霞浦县大墘里水库大坝裂缝成因综合分析及处理方法

陈孝银

（福建省水利水电建设有限公司，福建 福州 350000）

福建省霞浦县下浒镇大墘里水库于2017 年9 月完成施工，2017 年12 月受寒潮影响气温骤降，发现在桩号0+022、0+150（廊道出口）出现两条横向裂缝。2018 年1 月13 日，组织有关专家和相关单位，对坝体裂缝产生原因、大坝安全稳定和裂缝处理方案等进行论证，一致认为坝体裂缝为温度裂缝，不影响大坝安全稳定，并提出了切实可行的处理方案。

1 工程概况

霞浦县下浒镇大墘里水库工程拦河坝型为重力坝，廊道出口底高程42.0 m，如图1 所示。溢流坝段桩号0+071～0+090.09。大坝设置2 个横向伸缩缝，位置在桩号0+044.64 和0+090.09，将大坝分成三个坝段，从左到右长度分别为47 m、46 m、99 m，如图2 所示。

在2017 年12 月27 日检查中发现大坝左岸廊道出口（桩号0+022）和大坝右岸廊道出口（桩号0+150.2）位置各有一条不规则裂缝。左岸裂缝宽度约1～2 mm，从坝顶往下游至廊道拱顶，上游侧裂缝从坝顶往下延伸至41.5 m 高程，肉眼可见。右岸裂缝宽度约2 mm，下游侧从坝顶到廊道拱顶，上下游面可见，上游面从坝顶延伸到高程42 m（廊道出口底板高程），裂缝两侧未发现错位。之前右岸坝顶裂缝微小，切割后用沥青灌缝处理，未发现上下游面裂缝，也未发现左岸裂缝。

图1 廊道出口位置横断面图

2 导致大坝裂缝的几种可能原因

1）根据现场察看和查阅相关资料，大坝按施工图和规范施工，质量合格，且大坝建基面全部落在弱风化岩面上，按照裂缝处坝体受力情况，不可能存在因基础差异性造成的不均匀沉降。一致认同本次坝体产生的裂缝为温度裂缝。

图2 大坝平面布置图

2）左、右岸产生裂缝的坝段施工恰逢夏季高温期，室外温度高，虽然避开白天高温时段选择夜间进行混凝土浇筑，但为连续施工，白天进行坝面摆石，在阳光爆晒下热量不易散发，进而加大了坝体的温度应力。

3）大坝原设计设置了3 条横缝，在桩号0+123 处由于基础地质较差，为提高基础的整体性，设计取消了0+123 处的横向分缝，使坝段长度增加，也加大了坝体的温度应力，在受寒潮影响气温骤降时，当温度应力达到一定程度便在坝体薄弱处产生裂缝。

4）从裂缝的分布情况看，现有裂缝不会对坝体稳定和安全造成不利影响，主要是坝体渗漏问题，需对裂缝进行处理。

3 处理方案

3.1 裂缝处理工序

1）沿表面裂缝（包括廊道内裂缝）走向，以裂缝为中心凿一条深度4 cm，面宽3～4 cm 的“V”型槽。根据裂缝宽度及长度的不同，沿裂缝骑缝钻孔，孔深5～6 cm，确保造孔能够连通裂缝，孔距1～2 m。

2）钻水平交叉斜孔，孔间距1～2 m，孔深按照穿过裂缝约50 cm 进行控制，确保灌浆孔穿透裂缝，角度以钻孔和裂缝相交处距坝面不小于0.5 m。钻孔完毕，用水清洗钻孔和缝面，进行压水试验。

3）凿槽和钻孔完成后用清水、高压风对裂缝进行洗缝，吹干净槽内的杂物，保证槽内无杂物、粉尘和其它影响封缝粘接的污物。清洗干净待干燥后用聚氨酯密封胶对“V”型槽进行填平封闭，然后用粘结剂固定注浆管，骑缝埋管。

4）先从骑缝孔进行裂缝表面浅层化学灌浆，用相对较低压力灌浆，封闭浅层裂缝。灌浆材料选用水溶性聚氨酯等化学材料。

5）当浅层化学灌浆结束后进行深层水泥灌浆，再沿裂缝两侧深层钻孔，穿过裂缝，间距1～2 m，两侧交错布置，同时从坝顶往下打2 个骑缝孔，对裂缝进行灌浆。灌浆应至下而上进行，用相对较高压力进行内部裂缝深层灌浆，灌浆材料选用超细水泥。

6）灌浆结束后，对裂缝上游面2 m 范围内用2 cm环氧砂浆进行基面找平，最后采用聚脲防渗涂层进行表面封闭防渗处理，聚脲涂层沿裂缝走向，中心厚度不小于4 mm，边沿厚度不小于2 mm，平均厚度3 mm。

