坝基灌浆盖板裂缝原因简析及处理方案

李成锦 李彦龙

摘要：本文针对水库大坝坝基灌浆盖板的裂缝处理及防范措施，阐述了针对坝基灌浆盖板裂缝处理采用的化学灌浆材料、灌浆施工工艺及灌浆后的质量检查措施。

关键词：混凝土裂缝;固结灌浆;帷幕灌浆;裂缝化学灌浆 裂缝表面闭缝

1 工程简介和术语解释

麻栗坝灌区工程属于水利部“十三五”期间172件重点水利基础设施建设项目之一，总投资约20.9亿元人民币，工程位于云南省德宏州陇川县中南部畹町河的河谷盆地陇川坝，其主要工程建筑物布置于陇川坝及周边山丘陵区，包括水源及干渠工程、支渠及配套工程，以已建成的麻栗坝大二型水库为骨干水源、以周边在建的邦外水库、蕨叶坝水库、近允水库三个小一型水库及干渠为补充水源，以东干渠、西低干渠、西高干渠三条干渠为输水干线，建设连通工程和配套支渠组成灌区工程，灌区面积35.09万亩，为中型灌区工程。云南建投第一水利水电建设有限公司承建其中第七、八标。七标建设内容为邦外和蕨叶坝水库枢纽及其干渠工程，包括两个粘土心墙风化料大坝水库、溢洪道及合计长度41.0km的干渠工程和南宛河埋石混凝土取水坝工程;八标建设内容为西低干渠配套支渠和泵站工程，包括西低10条配套支渠工程和西高干渠1#泵站、西高干渠3#泵站、章凤泵站、清平泵站、近允泵站、南宛河泵站6个泵站工程。工程于2019年2月25日正式开工建设。

2 混凝土裂缝原因及防范措施简析

水泥混凝土最不利的性能为硬化失水干缩、降温冷缩，收缩率约为3‰，当收缩应力大于混凝土抗拉强度时会导致混凝土结构裂缝。混凝土抗劈裂强度只有抗压强度的约1/15，普通硅酸盐水泥混凝土在浇筑成型后强度快速增长的前7天最易发生裂缝，随着混凝土断面尺寸的增大、环境温度变化速度及幅度的增大裂缝发生的可能性也随之增大。

混凝土加筋是最有效的防裂措施，其他还有合理设计板块大小设置变形缝，调仓浇筑设置后浇带，采用补偿收缩混凝土浇筑后浇带，优化配合比尽量少浆多骨、减少水泥用量和用水量、骨料脱水，混凝土表面保湿保温养护，大体积混凝土内部通水冷却降温，使用低热水泥等措施，需根据工程实际需要和成本分析比选择用。

邦外水库坝基灌浆的压浆盖板设计为8m宽、60cm厚的无筋素混凝土盖板，上、下游粘土填筑基面为30cm厚的素混凝土垫层，上、下游垫层河床处最宽为13m，垫层随岸坡升高逐渐收窄，板宽最大达34m。鉴于邦外水库灌浆盖板及垫层属于宽大长条形无配筋素混凝土板块且要求混凝土强度较快速增长以便灌浆填筑度汛坝体抢进度，且需尽量预防混凝土干缩、温缩应力破坏，选用分条分段错缝浇筑法，灌浆盖板和上、下游垫层条带厚薄突变处留置平行于坝轴线的自然变形缝，在坝横0+68～0+282.6直接铺筑混凝土浇筑的缓坡段采用分段错缝留置垂直与坝轴线方向的自然变形缝，混凝土接长的竖直施工缝最后成真缝。采用盖模浇筑的其他陡坡段混凝土分段接高的水平缝采用倒坡凿毛处理接缝加之盖模锚拉措施加筋最后可以做到不存在缝。与其胡乱自生裂缝，倒不如设置规整的施工变形缝以便后续处理。

3 灌浆盖板裂缝处理方法

坝基固结灌浆：对坝基采用水泥浆液选择合适的压力钻孔压注浆液排挤岩土体颗粒间空隙的气、水，增强坝基的整体性、承载力、防渗性。固结灌浆兼具接触、接缝灌浆功效。邦外水库固结灌浆设计为坝轴线上下对称设置4排分二序加密梅花形孔，排间距1.5m，孔间距3m，孔深6m，共计564孔3384m，垂直坡面钻灌。通过灌浆试验确定选用2m+4m自上而下孔口封闭分段灌浆方法，上2m段灌浆控制压力为0.2MPa，下4m段灌浆控制压力为0.3MPa。固结灌浆透水率不大于10Lu为合格。

