安徽省岳西縣天馬橋水電站拱壩裂縫修補(bǔ)方案

王志強(qiáng)

（金華市婺城區(qū)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(jié)構(gòu)，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(xì)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(xì)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(xì)石混凝土砌石填腹于2007年9月25日，左岸非溢流壩段C15細(xì)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(cè)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(shí)間采取在后半夜山區(qū)氣溫較低時(shí)段進(jìn)行。

施工方法：寬縫施工采用常規(guī)混凝土的拌和方式，采取夜間最低溫度時(shí)施工。

2 裂縫情況

2009年4月5日汛前檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)兩岸出現(xiàn)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(tài)看，屬典型的溫度應(yīng)力縫，即壩體溫度變化形成的應(yīng)力超過了壩體材料能抵抗的應(yīng)力形成。目前在中小型水利水電工程中，為了充分利用當(dāng)?shù)夭牧?，?jié)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(dāng)氣溫超過設(shè)計(jì)封拱溫度時(shí)，在壩體內(nèi)留施工寬縫，待氣溫低于設(shè)計(jì)封拱溫度時(shí)封拱。

這一溫度控制方法最大的優(yōu)越性在于節(jié)省投資，若象混凝土拱壩一樣采用復(fù)雜的溫度控制措施（需在壩體內(nèi)埋設(shè)溫度計(jì)、水管冷卻等級(jí)），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(diǎn)，且有一定的經(jīng)驗(yàn)性。因而部分拱壩出現(xiàn)了溫度裂縫。如岳西縣的大龍?zhí)豆皦巍⑻h的吳俊、程家河電站拱壩、潛山縣的清風(fēng)巖電站拱壩等，國內(nèi)拱壩出現(xiàn)裂縫也多有發(fā)生，混凝土拱壩雖然一般均進(jìn)行嚴(yán)格的溫控，但也有出現(xiàn)壩裂縫的。

4 裂縫處理的必要性

壩身出現(xiàn)裂縫必然削弱壩體的的整體性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，原來計(jì)算模型的拱梁結(jié)構(gòu)假定也發(fā)生了變化。但目前尚無對(duì)出現(xiàn)裂縫的拱壩進(jìn)行定量的分析方法，只能定性地進(jìn)行分析，裂縫對(duì)拱壩是一種缺陷是一致的認(rèn)識(shí)。在多次會(huì)議上，與會(huì)專家、領(lǐng)導(dǎo)對(duì)此壩裂縫均高度關(guān)注，要求及時(shí)處理，確保安全。

5 處理方案

此拱壩裂縫出現(xiàn)后，作為施工單位也聯(lián)系了國內(nèi)部分拱壩領(lǐng)域的專業(yè)機(jī)構(gòu)，了解到對(duì)于拱壩裂縫處理目前的技術(shù)是對(duì)縫面進(jìn)行灌漿，主要技術(shù)在于材料、工藝方面。

修補(bǔ)的目的是表面防滲、內(nèi)部補(bǔ)強(qiáng)。采用的具體修補(bǔ)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(duì)裂縫進(jìn)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(nèi)復(fù)合臺(tái)基布）?；蚴褂每旄赡?zhàn)臃舛铝芽p表面，而后對(duì)裂縫進(jìn)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(nèi)復(fù)合臺(tái)基布）。

（2）下游面裂縫處理

下游面使用快干膩?zhàn)臃舛铝芽p表面，對(duì)裂縫進(jìn)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(nèi)復(fù)合臺(tái)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(shè)灌漿管：在開好的槽上騎縫部設(shè)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(diào)好的界面劑均勻涂在槽的表面（增加砂漿與槽面的結(jié)合力）。用聚合物砂漿對(duì)鑿槽進(jìn)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(dāng)膠條遇水時(shí)膨脹，使裂縫充填更加密實(shí)，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(qiáng)度后（2～3 d）即可灌漿。

下游槽未嵌GBW止水條，埋設(shè)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?jié){體在硬化過程中產(chǎn)生微膨脹，補(bǔ)償水泥的收縮效應(yīng)，提高與被灌體的粘結(jié)抗?jié)B性，恢復(fù)壩體的整體性。漿液的濃度根據(jù)吃漿量、裂縫的開度隨時(shí)調(diào)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(dòng)壓漿泵灌漿。

灌漿從最下一個(gè)灌漿孔開始，當(dāng)上方灌漿孔有漿液溢出時(shí)，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(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)是以不吸漿為原則，如吸漿率小于0.01 L/min亦可作為結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)，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(nèi)復(fù)合一層臺(tái)基布。SK手刮聚脲彈性體施工技術(shù)是國外近十幾年來為適應(yīng)環(huán)保需求而研制、開發(fā)的一種新型無溶劑、無污染的綠色施工技術(shù)。SK手刮聚脲由含多異氰酸酯—NCO的高分子預(yù)聚體與經(jīng)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(gòu)成。其性能指標(biāo)見表1。

表1 SK手刮聚脲材料的主要技術(shù)指標(biāo)

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(xué)研究院結(jié)構(gòu)材料所研制的BE14專用界面劑處理，這是一種100%固含量的環(huán)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(huán)氧樹脂，含有排濕基團(tuán)，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(shí)間一般在5 h以上，干燥面的粘接強(qiáng)度較潮濕面略高，粘接強(qiáng)度均大于3 MPa。

6 處理時(shí)間

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

7 結(jié)語

通過對(duì)壩體裂縫的處理，經(jīng)過近3年的運(yùn)行觀察，原裂縫壩面處無滲水，處理效果較好。