7）裂缝处理时应在上下游侧搭设双排钢管脚手架，宽度10 m，高度至坝顶栏杆，支撑牢固，确保安全。

3.2 聚脲防渗涂层施工工序

1）基面找平：首先对大坝基面进行凿毛处理，然后用高压水枪进行清洗，涂刷聚合物砂浆界面剂，采用厚2 cm 左右的环氧砂浆沿裂缝2 m 范围对大坝表面进行找平，基面砂浆施工后养护7～10 d，方可进行聚脲涂层的施工[1]。

2）基面处理：用角磨机对基面砂浆进行打磨，打磨宽度为裂缝两边各不少于1 m，用高压水枪冲洗表面的灰尘、浮渣，待水分完全挥发后，对坝体表面局部孔洞用环氧找平腻子填补，腻子要不流淌，并且与坝体粘结良好，待腻子固化后，要求坝体表面平整、坚固、无孔洞[2]。

3）涂刷底层界面剂：底面处理后，在坝体表面涂刷专用潮湿面界面剂，涂刷厚度要求薄而均匀，无漏涂现象。

4）涂刷手刮聚脲：首先待界面剂表干（沾手不拉丝）时涂刷第一遍手刮聚脲，沿裂缝粘贴一层胎基布，间隔3～6 h 后，在前一道涂刷表干后进行下一遍涂刷，直至厚度达到设计厚度2～4 mm，涂刷总宽度为2 m，聚脲涂层厚度要均匀。聚脲刮涂遍数为4～6 遍左右，间隔时间在24 h 内可直接涂刷，否则应涂刷HM 活化剂后进行下一遍施工。

5）聚脲养护：在涂刷聚脲施工过程中，如果遭遇到大风和下雨，必须立刻停止施工，用帆布等防护材料对聚脲涂层进行遮盖保护，待雨停后，擦干净手刮聚脲涂层上的附着物。聚脲涂刷完工后，24 h 内尽量不要有水浸泡，常温养护。

建议在廊道进口采取适当的保温措施，以避免出现气温骤降时，加大坝体的内外温差，进而出现新的裂缝。

3.3 岸坝段裂缝灌浆

沿裂缝表面进行凿槽，深度4 cm，面宽3～4 cm 的“V”型槽。同时沿裂缝骑缝钻孔，孔深5～6 cm，孔距1.5 m，左、右岸裂缝各打30 个孔[3]。

2018 年1 月22 日开始打浅层化学灌浆孔，在上下游坝面及廊道拱顶，沿裂缝两侧打水平交叉斜孔，间距1.5 m，孔深1.3～1.5 m，以穿过裂缝50 cm 进行控制。左岸打35 孔，右岸打45 孔。

2018 年1 月24 日，进行缝面清洗，压水试验，预埋灌浆管等。2018 年1 月28 日，用聚氨酯密封胶对“V”型槽进行填缝封闭，表面用环氧砂浆填平。2018 年1 月30 日开始浅层化学灌浆，以封闭浅层裂缝，灌浆压力0.2～0.3 MPa，灌浆材料为水溶性聚氨酯。

2018 年2 月1 日在上游侧及坝面开始沿裂缝两侧深层钻孔，穿过裂缝，间距1～2 m，两侧交错布置，同时从坝顶往下打2 个骑缝孔，对裂缝进行灌浆。其中打检查孔各5 个，后期做为灌浆孔，打排气孔各10 个，灌浆孔左右岸分别18 个、22 个孔。2018 年2 月6 日开始进行内部裂缝深层灌浆，灌浆压力0.3～0.4 MPa，灌浆材料为超细水泥，灌浆至下而上进行。

2018 年2 月10 日灌浆结束后，对裂缝上游面2 m范围内用2 cm 环氧砂浆进行基面找平。采用聚脲防渗涂层进行表面封闭防渗处理，涂层中心厚度4 mm，边沿厚度不小于2 mm，平均厚度3 mm。

排气管、灌浆管采用Φ20 橡胶管埋设，灌浆孔堵塞段采用环氧砂浆回填，灌浆孔孔口采用堵漏王密封。

通气检查，灌浆孔和排气孔采用0.2 MPa 风压进行试气检查。

3.3.1 灌浆效果分析

1）左岸上游侧布置12 个灌浆孔，孔深2.6 m，孔径Φ42，孔与孔之间的串通性较好，纯灌时间为29∶26（h∶min），共耗水泥量为282.9 kg，纯灌量为247.77 kg。

