羅漢坪水庫工程鋼筋混凝土面板趾板裂紋缺陷處理

王友福 馬沛建 云南潤滇工程技術(shù)咨詢有限公司

1.工程概況

羅漢坪水庫位于綏江縣板栗鄉(xiāng)羅漢坪村，座落于金沙江一級支流大汶溪上游，距綏江縣城39km。羅漢坪水庫工程由混凝土面板堆石壩、溢洪道及輸水隧洞、引水渠及輸水干渠組成。水庫總庫容1331×104m3，灌溉面積達(dá)3.50萬畝，是一座以灌溉為主的中型水利工程，樞紐主要建筑物級別為3級，渠系建筑物及臨時建筑物為5級?；炷撩姘鍓螇雾敻叱?322.0m，壩頂寬6.0m，最大壩高69.0m。

羅漢坪水庫主壩面板及趾板在澆筑后出現(xiàn)多條裂紋，經(jīng)調(diào)查研究并量測裂紋寬度，參建各方共同分析研究，發(fā)現(xiàn)裂紋沒有貫穿，對混凝土面板及趾板不會造成大的影響，屬于質(zhì)量缺陷，處理之后進(jìn)行了質(zhì)量缺陷備案。

2.面板裂紋的調(diào)查分析

2.1 面板裂紋量測方法

采用GPS大地測量系統(tǒng)對每條縫的始端末端測量三維坐標(biāo)，并在面板施工圖上繪出具體位置。采用塞尺對每縫逐個量測縫寬，塞尺的量值范圍0.05～10mm區(qū)間，并逐個標(biāo)注于每條縫上。采用小孔洞挖鑿法量測縫深，先用紅色墨水浸滲縫隙，然后沿紅色標(biāo)記向下開鑿，至紅色全部鑿除，并目測觀察縫隙消除。再量取深度，逐個標(biāo)注于每條縫上。

2.2 現(xiàn)場量測

羅漢坪水庫混凝土面板出現(xiàn)裂縫，裂縫共53 條，裂縫寬度為0.12～0.35mm，長度為1～12m，表面貫穿17條，無內(nèi)部貫穿裂縫。

羅漢坪水庫趾板混凝土出現(xiàn)裂縫，裂縫共21 條，裂縫寬度為0.18～0.35mm，長度為0.5～4.0m，無表面及內(nèi)部貫穿裂縫。

3.裂紋產(chǎn)生的主要原因

混凝土在硬化過程中，溫度梯度變化過大及干縮等因素產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過了面板的極限承受力，容易產(chǎn)生面板裂縫；在施工期間由于混凝土干縮和溫度應(yīng)力同樣容易產(chǎn)生面板裂縫。這兩種因素引起的面板收縮可分為兩類：不均勻收縮往往是上表面表現(xiàn)為收縮，下表面或中部呈現(xiàn)伸長，這種不均勻收縮會在上表面引起拉應(yīng)力，而內(nèi)部或下表面引起壓應(yīng)力，因此只會引起表面裂縫。從面板混凝土的受力特性和施工期間的開裂現(xiàn)狀來看，由于混凝土干縮及溫度應(yīng)力引起的不均勻收縮只會產(chǎn)生面板表面裂縫，導(dǎo)致面板早期細(xì)小裂縫的產(chǎn)生。

施工過程中還有施工工藝及現(xiàn)場質(zhì)量控制方面的原因，比如：（1）人工砂受母材強(qiáng)度及加工設(shè)備的影響，加工出來的成品細(xì)顆較少，細(xì)度模數(shù)較大，通過摻加粉煤灰處理后灰水比增加；（2）混凝土攪拌質(zhì)量不均勻，混凝土塌落度不穩(wěn)定；（3）養(yǎng)護(hù)不到位；（4）表面溫度筋施工過程中保護(hù)不到位而塌陷；（5）壩體后期微小沉降等。

4.對工程的安全性、使用功能和運(yùn)用影響分析

面板裂縫大部分出現(xiàn)在一期面板上，即1290.000m高程以下，且大部分在鋪蓋回填高程1276.000m以下（鋪蓋回填高程以下共37條），裂縫最大寬度為0.12～0.35mm；趾板建在完整基巖上，在以后的運(yùn)行過程中變形非常小，故采取“內(nèi)填外堵、多層設(shè)防、復(fù)合防水”多重措施相結(jié)合的方法后，裂紋處理對工程安全、使用功能及投資影響較小。

5.面板裂紋外理方法

采用“內(nèi)填外堵、多層設(shè)防、復(fù)合防水”多重措施相結(jié)合的方案處理。對于縫寬＜0.20mm的裂縫，采用防滲蓋片進(jìn)行表面粘貼封閉處理。對于縫寬≥0.20mm的裂縫，先采用水溶性聚氨酯進(jìn)行化學(xué)灌漿，后用彈性環(huán)氧砂漿嵌槽，再用防滲蓋片進(jìn)行表面粘貼封閉處理。對于貫穿面板周邊縫或垂直縫的裂縫，其表面粘貼封閉防滲蓋片與周邊縫或垂直縫聯(lián)接緊密，形成完整的防滲體系。對于不貫穿面板周邊縫或垂直縫的裂縫，其表面向裂縫兩端頭各延伸0.5m、同時做好端頭封邊處理。

（1）縫面鑿槽：縫寬＞20～30mm的裂縫，由人工沿裂縫鑿成梯形槽，槽深20～30mm、寬30mm，鑿好后用清水沖洗干凈，注意不能在縫面上留下油污、灰塵等。細(xì)微裂縫不再鑿槽，直接用環(huán)氧樹脂封縫。

