萬勝壩水庫大壩混凝土面板裂縫處理

張志雄 劉 杰 劉建國 顧予川 陳經(jīng)剛

(1.重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計(jì)研究院 重慶 400020;2.重慶石柱水利水電實(shí)業(yè)開發(fā)有限公司重慶石柱 409100;3.宜昌瑞派爾特種工程技術(shù)有限責(zé)任公司 湖北宜昌 443000)

1 工程概況

萬勝壩水庫壩型是混凝土面板堆石壩,工程位于重慶石柱縣黃水鎮(zhèn)萬勝村,水庫正常蓄水位1466m,總庫容2815萬m3。最大壩高41.7m,壩頂長172.5m,壩頂寬4.8m,上下游壩坡1︰1.4,C25W10F200鋼筋混凝土面板防滲。面板厚度0.4m,單層雙向配筋,各向配筋率0.3%。壩體分區(qū)從上游至下游依次為:1A區(qū)為防滲土料、2A區(qū)為墊層小區(qū)、3A區(qū)為過渡層、3B區(qū)為主堆石區(qū)、3C區(qū)為次堆石區(qū)、3D區(qū)為大塊石護(hù)坡?；炷撩姘鍙淖笾劣夜卜?5塊,除左岸第1、第2塊每塊寬8.35m外,其他各塊寬度均為按12m,工程于2005年底開工。

2 裂縫情況

2009年7月8日開始面板混凝土澆筑施工,8月底面板澆筑全部完成。在8月初,發(fā)現(xiàn)已澆筑的首塊8#面板出現(xiàn)裂縫。

2.1 裂縫統(tǒng)計(jì)情況

裂縫統(tǒng)計(jì)情況見表1、表2。

表1 裂縫情況統(tǒng)計(jì)表

表2 裂縫情況統(tǒng)計(jì)表1

2.2 裂縫產(chǎn)生原因分析

項(xiàng)目業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、檢測單位召開了現(xiàn)場會(huì)議,對裂縫出現(xiàn)的原因進(jìn)行了初步分析,并提出了一些防止面板裂縫的措施。2009年12月2日,建設(shè)主管單位組織專家組對面板裂縫問題進(jìn)行了專題研究,在聽取各參建單位的情況匯報(bào)后,與會(huì)專家對面板裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行了認(rèn)真分析,鑒于裂縫數(shù)量較多且相對集中,認(rèn)定屬非結(jié)構(gòu)性裂縫的重大質(zhì)量缺陷,裂縫產(chǎn)生的原因主要有四點(diǎn)。

(1)面板混凝土澆筑時(shí)間為7～8月,晝夜溫差超過10°,保溫養(yǎng)護(hù)工作不到位;

(2)擠壓邊墻平整度差,沒有在面板分縫處切縫,在擠壓邊墻混凝土上沒有涂刷陽離子乳化瀝青層,且面板混凝土澆筑前也沒有對擠壓邊墻進(jìn)行濕潤或濕潤不充分,增大了擠壓邊墻對面板的約束力;

(3)面板架立鋼筋沒有割斷,鋼筋對面板收縮有約束作用;

(4)混凝土原材料、添加劑可能存在質(zhì)量缺陷。

3 處理方案

3.1 裂縫處理原則

3.1.1 處理時(shí)間

裂縫處理宜在氣溫較低季節(jié)進(jìn)行(但不宜低于-2℃),在該季節(jié)混凝土收縮,裂縫開度最大,可以保證處理效果。面板混凝土裂縫處理時(shí)間為2009年12月～2010年2月底較適宜。根據(jù)萬勝壩水庫工程實(shí)際情況和工程蓄水要求,實(shí)際施工時(shí)間定于2010年1月1日～6月20日。

3.1.2 處理程序

裂縫處理按照以下五步進(jìn)行:

(1)處理前對混凝土面板的裂縫進(jìn)行全面詳細(xì)的檢查、素描和編錄,包括裂縫數(shù)量、所在塊位、位置高程和坐標(biāo)、裂縫寬度、長度和深度,作為裂縫處理的依據(jù)。素描成果需經(jīng)參建四方確認(rèn)。

(2)分析裂縫產(chǎn)生的原因,并確定裂縫的類別(溫度縫、結(jié)構(gòu)縫、施工縫和其他縫)。為更好更準(zhǔn)確地分析裂縫產(chǎn)生的原因,應(yīng)立即加強(qiáng)對壩體變形的觀測,結(jié)合以往數(shù)據(jù),對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)地分析。