2）坝顶面布2 孔孔深4.5 m、4 孔孔深3.2 m，孔径Φ42，灌浆孔与排气孔串通情况较好。10 个排气孔中有8 个与灌浆孔串通，具体灌浆成果统计结果具体表现为：上游侧1#、上游侧2#、上游侧3#、上游侧4#、上游侧5#、上游侧6#、上游侧7#、上游侧8#、上游侧9#、上游侧10#、上游侧11#、上游侧12#的孔径均为42 mm；孔深均为260 cm；纯灌时间分别为：1∶28、1∶14、1∶26、0∶57、1∶17、2∶04、2∶17、1∶22、0∶51、1∶48、1∶13、1∶32（h∶min）；灌入总 量 分 别 为：3.49、34.38、5.85、2.66、0.04、11.68、3.85、8.65、0、4.84、5.95、28.7（kg）；缝面纯灌分别为：2.97、34.38、5.72、2.66、0.04、5.58、2.08、5.95、0、2.24、3.25、26（kg）。坝顶1#、坝顶2#、坝顶3#、坝顶4#、坝顶5#、坝顶6#的孔径均为42 mm；孔深分别为：4.5、4.5、3.2、3.2、3.2、3.2（cm）；纯灌时间分别为：2∶43、2∶42、1∶02、1∶30、1∶29、2∶31（h∶min）；灌入总量分别为：18.9、29.6、17.6、18.4、33.1、55.3（kg）；缝面纯灌分别为：16.2、27、15、15.8、30.4、52.5（kg）。

该裂缝共布置灌浆孔18 个，排气孔10 个，共耗灌浆材料超细水泥为282.9 kg，纯灌量为247.77 kg，布置排气孔10 个，有8 个孔口出现返浆现象。从灌浆的灌入量来看，该裂缝已被灌浆材料充填。从布置10 个排气孔有8 个孔口返浆，排气孔返浆率达80%，说明排气孔返浆情况较好。

3.3.2 灌浆效果右岸裂缝分析

1）右岸上游侧布置16 个灌浆孔，孔深2.6 m，孔径Φ42，孔与孔之间的串通性较好，纯灌时间为37∶06（h∶min），共耗水泥量为442.6 kg，纯灌量为400.66 kg。

2）坝顶面布2 孔孔深4.5 m、4 孔孔深3.2 m，孔径Φ42，灌浆孔与排气孔串通情况较好。10 个排气孔中有9 个与灌浆孔串通，具体灌浆成果表现为：上游侧1#、上游侧2#、上游侧3#、上游侧4#、上游侧5#、上游侧6#、上游侧7#、上游侧8#、上游侧9#、上游侧10#、上游侧11#、上游侧12#、上游侧13#、上游侧14#、上游侧15#、上游侧16#的孔径均为42 mm；孔深均为260 cm；纯灌时间分别为：2∶28、1∶21、1∶20、1∶52、2∶17、1∶04、1∶17、1∶21、1∶02、0∶58、1∶13、1∶35、0∶55、1∶25、1∶56、2∶32（h∶min）；灌入总 量 分 别 为：56.30、24.37、15.88、22.65、22.65、20.04、11.67、13.85、18.65、18.7、3.71、15.95、0、9.56、12.79、5.98、38.7（kg）；缝面纯灌量分别为：55.72、24.37、13.73、22.65、18.04、8.57、12.14、16.95、16、2.11、13.25、0、6.86、10.19、4.28、36（kg）。坝顶1#、坝顶2#、坝顶3#、坝顶4#、坝顶5#、坝顶6#的孔径均为42 mm；孔深分别为：4.5、4.5、3.2、3.2、3.2、3.2（cm）；纯灌时间分别为：2∶13、2∶32、2∶02、1∶37、1∶20、2∶46（h:min）；灌入总量分别为：28.9、19.7、17.6、18.8、23.2、45.6（kg）；缝面纯灌量分别为：27.2、17.1、15、16.2、20.5、43.8（kg）。

该裂缝共布置灌浆孔22 个，排气孔10 个，共耗灌浆材料超细水泥442.6 kg，纯灌量440.66 kg，布置排气孔10个，有9 个孔口出现返浆现象。从灌浆的灌入量来看，该裂缝已被灌浆材料充填。布置10 个排气孔有9 个孔口返浆，排气孔返浆率达90%，说明排气孔返浆情况很好。

4 结 语

左岸裂缝纯灌时间为29∶26（h∶min），纯灌浆量为247.77 kg，排气孔返浆情况较好，浆液扩散良好，裂缝已被灌浆材料充填，达到了预期目的。右岸裂缝纯灌时间为37∶06（h∶min），纯灌浆量为440.66 kg，排气孔返浆情况很好，浆液扩散良好，裂缝已被灌浆材料充填，达到了预期目的。工程验收后，目前已进行水库蓄水试运行，未出现坝体渗漏现象。工程实践表明，通过对霞浦县大墘里水库大坝裂缝成因分析并采取科学的处理方法，收到了较好的效果, 保证了大坝的安全正常运行。