（2）鉆孔：用電錘沿裂縫兩側(cè)進(jìn)行鉆孔，鉆頭直徑為14mm，鉆孔角度宜≤45°，鉆孔深度≤結(jié)構(gòu)厚度的2/3，鉆孔必須穿過裂縫。因縫寬較小，鉆孔間距為0.2～0.3m。

（3）洗縫：用壓縮空氣將縫內(nèi)粉塵清洗干凈。

（4）埋嘴：在鉆好的灌漿孔內(nèi)安裝灌漿嘴（或稱為灌漿針頭），并用專用（內(nèi)六角)扳手?jǐn)Q緊，使灌漿嘴周圍與鉆孔之間無空隙，從而達(dá)到不漏水、漏漿的效果。

（5）封縫：在清洗好的裂縫表面先涂一層環(huán)氧基液，再用砂漿或水泥基防水材料進(jìn)行灌漿縫及灌漿口的封縫，封口處理。涂一層環(huán)氧基液后再填埋砂漿，并將砂漿逐層夯搗密實。為加速施工進(jìn)度，可在砂漿中摻加少許速凝劑，比如水玻璃加快砂漿凝結(jié)。

（6）通水（氣）檢查：封縫待凝后必須對處理后的裂縫進(jìn)行通氣檢查，氣壓以0.1MPa為宜，通氣時仔細(xì)檢查縫面，查看有無漏氣部位，確保后續(xù)灌漿順利進(jìn)行。

（7）灌漿：使用高壓灌漿機(jī)向灌漿孔內(nèi)灌入化學(xué)灌漿材料，灌漿應(yīng)從一端開始，按照單孔逐一連續(xù)進(jìn)行。單孔灌漿時采用0.15MPa的壓力，在此壓力下連續(xù)灌漿，直至灌漿孔停止吸漿，再繼續(xù)灌注2min即可結(jié)束本孔灌漿，依此改注相鄰灌漿孔，直至灌完所有孔。

（8）拆嘴：所有灌漿孔灌漿完畢后，依次確認(rèn)不漏即可用角磨機(jī)切除外露的灌漿嘴。清理干凈溢漏且已固化的漿液。

（9）封口：灌漿嘴切除后用砂漿進(jìn)行灌漿口的修補(bǔ)、封口處理。

此外，施工中采用單液型NY-669親水型聚胺脂，它可與水反應(yīng)，可制得高強(qiáng)度固結(jié)體，其封堵壓力大，與混凝土等材料粘接力大。灌注的漿液與水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后，會產(chǎn)生緩慢膨脹及持續(xù)壓力，可以使?jié){液滲透至任何細(xì)微裂縫，達(dá)到完全止水的功能。在潮濕狀態(tài)下，注漿液與混凝土的粘接力非常優(yōu)越，在裂縫內(nèi)硬化后因其優(yōu)越的粘接性與彈性，不會因構(gòu)筑物的變形而引起再次滲漏水的現(xiàn)象。

6.處理結(jié)果

在施工過程中，因氣候及其他原因使工程個別部位或局部發(fā)生達(dá)不到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計要求（但不影響使用），且未能及時進(jìn)行處理的工程質(zhì)量缺陷問題（質(zhì)量評定仍定為合格），應(yīng)該按照行業(yè)質(zhì)量評定及驗收要求對工程質(zhì)量缺陷備案形式進(jìn)行記錄備案。發(fā)現(xiàn)裂紋后，施工單位應(yīng)該第一時間記錄并報告監(jiān)理單位，由監(jiān)理單位組織參建的建設(shè)、施工及設(shè)計等單位現(xiàn)場查看、測量，有必要時按照缺陷情況制定有效的方案處理，檢測并驗收。然后由監(jiān)理單位按照內(nèi)容準(zhǔn)確、真實、完整的原則組織填寫質(zhì)量缺陷備案表，工程各參建單位代表應(yīng)按照要求在質(zhì)量缺陷備案表上簽字。質(zhì)量缺陷備案表及時報相應(yīng)的工程質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)備案，工程竣工驗收時提交歷次質(zhì)量缺陷備案資料。經(jīng)多年的正常運(yùn)行觀察現(xiàn)場查驗工程運(yùn)行情況良好。說明采用“內(nèi)填外堵、多層設(shè)防、復(fù)合防水”多重措施相結(jié)合的方案可行，取得了明顯效果，此方法在處理類似的工程問題時值得推廣。

7.結(jié)束語

混凝土面板堆石壩具有降低工程造價、對壩基地質(zhì)要求不高、大壩穩(wěn)定性好、不易潰壩等特點(diǎn)。隨著水利工程施工技術(shù)的進(jìn)步，灌漿技術(shù)的提高，混凝土面板堆石壩逐步向著更高、更大的壩型發(fā)展。已建成的許多混凝土面板堆石壩工程的面板都會有裂縫產(chǎn)生，這種情況與面板混凝土自身特性和面板所處的環(huán)境以及工作條件有關(guān)。面板裂縫的處置方法正確與否是確保面板堆石壩工程質(zhì)量的關(guān)鍵之一。雖然小于0.20mm以下的表面裂縫或貫穿裂縫經(jīng)修補(bǔ)后并不影響工程正常防滲功能，但會影響工程的耐久性及觀感。因此，有效優(yōu)化面板混凝土設(shè)計與施工，以便減少裂縫的產(chǎn)生，如何恰當(dāng)處理已產(chǎn)生的裂縫，對水利樞紐工程的面板混凝土設(shè)計和施工有著重要的指導(dǎo)和借鑒意義。