镜泊湖水库大坝表面裂缝的处理工艺

马景胜

(牡丹江市水务科学研究院，黑龙江 牡丹江157000)

1 工程概况

镜泊湖水库位于黑龙江省牡丹江市境内的松花江支流牡丹江中上游河段，距牡丹江市约110 km。水库控制流域面积11 820 km2，占牡丹江流域的31%，多年平均流量31.38 ×108m3，多年平均入库流量100 m3/s 。

2006年11月起对镜泊湖水库进行了除险加固。工程建设的主要建设内容为:

1)混凝土挡水坝加高加固(186 m)。

2)混凝土溢流坝加固(1 532 m)。

3)混凝土盖板土石混合溢流坝加固(1 035 m)。

4)在挡水坝段新建泄水闸;坝体固结灌浆和帷幕灌浆。

截止到2008年7月，挡水坝工程、泄水闸工程、混凝土溢流坝工程、土石混合溢流坝工程及基础灌浆工程等主体工程已全部完成，完成总工程量20.26万m3，其 中 土 石 方15.73万m3，混 凝 土 方4.53万m3，帷 幕 灌 浆11 900 m，固 结 灌 浆 进尺5 000 m。

挡水坝、溢流坝混凝土浇筑时间在2007年6—7月，施工期间和工程完工后，挡水坝、溢流坝段局部出现不同程度裂缝，为确保工程质量，彻底消除工程安全隐患对镜泊湖除险加固工程挡水坝段和溢流坝段混凝土裂缝进行检查、成因分析和裂缝处理工艺设计。

2 裂缝检查及成因分析

混凝土挡水坝和溢流坝属大体积混凝土结构，引起裂缝的主要原因是水泥水化热大量积聚，使混凝土出现早期温升和降温现象，由此形成的温度收缩应力是导致混凝土产生裂缝的主要原因。应着重从坝体约束程度、设计构造、混凝土生产和施工方面查找原因［1］。初步分析推测可能导致混凝土产生裂缝的主要原因有以下3个方面:

2.1 设计方面

坝体分缝平均为15 m，对玄武岩基础和保留原有混凝土的强约束结构来看可能偏长;分段分层浇筑体积可能偏长。

2.2 混凝土材料方面

产生裂缝的标段均采用泵送混凝土，水灰较大，砂率偏小，易引起混凝土表面干缩缝。

2.3 施工养护方面

施工期天气炎热，昼夜温差大，泵送混凝土水灰比较大，水化热偏高。混凝土浇注后保养的时间和质量，都对混凝土裂缝的形成有影响［2］。

3 裂缝处理工艺设计

3.1 处理方法

3.1.1 贯通性裂缝处理

贯通性裂缝宜采用表面坎缝、内部灌浆充填的方式进行处理，表面坎缝材料应采用脆性低且能适应拉伸的SB—R 砂浆材料，SB—R 砂浆强度30 ～50 MPa;抗折强度6.0 ～9.0 MPa ;抗拉强度2.5 ～4.0 MPa(8 字模)。

灌浆材料采用HW、LW 灌浆料，以LW 灌浆料为主，该材料对混凝土裂缝具有很好的充填密封作用，浆材固结体拉伸变形达150% ～300% ;固结体本身有遇水膨胀的功能，能起到对裂缝持久密封的作用［3］。

其处理工艺过程如下:

切缝、凿毛→钻孔、布嘴→清缝、洗缝→涂底胶、坎缝→灌浆→拆除灌浆嘴→封堵、表面修饰

1)切缝、凿毛:沿缝切割并凿出宽10 cm、深8 ～10 cm的V 型槽，凿出的新混凝土界面要求顺直、平整。

2)钻孔、布嘴:骑缝或沿缝两侧以50 ～80 cm的间距钻孔，埋设灌浆嘴，灌浆孔直径两种，粗孔直径20 ～30 mm(深层灌浆)，细孔直径15 mm(浅层灌浆)。

3)清缝、洗缝:用高压风清洗缝表面浮渣及缝隙内的残余物，并判断、记录裂缝的联通性。

4)涂底胶、坎缝:在V 型槽混凝土界面涂刷SB—JM 胶，涂刷要求均匀、连续;然后再V 型槽填充SB—R 砂浆，压实、抹平。

5)灌浆:采用HW、LW 灌浆料灌浆，以LW 灌浆料为主，视环境温度、裂隙开度调整适宜黏度;压力控制在0.2 MPa ～0.5 MPa 。

灌浆顺序由下而上，当邻孔出现纯浆液后，关闭灌浆嘴，继续灌浆，当所有邻孔都出浆后，停止灌浆。

6)拆除灌浆嘴、封堵、表面修饰:当浆液固化后，拆除灌浆嘴，封堵灌浆孔;进行边缘、表面修饰，为使堰面色调尽可能保持一致，可考虑喷涂聚合物砂浆进行遮盖和过渡，即可起到表面修饰作用，又可发挥表面防护功能［3］。

3.1.2 表面收缩缝和沉降收缩缝处理

这些裂缝其开度在0.5 ～2.5 mm，其深度估计约3 ～5 cm，其分布比较集中，主要分布在坝轴线两侧50 ～80 cm。处理方式采用表面封闭、补强方式进行。

其过程如下:

凿毛处理→界面处理→表面填充补强→表面修饰

1)凿毛处理:在裂缝较集中区域，表面凿毛，凿除深度1.5 ～2.0 cm，裂缝开度较大的可凿至3.0 cm，区域边缘用切割机切割，深度＞1.5 cm。

2)界面处理:用高压风或高压水枪，清洗表面浮渣、浮灰。

3)表面填充补强:涂刷SB—JM 胶，填充砂浆，压实、抹平。

4)表面修饰。同上。

3.2 处理方式的选择

3.2.1 挡水坝

该段采取2 种方式对表面进行处理:

1)采用高性能砂浆进行裂缝表面坎缝处理:切缝、凿毛→钻孔、布嘴→清缝、洗缝→涂底胶、坎缝→灌浆→拆除灌浆嘴→封堵、表面修饰;

2)采用碳纤维增强布对处理的裂缝表面进行封闭增强处理，该工艺可以进一步提高建筑物的外观质量，减少混凝土凿除量。工艺过程如下:切缝、凿毛→钻孔、布嘴→清缝、洗缝→涂底胶、纤维布黏贴→涂胶、覆盖保护层→灌浆→拆除→表面修饰。(注:该工艺较高性能砂浆裂缝表面坎缝处理工程造价增加20%左右)

3.2.2 溢流坝

针对裂缝具体类型进行施工处理。

1)迎水面裂缝采取表面坎缝浅层灌浆处理。

2)背水面裂缝采取表面坎缝封闭处理。

3)表面收缩裂缝、沉降裂缝考虑面积比较集中，采取表面封闭补强处理。

4 裂缝处理效果

裂缝处理施工委托专业水电基础处理队伍施工，对出现各种不同形式的裂缝及时采用化学灌浆法等一些快速有效、方法简便、施工方便的方法修复加固，取得了较好效果。

［1］黄彬，刘海博. 混凝土大坝裂缝成因分析与防治措施综述［J］. 山西建筑，2008，34(32):358 －359.

［2］张锡祥. 混凝土大坝水平裂缝的原因及其控制的初步分析计算［J］. 人民长江，1980(04):42 －47.

［3］胡英娜，李丽波. 中小型土坝裂缝原因及处理措施［J］.黑龙江水利科技，2012，40(02):329 －330.