混凝土大坝层间结合面缺陷处理设计

戴 伟

（安徽省水利水电勘测设计院 合肥 230022）

1 工程概况

1.1 工程简介

月潭水库地处新安江主源率水河中游，坝址位于安徽省黄山市休宁县海阳镇首村下琳溪组下游约500m，控制率水河流域面积908km2。是一座以防洪为主，结合城镇供水和发电，兼顾灌溉等综合利用的大（2）型水利枢纽工程。工程枢纽主要由混凝土重力坝、泄洪底孔、泄洪中孔、泄洪表孔、供水及生态放水管、发电引水管道、发电厂房及升压开关站、鱼道等建筑物组成。

1.2 拦河坝简介

拦河坝坝型为混凝土重力坝，坝轴线垂直主河道，坝轴线N80°32′32.6″E。左右岸非溢流段、溢流段、发电引水坝段坝块呈一字型布置。坝基高程137.0m，坝顶高程为173.6m，防浪墙顶高程174.8m，最大坝高36.6m。坝顶长214.0m，坝顶宽7.0m，共分为11 个坝块。其中右岸①坝块及左岸⑨～⑪坝块为非溢流段。河床段②～⑥坝块布置泄洪建筑物，其中⑥坝块导流边墩左侧布置供水及生态放水管。⑦、⑧坝块布置发电引水管道。

2 缺陷处理设计

2.1 现场检查情况

在7 号坝块浇筑至156.0m 高程后，检查发现：⑥坝块在157.5m 高程层间结合不良，左侧、上下游面肉眼可见薄层充填，局部裂缝。后沿封面取芯检查，下游面2 孔，左侧5 孔，7 孔芯样均沿施工缝面脱开，无胶结。

由于取芯设备仅能取出40cm 长芯样，不能反映整个施工缝的结合情况，在170.0m 高程垂直钻孔检查，共布置3 孔，钻至157.0m 高程。

压水压力0.3MPa 左右，检查发现157.5m、160.5m、163.5m 层面均存在不同渗流，由以157.5m高程层面缝较大，渗水长度约4m。压水试验检查情况见表1。

坝体混凝土平均透水率达到2.13Lu，层间渗漏严重。

2.2 原因分析

施工缝在施工过程中出现的问题主要表现为以下几种现象：施工缝处混凝土骨料集中，混凝土疏松，新旧混凝土接茬明显，沿缝隙处渗漏水等，引发主要和较常见的质量问题。

表1 压水试验检查表

（1）冲、凿毛不足，局部有灰浆、乳皮等。

（2）缝面残渣冲洗不干净，使得新旧混凝土结合不牢。

（3）浇筑上层混凝土时，没有或漏铺接缝砂浆，或接缝砂浆初凝或冻伤，失效。上下层混凝土不能牢固黏结。

（4）下料方法不当，骨料集中于施工缝处。

（5）混凝土振捣不密实、漏振。

（6）下层混凝土间隙时间过长，养护和保护不到位，表面形成一层碳化层。

总之，水平施工缝的层间结合不良，破坏了大坝的整体性，降低了大混凝土抗剪、抗拉强度，影响大坝稳定；同时产生层间渗漏，抬高了层面扬压力；渗漏导致下游面将析出钙化，影响坝体耐久性；需进行处理。

2.3 处理方案

根据大坝结构特点及缺陷检查情况，需要对各层面进行补强和防渗处理：（1）补强，目的是提高混凝土不良结合面的粘结强度，恢复坝体的整体性。（2）防渗，封闭混凝土不良结合面的渗漏通道，保证坝体混凝土的防渗性能及耐久性。

2.3.1 补强措施

层间缝结合不良的补强只能采取从170.0m 仓面钻孔灌浆的方式，穿越各个浇筑层面分段接触灌浆，见图1。灌浆材料可选超细水泥或改性环氧。改性环氧价格较高，施工工艺复杂，要求基面干燥，不适合大面积灌浆。故⑥坝块层间缝采用超细水泥进行补强灌浆，超细水泥选用U·P-Ⅱ，52.5，执行规范《超细硅酸盐水泥》（GBT 35161-2017）。灌浆布孔采用正方形布孔间排距大约1.5m。

灌浆压力初选0.3～0.5MPa，在可能的情况下尽量加大灌浆压力。浆液水灰比采用2、1、0.6 三级；灌浆遵循从边缘向中部推进分序施工的原则，分4序，共46 孔，灌后进行压水试验检查，检查孔数为5%，合格标准为0.5Lu。

图1 补强灌浆布孔图

超细水泥的灌浆施工参照《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL 62-2014）执行。

2.3.2 防渗措施

层间边缘灌浆压力不高，浆液充填不到，依然存在渗流通道，需进行处理。可采用水溶性聚氨酯灌浆或涂刷XPEX（赛柏斯）进行处理。聚氨酯灌浆效果更直接，能经蓄水初期的考验。赛柏斯渗透作用是一个持续的过程，防渗效果也是逐渐增强的一个过程。蓄水初期效果不明显。故⑥坝块层间缝防渗处理采用水溶性聚氨酯灌浆。

沿裂缝两侧进行钻孔，钻头直径与注浆嘴（止水针头）直径一致，钻孔角度宜≤45°，钻孔深度≤结构厚度的 2/3，钻孔必须穿过裂缝。钻孔间距为20～30cm。

用高压清洗机以 6MPa 的压力向灌浆嘴内注入洁净水，观察出水点情况，并将缝内粉尘清洗干净。将洗缝时出现渗水的裂缝表面用水泥基防水材料进行封闭处理，目的是在灌化学浆时不跑浆。

使用高压灌浆机向灌浆孔内灌注化学灌浆料，灌浆压力0.5MPa，并尽量提高。立面灌浆顺序为由下向上；平面可从一端开始，单孔逐一连续进行。当相邻孔开始出浆后，保持压力 3～5min，即可停止本孔灌浆，改注相邻灌浆孔。

用水泥基防水材料进行灌浆口的修补、封口处理。用单组份 PA 防水胶将化灌部分涂三遍（底涂、中涂、面涂）宽度 10～20cm，两端各长出 20～30cm。

2.4 处理效果评估

缺陷处理施灌后，对46 个灌浆孔按检查孔数不小于5%进行了压水试验检查，压水压力为0.5～1.0MPa，逐级升压，单孔持续时间不小于0.5h，各检查孔透水率均小于0.5Lu，施灌处理措施达到了预想的效果。

3 结语

（1）该工程层间结合面缺陷处理，指导思想明确，采用的工程技术措施合理经济，对类似工程具有一定借鉴作用。

（2）混凝土坝层间结合面处理是施工质量控制的重要一环，层间结合面处理不好将严重影响大坝整体性及耐久性。施工过程中应严守质量要求，防患于未然■