红星水库大坝面板裂缝成因分析及处理措施

夏淑容，李小磊

(重庆市水利电力建筑勘测设计研究院，重庆 401120)

1 工程概况

红星水利工程是一座以城乡供水为主，兼农业灌溉等综合效益的中型水利工程。大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高46.50 m，水库总库容1080万m3，正常库容964万m3，死库容121万m3，调节库容843万m3。总灌溉面积约为806.66 hm2，场镇供水人口6.18万人，灌区内农村人饮1.34万人，牲畜16.83万头，水库多年平均可供水量为1179万m3。工程由大坝枢纽、灌区输水建筑物两部分组成。大坝枢纽由挡水建筑物、泄水建筑物、取水建筑物和生态放水建筑物等组成。

2 面板裂缝监测情况

大坝面板于2016年5月16日结束，面板浇筑后及时进行毡布覆盖及喷水养护，2016年9月19日全面揭开毡布后，对混凝土表面用裂缝检查仪进行检查，先后共发现面板裂缝52条，其中，最小缝宽0.2 mm，最大缝宽1 mm，总长600.85 m。

3 裂缝成因分析

红星水库面板坝堆石体填筑完成后，至今一直对坝体沉降进行监测，目前坝体总沉降82.5 mm，远小于设计允许沉降量0.3 m。因此，基本可排除坝体整体沉降导致的结构性裂缝。经参建各方对施工各环节的分析，导致面板裂缝的成因主要有以下几点：

(1)面板混凝土采用商品混凝土，由于运距较远，为保证和易性，混凝土的塌落度值较大，容易导致收缩产生裂缝。

(2)混凝土浇筑完成后尽管在坝顶设有花管通水养护，但由于坝体较高，同时养护期间气温较高，水基本无法到达面板下部，导致面板下部养护情况较差，导致面板裂缝多集中在面板中下部。

(3)由于面板浇筑时间持续到5月份，混凝土入仓时气温较高，对面板裂缝形成有较大影响。

(4)大坝填筑时，挤压边墙附近碾压施工不合理，施工方未按设计要求采用小碾进行碾压，导致挤压边墙局部変形，同时三油两砂施工不完善，导致局部破坏，不能较好的分隔挤压边墙和面板，局部应力集中，导致面板开裂[1]。

4 裂缝处理措施

4.1 裂缝处理时间

建议在气温相对较低的时段内处理裂缝，此时混凝土的收缩与裂缝开度都将达到最大，能有效保证裂缝处理效果[2]。

4.2 裂缝处理步骤

(1)对面板上存在的裂缝做全面检查，并予以编录，具体应包含以下内容：裂缝总数、所处块位、高程坐标和裂缝三维，即长、宽与深度大小，以此形成可靠依据为处理提供参考。

(2)判断裂缝成因，同时确定其所属类别，如施工缝、温度缝或结构缝。同时，为了保证裂缝成因判断结果准确性，还需进一步加强变形观测。

(3)研究裂缝的存在对建筑物可能造成的所有危害，明确裂缝处理要求。

(4)以裂缝具体情况为依据，确定可行的裂缝处理实施方案。

(5)裂缝处理完毕后对处理效果进行检查，需由四方共同完成，至符合要求为止。

(6)整理并归档保存裂缝处理过程中形成的记录[3]。

4.3 处理标准与基本要求

(1)裂缝的分类。对裂缝进行分类时，主要按照下列标准：缝宽在0.2 mm以内时，属Ⅰ类缝；缝宽超过0.2 mm时，为Ⅱ类缝。

(2)基本要求。防渗堵漏，在裂缝中进行化学灌浆后，使其充填密实，要求充填物必须具有良好的抗老化及抗渗漏性能，以避免水汽等对钢筋造成锈蚀，达到安全运行与经久耐用的目标。

补强加固，在裂缝表面的浆液完全固化之后，要和两侧混凝土紧密粘结，以恢复结构整体性。此外，所用封闭材料要有和面板相同或相近的颜色，以达到整体美观的效果。

4.4 裂缝处理方案

Ⅰ类缝：采用涂刷水泥基渗透结晶材料及液体橡胶进行表面封闭处理。

Ⅱ类缝：采用“缝内化学灌浆+表面粘贴封闭”处理方案。表面粘贴封闭处理暂定采用涂刷液体橡胶及水泥基渗透结晶材料的方式[4]。

(1)化学灌浆。化学灌浆处理裂缝施工如图1所示。裂缝检查完毕后对缝面进行处理，清除油污与浮渣，打磨处理后冲洗。以环氧胶泥为粘贴剂，骑缝间距20～30 cm贴化学灌浆专用嘴，粘贴处用甲苯反复擦洗，压、出浆嘴的布置可参照图2。灌浆嘴贴牢后进行封缝，期间防止灌浆嘴位移。封缝24 h后试气检查，确认缝面是否封闭，以及和灌浆嘴是否畅通。随后进行缝面与畅通性检查。检查确认无误后开始灌浆，灌浆压力按从小到大进行控制，缓慢升高灌浆压力。在对水平缝进行灌浆处理时，应安排专人负责检查裂缝实际张开度，如果张开度达到100 μm以上，则应立即停止灌浆，同时做好相关记录。灌浆采用同步多点的方法进行，即先从1号、3号、5号、7号和9号灌浆嘴实施进浆。在各出浆嘴所出泥浆颜色保持正常，同时灌浆时间超过30 min，压力恒定，不再下降时再灌2号、4号、6号、8号与10号。以这样的方式循环往复，各灌浆嘴的实际灌浆时间应达到30 min以上。如果敞开嘴出现溢浆，则当进浆嘴实际灌浆时间未达到30 min时，对溢浆嘴进行临时扎闭，直至达到30 min以上；如果敞开嘴发生溢浆时进浆嘴已连续灌浆超过30 min，则可将灌浆管换到溢浆嘴。

图1 化学灌浆处理裂缝施工

图2 压、出浆嘴布置

(2)表面粘贴封闭。在有裂缝的表面均匀涂刷水泥基渗透结晶材料，裂缝两侧、两端各延伸涂刷50 cm。需注意，涂刷前应对表面做以下处理：高压水冲洗，去除浮浆和油污，直到表面微毛，再洒水润湿，切勿使用酸液清洗。当表面微毛、潮湿且洁净时方可进行涂刷[5]。

水泥基渗透结晶材料涂刷完毕，同时满足进行下一道施工的基本要求时，在裂缝两侧各向外15 cm的区域内，涂刷液体橡胶，沿裂缝走向不断向前。在涂有液体橡胶的两侧使用适合的材料进行加固。

5 结 语

通过红星水库面板成因分析及处理措施总结出：

(1)严格控制坝体各区域填筑质量，尤其控制好挤压边墙施工及附近堆石体碾压。

(2)由于运距及运输过程中的各种突发状况，应尽量避免采用商品混凝土，即使无法避免采用商品混凝土，也应做好混凝土各项指标控制。

(3)加强混凝土后期养护。

(4)面板裂缝形成后，应及时进行跟踪监测，待条件成熟时，及时对裂缝进行处理。