帷幕灌浆：在坝基轴线上采用水泥浆液选择合适的压力钻孔压注浆液以形成搭接圆柱阻水防渗帷幕，需有一定的搭接宽度和厚度能绰绰有余地抵抗校核洪水位时最高水头的水力梯度破坏，帷幕底界需深入至相对隔水地层一定深度，大多水库为落底式帷幕，少部分水库为悬挂式帷幕，邦外属前者。邦外水库坝基和坝肩延长线帷幕灌浆设计为分三序加密的单排主帷幕，在左岸较松散地层▽1114.86m以上加了一排副帷幕，主、副帷幕排间距1.5m，孔间距1.5m，梅花形布置，共计333个孔8580m，垂直坡面钻灌。帷幕灌浆透水率不大于5Lu为合格

灌浆在不抬动盖板的前提下压力越大效果越好，通过灌浆试验时安装的盖板抬动装置之千分表放大测值读数界定，限值200微米。帷幕灌浆通过每单元工程的先导孔地质情况和压水试验确定帷幕底界深度。水泥灌浆正常情况下按照注入率从清至浓逐级变浆，若遇到较大的地质裂隙、破碎带、涌水等特殊情况时可越级变浓浆液灌注，并根据情况选用屏浆、待凝、断续灌注等处理措施。

盖板裂缝虽经灌浆时进行了混凝土与基岩的接触灌浆和混凝土裂缝间的接缝灌浆，但不可避免地会在蓄水后高水头作用下或已有或击穿薄弱局部发生冲蚀心墙的高压细小水流，继而会发展为流土病害，造成渗漏通道影响水库蓄水功能。坝体填筑前应对裂缝进行处理。

裂缝处理方法：由于裂缝量大面广，采用传统的骑缝凿槽浇筑补偿收缩细石混凝土法从难度、进度和效果等方面综合分析比选已不适用，选用环氧树脂灌缝胶高压灌注后骑缝涂刷环氧树脂粘接胶压盖碳纤维布进行表面闭缝处理法更适用。裂缝处理的工艺工序为：凿毛清洁盖板→磨平清洁裂缝→钻装注浆头→配制灌缝浆液→注浆待凝→配制粘接浆液→涂刷粘接浆液→剪贴碳纤维布→涂刷盖重粘接浆液

裂缝化学灌浆：先完成盖板表面的垂直水流方向的凿毛清洁工序，之后用混凝土磨光机按照宽度20cm骑缝磨平裂缝表面并以大功率吹风机吹洗干净，按间距50cm用电锤骑缝冲击钻打Φ13mm深6cm的孔插装一次性注浆头，旋紧注浆头挤压橡胶套胀粗以止浆。需完成一定量的注浆头安装后再进行配拌浆液进行注浆。宜选择低温时段最好在上午赶早进行注浆作业，避免环境高温加之所配制浆液化学反应固化发热加速凝固堵管导致注浆管和注浆机报废。配制的浆液应在45min内完成灌注，应从一条裂缝的一端顺序灌注至另一端。按照体积比为环氧树脂：固化剂=3：1的配比少量定时分批配制并拌匀灌缝浆液倒入注浆机容器，连接注浆管与注浆头，开启阀门，插电源断续开机进行泵压灌注，注浆控制压力为3MPa，注意监测注浆压力及注浆时间，超时的浆液应作废料处理。待注浆头附件30cm范围的裂缝灌满压出浆液即完成一孔注浆，顺序转入相邻的下一孔进行灌注。灌注结束后以稀释剂清洗干净注浆机和注浆管。浆液凝固后敲断注浆外露头部分。

裂缝表面封闭：裂缝表面磨平清洁后，按照体积比为环氧树脂：固化剂=3：1的配比少量定时分批配制并拌匀粘接浆液，用大毛刷按宽度20cm骑缝涂刷粘接浆液，按20cm宽度从裂缝一端顺序骑缝剪贴碳纤维布，碳纤维布的受拉经线须骑缝布置且分段搭接2cm。整条缝完成碳纤维布粘接后再在表面涂刷一层压盖粘接胶。碳纤维布选用50cm宽200g/cm2的材料为宜。

4 结语

方案报批核准后，从备料到处理完成并经过验收耗时10天，处理方便快捷，效果良好，经处理的灌浆盖板裂缝已征得业主、设计、监理单位同意不作缺陷向质监站报备。第11天已组织进行度汛坝体心墙粘土料的回填施工。该处理方案适用于类似的混凝土細微裂缝处理。

参考文献：

[1] 《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》SL62-2014

[2] 《水工建筑物化学灌浆施工规范》DLT5406-2010

[3] 《水利水电工程施工质量通病防治导则》 SL/Z690-2013