(3)分析裂縫對建筑物的危害,確定處理要求。

(4)根據(jù)裂縫的實(shí)際情況,擬定合適的處理方案,經(jīng)四方簽認(rèn)后付諸實(shí)施。

(5)效果檢查,處理完成后,由四方進(jìn)行檢查,直到滿足要求為止。

上述五步程序完成后,將處理過程的資料整理歸檔。

3.2 裂縫處理標(biāo)準(zhǔn)及要求

3.2.1 裂縫分類

對面板混凝土所出現(xiàn)的裂縫,按以下原則進(jìn)行分類:

縫寬≤0.1mm為Ⅰ類縫;＞0.1mm～≤0.3mm為Ⅱ類縫;＞0.3mm為Ⅲ類縫。

3.2.2 處理要求

裂縫處理目的是防滲堵漏和補(bǔ)強(qiáng)加固。防滲堵漏要求縫內(nèi)化灌后,充填密實(shí),充填物有較高的抗?jié)B性和抗老化性能,能阻止外來水汽碳化混凝土和銹蝕鋼筋,滿足結(jié)構(gòu)耐久性和安全運(yùn)行要求。補(bǔ)強(qiáng)加固要求縫面漿液固化后,與兩側(cè)混凝土有較高的粘結(jié)強(qiáng)度,最終恢復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)的整體性。對死水位以下的裂縫,水庫蓄水后再無修補(bǔ)機(jī)會(huì),應(yīng)采用更為可靠的修補(bǔ)方案;對死水位以上的裂縫要求縫面封閉材料的顏色與面板混凝土顏色協(xié)調(diào),力求美觀。

3.3 裂縫處理方案

3.3.1 死水位1443.0m以下

Ⅰ類縫:采用“表面涂刷KT1水泥基及粘貼GB膠板”的表面封閉處理方案。

Ⅱ、Ⅲ類縫:進(jìn)行全面處理,即“縫內(nèi)CW化學(xué)灌漿+表面涂刷KT1水泥基及粘貼GB膠板封閉”處理方案。

3.3.2 死水位1443.0m以上

Ⅰ類縫:表面涂刷KT1水泥基及涂刷環(huán)氧膠泥。

Ⅱ、Ⅲ類縫:采用“縫內(nèi)CW化學(xué)灌漿+表面涂刷KT1水泥基及涂刷環(huán)氧膠泥”封閉的方式。

3.4 施工工藝

3.4.1 化學(xué)灌漿

鑒于本工程面板混凝土較薄,裂縫深度不詳,縫側(cè)斜孔對混凝土結(jié)構(gòu)破損較嚴(yán)重,鉆孔細(xì)粉不易沖洗,降低了可灌性,以采用貼嘴灌漿較好。

施工工藝流程為:裂縫檢查→縫面清理→貼灌漿嘴→封縫→試氣檢查→灌漿→灌后貼嘴處理→灌后檢查。

(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,縫長由鋼卷尺測得,縫寬由讀數(shù)放大鏡測得。按1︰100的比例詳細(xì)描繪在方格紙上。

(2)縫面處理。將裂縫兩側(cè)各6cm寬的混凝土表面浮渣及油污等清除干凈,打磨后,用高壓水沖洗縫面,觀察縫口狀況,有乳皮封住縫口的地方,用薄刀片挑開縫口,待所有縫口挑開且混凝土表面風(fēng)干后進(jìn)行貼嘴、埋管。

(3)騎縫貼嘴。采用化學(xué)灌漿專用嘴(外徑6mm),用環(huán)氧膠泥作粘貼劑,騎縫間距 20cm～30cm貼嘴,貼灌漿嘴的地方采用棉絲蘸丙酮或甲苯擦洗。如果縫口不連通,在縫的尾端和下一段的開始部位各布一個(gè)嘴。盡可能把嘴布在稍寬和有開口的地方,貼嘴時(shí)應(yīng)確保灌漿嘴對中騎縫并粘貼牢固,并對灌漿嘴編號。

(4)封縫。待灌漿嘴被粘貼2h～3h并確已牢固后進(jìn)行封縫工作。環(huán)氧膠泥沿裂縫兩側(cè)各5cm寬的范圍封縫,麥斯特1438環(huán)氧膠泥厚度為3mm～5mm,灌漿嘴底板周邊稍厚實(shí),在封縫過程中,不準(zhǔn)移動(dòng)灌漿嘴的位置。

(5)試氣檢查。封縫完成24h后進(jìn)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0.2MPa～0.3MPa。

