 ) 灌浆 ： 采用灌浆泵进行灌 浆 ， 将灌浆管与 灌浆泵出浆嘴套牢， 用扎丝缠紧， 开始灌浆时， 灌浆 压 力先小后大 ， 一般控制在 0 - 3 ～0 ． 5 MP a 范围 内 ， 最高压力不应超过结构允许值。竖直缝从最低处 开灌 ， 自下 而上进 行 ； 水平缝 自一端 向另一端 进 行。灌浆过程要求进浆缓慢， 当相邻灌浆孔出现浆 液时， 维持灌浆压力灌注 1 5 m i n 后， 暂停压浆并结 扎管路 ； 将灌浆管移至邻孔继续灌浆 ， 在规定压力 下闭浆， 直至达到灌浆结束标准； ( 1 2 ) 表面处理： 灌浆结束4 8 h 浆液固化后， 去除 灌浆管， 用堵漏王或环氧胶泥对孔口表面进行封闭。 灌浆结束后在坝体上游面及 2 2 5 m廊道处预 留灌浆管 ， 方便后期对裂缝观测后需要进行补充灌 浆时可进行补灌。 3 ． 4 上游迎水面防渗处理 3 ． 4 ． 1 涂刷 防水涂料 对位于坝上游迎水面表面处的裂缝( 含悬挑反 坡部位) 除按以上两类缝采用缝口凿槽嵌缝与内部 化学灌浆相结合的处理措施外， 再对经化学灌浆处 理后的缝 面进行打磨 ， 对裂缝两侧及根部 以下各 5 i n范 围内采 用 HK 一 9 9 6环氧改性 防水涂 料进行涂 刷 ， 涂刷厚度不小于 l mm。HK 一 9 9 6 环氧改性弹性 防水涂料主要性能指标见表 3 。 防水涂料施工方法 ： ( 1 ) 清理基面 ： 将混凝 土表 面需涂刷部位打磨 干净 ， 并除去浮尘 ， 保持干燥 ； ( 2 ) 材料配置 ： 按 A： B = I ： 1 ( 重量 比) 进行配置 ， A 、 B 两种材料混合后， 采用电动搅拌器或手工将其 1 2 1 马品君- ， j 、 溶江水利枢纽溢流坝混凝土裂缝处理措施 表 3 H K - 9 9 6 环氧改性防水涂料主要性能指标 项 目 指标 测试标准 A组份 浅黄色透明粘稠液体 B 组份 灰或黑色膏状体 密度， ( r n 3 ) 1 ． 4 o ． 1 0 失粘时间， h≤4 GB ／ I 1 3 4 7 7 ．5 — 2 0 0 2 拉伸强度／ MP a ／>5 断裂伸长 >t ． 1 0 0 GBtT1 6 7 7 7 — 2 0 0 8 粘 结 强 度 ／M P a 萋 ．0 ( 或 损 坏 ) 充分混合搅拌均匀； 。 ( 3 ) 涂刷 ： 采用油漆刷或刮刀均匀刮涂混合材 料， 若有厚度要求， 需在表层干燥后再继续涂刷。 3 ． 4 ． 2 表面止水 将迎水面竖 向裂缝表面凿成宽 深 = 1 0 0 m mX 8 0 m m的“ V ” 型槽 ， 槽底部采用 西2 5 mm氯 丁橡胶 棒嵌缝 ， 槽 内采用 S R嵌缝材料封填 ， 其上敷设 S R三 元乙丙增强型橡胶防渗盖片， 盖片两侧采用镀锌扁 钢压条锚 固。表面止水两端 分别 与上游迎水 面裂 缝端部完整坝体混凝土搭接 1 0 0 0 m m。表面止水 布置见图4 。 3 ． 5 裂缝缝面加强处理 为防止坝体混凝土裂缝向上扩展， 保证其对上 部坝体及闸墩等结构不造成影响 ， 沿溢流堰表面裂 钢片压条 ( 5 0 5 0 ) k 坝上游面混凝土裂缝 ／s R 三 元 乙 丙 复 合 板 ＼ 、 ： ( P 2 5 氯丁橡 胶管 ／ ． L _ 80 -＼ 大 面 图 4 溢流坝段上游迎水面混凝土裂缝表面止 水示意图 缝缝面骑缝布置双层并缝钢筋 ， 采用 2 8 螺纹钢 筋 ， 钢筋网格尺寸为 1 5 0 mm~ 1 5 0 mm。底层钢筋网 距混凝士面 1 5 0 m m， 其与上层钢筋网间距 1 0 0 ～ 1 5 0 mm， 底层钢筋 网横 向钢筋长 6 m， 上层 钢筋网 横 向钢筋长 4 ． 5 m。 4结 语 小溶江水 利枢纽溢 流坝 段的裂缝采用缝 口凿 槽嵌缝与内部化学灌浆 相结合的措施进行处理后 ， 经检测 ， 裂缝部位混凝土 的各项指标均能满足设计 要 求 ， 说 明对裂缝 的处理是成功的 ， 有效保证 了大 坝混凝土的质量和安全 。 ( 责任编辑 ： 周群 ) Tr e a t m e nt m e a s ur e s f o r o v e r f l o w da m c o nc r e t e c r a c ks o f X i a o r o n g j i a n g Hy d r a u l i c C o mp l e x MA P i n — — j H B ( G u a n g x i Wa t e r a n d P o w e r D e s i g n I n s t i t u t e ， N a n n i n g 5 3 0 0 2 3 ， C h i n a ) A b s t r a c t ： I n t h e c o u r s e o f ma i n d a m c o n s t r u c t i o n o f X i a o r o n g j i a n g H y d r a u l i c C o mp l e x ， t e m p e r a t u r e c r a c k s o e — c u =e d a t t h e o v e r f l o w d a m s e g me n t d u e t o s u d d e n d r o p o f e x t e r n a l t e mp e r a t u r e a n d t o o l a r g e t e mp e r a t u r e d i f f e r e n c e b e t w e e n i n t e r n a l d a m b o d y a n d e x t e rna l a i r ． Af t e r c r a c k s w e r e r e p a i r e d b y s u r f a c e c a u l k i n g c h i s e l g r o o v e a n d i n t e r - n a l e h e mi c M g r o u t i ng ，a l l i nd e x e s o f c o n c r e t e a t t h e c r a c k e d p o s i t i o n s c o n f o r n l t o de s i g n r e qu i r e me nt s ， wh i c h e f f e c— t i v e l y e n s u r e t h e q u a l i t y a n d s a f e t y o f ma i n d a m． Ke y wo r ds：Ov e r flo w d a m； c o n c r e t e ； t e mp e r a t u r e c r a c k； t r e a t me nt 1 2 2