木斯千水库面板堆石坝趾板裂缝成因分析及处理措施

(1.遵义市水利工程建设质量安全服务站，贵州 遵义 563000；2.贵州水利实业有限公司，贵州 贵阳 550002)

1 工程概况

木斯千水库位于贵州省遵义市播州区铁厂镇瓮岩溪中下游，属于长江流域乌江水系。水库工程由面板堆石坝、右岸岸边开敞式溢洪道和左岸放空取水隧洞(与导流洞共用)组成。总库容162万m3，最大坝高40.0m，坝顶高程915.00m，坝顶长150.5m。

木斯千水库大坝趾板建于弱风化岩基上，左岸趾板自高程882.90m以下至河床(高程875.00m)和右岸趾板自高程882.90m以下至河床为趾板段，厚0.5m、宽4.0m；左岸高程914.00～882.90m为高趾墙段，顶宽6.0～4.0m、底宽9.36～5.28m、厚2.1～4.7m；右岸高程914.00～880.90m为高趾墙段，顶宽4.0m、底宽5.03～4.0m、厚1.2～4.3m。

趾板采用外购C25W8F100混凝土，左岸高程882.90m处于高趾墙与趾板连接处设永久伸缩缝，右岸高程906.90m处于趾板与溢洪道连接墙处设永久伸缩缝。其余部位未设缝，分块浇筑的接缝按施工缝处理。

趾板浇筑于2015年3月25日开始，2015年5月27日完成；面板混凝土浇筑于2015年12月17日开始，2016年1月6日完成；面板浇筑前再次对趾板进行全面检查，未发现裂缝。浇筑完成后进行土工布覆盖和长期不间断洒水养护。

2 趾板裂缝检查情况

2016年3月18日，参建各方采用GTJ-F210裂缝宽度检测仪和GTJ-FSY裂缝深度检测仪对趾板和面板进行全面检查，趾板混凝土发现16条裂缝，其中宽度不大于0.2mm的裂缝1条，长0.7m，呈细小波纹状，判断为表层温度裂缝；宽度大于0.2mm的裂缝15条，总长86.43m，总体呈垂直周边缝发展，均处于两岸高趾墙位置，判断为贯穿性裂缝；面板未发现裂缝。具体检查情况见图1。

图1 大坝趾板裂缝平面简图

3 趾板裂缝成因分析

3.1 趾板基础开挖影响分析

趾板基础采用CAT320B挖掘机凿打至弱风化岩层，出露地层为二叠系下统栖霞组浅灰色、灰白色中至厚层灰岩，未发现人为造成的基础裂隙。

3.2 趾板基础地质缺陷处理分析

受大坝坝轴线下游横贯左右岸坡的区域性断层影响，在高程881.00m附近斜跨左右岸趾板处发育一条构造性溶槽(f1)，跨趾板处溶槽表面宽0.6～1.1m，溶槽内为泥夹石充填物。按照设计要求将溶槽挖深至1.5倍溶槽宽度以上后布设骑缝钢筋，再回填C25混凝土封闭，缺陷处理满足设计要求。

3.3 基础灌浆抬动情况分析

按照设计布设基础锚筋作为架立筋与趾板混凝土结构钢筋连接；除高趾墙范围外，厚度1.0m以下的趾板未发现裂缝，且在灌浆试验时采用混凝土抬动装置进行监测，故排除灌浆压力过大致使混凝土产生裂缝的情况。

3.4 趾板混凝土施工质量分析

设计采用自拌混凝土，由于趾板混凝土施工期交通洞未贯通，自采料场加工骨料无法运输至大坝上游右岸混凝土拌和站，因此采购距工程地点46km的某正规厂家生产的商品混凝土，经搅拌运输车运至工地现场泵送入仓，并避开雨天施工，排除因降雨影响导致混凝土坍落度变幅较大的情况；浇筑过程每道工序均有专人负责检测气温、混凝土坍落度和混凝土入仓温度等各项指标，监理实行全过程旁站监督；钢筋母材及焊接件取样组数和送检成果满足要求；混凝土抗压、抗冻、抗渗试块取样组数和送检成果满足要求。

为保证混凝土的和易性和流动性，外购商品混凝土水胶比为0.48，较一般水工结构偏小，导致内部水化热偏大，特别是在2016年初低温季节，高趾墙大体积混凝土内外温差加大、内外散热不均，从而产生较大温度应力诱发裂缝；而且两岸趾墙较高导致侧面混凝土洒水养护不能全覆盖，水化热散发不畅，加剧了裂缝的发展。

3.5 趾板裂缝产生原因结论

可以推断产生趾板裂缝的主要原因是高趾墙部位大体积混凝土水化热作用导致结构内外温差较大、内外散热不均而产生较大温度应力，形成温度裂缝；此外，使用水胶比偏小的外购商品混凝土也加剧了裂缝的产生和发展。

4 趾板裂缝处理

综合上述分析可知，趾板裂缝一般情况下不会影响该工程的整体结构安全和渗流安全，但为了确保工程的长期运行安全，必须对裂缝进行针对性处理。

结合实际情况，对16条裂缝均采取低压化学灌浆结合表面封闭的修补处理措施。化学灌浆浆材选用SK-E环氧树脂灌浆材料，封闭材料采用SK涂刷型盖板及YEC高韧环氧防护涂层。

低压化学灌浆施工工艺为：缝面打磨→冲洗→裂缝描述→钻孔埋管→封缝→压风检查→灌浆→注浆管清除→压水试验质量检查。

表面封闭施工工艺为：缝面打磨→基面清洗→涂刷潮湿型界面剂→沿裂缝分2～3次涂刷5cm宽、2mm厚的SK涂刷型盖板(中间加贴胎基布)→分两次涂刷YEC高韧环氧防护涂层(中间加贴纤维布)，涂层厚度3mm→养护。

低压化学灌浆时段为2016年3月13—23日，并于4月21日进行逐缝单点法压水试验检查，透水率均小于0.1Lu，随即进行表面封闭处理。具体化学灌浆情况及灌浆后单点法压水试验成果见表1。

本工程于2016年9月8日下闸蓄水，经蓄水试运行2年，大坝下游未见渗水点，坝体埋设的渗压计观测数据正常，水库运行工况正常，表明裂缝处理效果较好。

表1 化学灌浆及灌浆后单点法压水试验成果

5 结 语

面板堆石坝趾板裂缝成因较为复杂，与坝区地质条件及地质缺陷处理、施工时段外界气温及降雨情况、水胶比、水泥用量、原材料及混凝土中间产品质量、浇筑质量、养护是否到位等紧密相关，裂缝发生后的处理也较为费工费时。本文在裂缝成因、性状分析的基础上，对木斯千水库面板堆石坝趾板裂缝进行了成功的修补处理，并经受了2年多的高水位运行检验，可为类似工程提供借鉴。