(6)縫面檢查。堵塞除進(jìn)氣灌漿嘴以外的其余灌漿嘴,用肥皂水滿刷封閉裂縫表面,如有漏氣會(huì)有冒泡現(xiàn)象,對漏氣部位重新進(jìn)行封閉,直到不再外漏為止。

(7)暢通性檢查。縫面檢查的同時(shí)進(jìn)行灌漿嘴暢通性檢查,堵塞除進(jìn)氣灌漿嘴以外的其余灌漿嘴,按裂縫的走向從下至上,從一邊向另一邊依次檢查。方法為:依次打開灌漿嘴,引管至透明水瓶,如有冒泡現(xiàn)象則為暢通;如無冒泡現(xiàn)象則為不暢通,需將該嘴鑿掉重新貼嘴直至?xí)惩橹埂?/p>

(8)灌漿。灌漿材料采用低粘度、可灌性好、性能穩(wěn)定、不易老化、與兩側(cè)混凝土結(jié)合強(qiáng)度高的材料,本工程采用長江科學(xué)院CW漿材。灌漿設(shè)備采用了k6化學(xué)專用灌漿泵和美國產(chǎn)U395智能化學(xué)灌漿泵。灌漿順序?yàn)樗娇p由一端向另一端逐嘴灌注,豎直縫由下往上逐嘴灌注,斜孔灌漿從與裂縫相串最深的斜孔到較淺的斜孔逐孔灌注,同一高程的灌漿斜孔和灌漿嘴先灌注灌漿斜孔。對貫通性裂縫(縫長≥12m),應(yīng)從裂縫兩端向中間逐嘴灌漿。灌漿壓力由小到大,緩慢升壓,最大壓力控制在0.3MPa～0.5 MPa。水平縫灌漿應(yīng)有專人持裂縫檢查鏡進(jìn)行定時(shí)觀察裂縫張開度,當(dāng)裂縫張開度超過100μ m時(shí),及時(shí)報(bào)告灌漿記錄員停止灌漿,并作好記錄。

采用同步多點(diǎn)法灌注,先從 1#、3#、5#、7#、9#嘴進(jìn)漿。待出漿嘴漿液顏色正常且灌注時(shí)間大于30min,且壓力不下降即可再灌 2#、4#、6#、8#、10#,11#、13#、15#、17#、19#嘴,如此往復(fù),每嘴的灌注時(shí)間必須大于30min。當(dāng)敞開嘴溢漿時(shí),如進(jìn)漿嘴灌漿時(shí)間小于30min,可臨時(shí)扎閉溢漿嘴,直到注漿嘴灌注時(shí)間≥30min;當(dāng)敞開嘴溢漿時(shí),進(jìn)漿嘴注漿時(shí)間已達(dá)30min時(shí),則將注漿管換至溢漿嘴。

g)同步多點(diǎn)灌漿時(shí),應(yīng)隨時(shí)檢查注漿機(jī)的進(jìn)漿顯示器,當(dāng)無法明確某根管進(jìn)漿量的狀況時(shí),可關(guān)閉其它接頭的閥門,只從該嘴進(jìn)漿,并觀察注漿機(jī)的顯示器,就可知道該嘴是否進(jìn)漿。

灌漿過程中發(fā)現(xiàn)泄露時(shí),應(yīng)暫停從該嘴注漿,用丙酮洗凈表面的漿液,用堵漏劑堵漏之后,再接著從該嘴注漿。

灌漿過程中,如發(fā)現(xiàn)灌漿縫面無漿液溢出,或開始灌漿不進(jìn)漿,該部位應(yīng)重新調(diào)整灌漿嘴位置,進(jìn)行補(bǔ)灌。

結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)進(jìn)行最后的5個(gè)嘴進(jìn)漿時(shí),注漿設(shè)備的顯示器停止進(jìn)漿且壓力不下降,屏漿30 min后即可結(jié)束灌漿。

(9)灌后表面處理。灌漿結(jié)束后一天,拆除專用灌漿嘴。

3.4.2 表面封閉處理

(1)死水位1443.0m以下裂縫表面處理。采用“表面涂刷KT1水泥基及粘貼GB膠板封閉”處理。

施工工藝流程:裂縫兩側(cè)混凝土面清理-涂刷KT1水泥基-涂刷SK底膠-粘貼GB膠板-封邊處理-不銹扁鋼固定。

施工方法:

①在具有裂縫的混凝土表面直接涂刷KT1水泥基,涂刷范圍裂縫兩側(cè)各 50cm、縫兩端各延伸50cm的范圍涂刷。涂刷前須對混凝土表面進(jìn)行處理,用高壓水槍進(jìn)行沖洗(或角磨機(jī)打磨)除去表面浮灰、水泥浮漿、油垢等至表面微毛,然后用水充分浸透基層混凝土,不得用酸洗。涂層面應(yīng)做到毛、潮、凈。

②KT1水泥基涂刷完成且達(dá)到下道工序施工要求后,沿縫兩側(cè)各15cm寬范圍內(nèi),均勻涂刷SK底膠(均勻涂刷,不能涂厚及漏涂),SK底膠晾干后(靜停20min～40min,用手觸拉膠面能拉絲,細(xì)絲長度為1cm左右斷即可),揭掉GB膠板保護(hù)紙,沿裂縫一端逐步向前;采用橡膠手錘適度敲擊的方式,擠壓密實(shí),排盡空氣。GB膠板接頭的搭接長度不小于3cm。

③在已粘貼GB膠板兩側(cè)采用不銹鋼扁鋼及膨脹螺栓予以固定,施工方法同面板板間縫。

(2)死水位1443.0m以上裂縫表面處理。表面采用涂刷KT1水泥基及涂刷環(huán)氧膠泥封閉的方式。

施工方法:

在具有裂縫的混凝土表面直接涂刷KT1水泥基,涂刷范圍裂縫兩側(cè)各50cm、縫兩端各延伸50cm的范圍涂刷。涂刷前須對混凝土表面進(jìn)行處理,用高壓水槍進(jìn)行沖洗(或角磨機(jī)打磨)除去表面浮灰、水泥浮漿、油垢等至表面微毛,然后用水充分浸透基層混凝土,不得用酸洗。涂層面應(yīng)做到毛、潮、凈。

KT1水泥基施工完成且達(dá)到下道工序施工要求后,再沿縫兩側(cè)各5cm范圍內(nèi)涂刷一層環(huán)氧膠泥。

4 質(zhì)量檢測

4.1 壓水試驗(yàn)

在漿材固化強(qiáng)度達(dá)到要求后(灌漿結(jié)束14天后),應(yīng)抽樣對裂縫鉆騎縫檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn),壓水試驗(yàn)可采用單點(diǎn)法,壓力為0.6MPa,縫面透水率合格標(biāo)準(zhǔn)為:死水位1443.0m以下不大于0.1Lu;死水位1443.0m以上不大于0.3Lu。檢查不合格時(shí),必須補(bǔ)灌,直到滿足要求。據(jù)壓水試驗(yàn)成果資料,透水率最大 0.0067Lu、最小0.0000Lu,壓水試驗(yàn)結(jié)果滿足要求。

4.2 抽樣取芯試驗(yàn)

面板裂縫化灌達(dá)到強(qiáng)度后,應(yīng)抽樣鉆 Φ 50mm孔取芯,檢查灌漿充填效果。對完整的灌后芯樣進(jìn)行劈拉試驗(yàn),檢測縫面漿液粘結(jié)強(qiáng)度。鉆孔取芯檢查結(jié)果:灌漿充填密實(shí),劈拉強(qiáng)度滿足要求。芯樣劈拉強(qiáng)度成果見表3。

表3 芯樣劈拉強(qiáng)度成果表

4.3 表面封閉處理質(zhì)量檢查

對于表面封閉粘貼的GB膠板的現(xiàn)場檢查具體做法為一看、二按、三剝離。對于GB膠板經(jīng)剝離檢查與混凝土面粘貼比例小于90%的進(jìn)行返工處理。

5 結(jié)論

萬勝壩水庫大壩混凝土面板裂縫原因既有一般性也有其特殊性,晝夜溫差大沒有妥善加以保護(hù)產(chǎn)生較大的溫度應(yīng)力致使裂縫的可能性最大,其次是邊界對面板的約束,加上混凝土原材料、添加劑可能的質(zhì)量缺陷,以及混凝土澆筑環(huán)節(jié)多、時(shí)間長造成混凝土初凝,影響混凝土層面結(jié)合強(qiáng)度,滑模拉升時(shí)對混凝土可能存在拉傷現(xiàn)象,從而使面板混凝土過早產(chǎn)生較多的水平裂縫。與國內(nèi)外混凝土面板裂縫情況相比在裂縫產(chǎn)狀、裂縫發(fā)生的時(shí)間等方面有相似之處,本文介紹的根據(jù)實(shí)際情況提出的處理措施可行,效果較好,可供類似工程質(zhì)量缺陷處理時(shí)借鑒。