某水库工程坝体裂缝处理方案

熊鹭　沈鑫

摘 要：某水库大坝设计方案采用4条横缝。由于施工时未设置横缝，导致蓄水后大坝产生2条裂缝，裂缝处均存在渗漏现象。设计将裂缝作为永久缝，并进行止水处理后，2条裂缝处均不再渗漏。可见，裂缝处理措施是可行的。

关键词：大坝;裂缝;灌浆;止水

中图分类号：TV642.4;TV698.231 文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）11-0056-03

Treatment Scheme of Dam Body Crack in a Reservoir Project

XIONG Lu SHEN Xin

（Guizhou Zhongcheng Tianhe Water Conservancy Engineering Limited Company，Guiyang Guizhou 550003）

Abstract： Four transverse joints are used in the design of the reservoir dam. Because no transverse joints are set during the construction， two cracks are produced in the dam after impoundment， and there is leakage at the cracks. In the design， the cracks are regarded as permanent joints， and after water stop treatment， there is no leakage at the two cracks， so the crack treatment measures are feasible.

Keywords： dam;cracks;grouting;water stop

1 大坝设计概况

工程主要由C15砼砌毛石重力坝、坝顶溢洪道、左坝段以及放空兼生态放水建筑物组成。大坝坝顶宽度为6.0～14.5 m，坝顶高程为1 049.50 m，坝体上游面从坝顶至1 017.50 m高程为垂直，1 017.50 m高程至坝基982.00 m坡比为1∶0.2，下游坝坡为1∶0.8，起坡点高程在桩号坝横0+007.72 m～桩号坝横0+015.29 m为1 031.37 m，桩号坝横0+019.81 m～桩号0+026.12 m为1 034.50 m，桩号坝横0+051.62 m～0+056.12 m为1 036.93 m。最大坝底宽度为61.00 m，坝体建基面河床部位高程为982.00 m，最大坝高为67.50 m，坝顶长为152.07 m。坝顶上、下游及临空面均设1.2 m高C15砼预制栏杆，栏杆顶高程为1 050.70 m。为加强坝基面稳定条件，在重力坝坝踵和坝趾位置设置混凝土齿墙。齿墙底部最低点高程为980.00 m，高度为2.0 m，上游齿墙底宽为3.0 m，下游齿墙底宽为2.0 m。大坝主要筑坝材料为C15砼砌毛石，大坝上游面设置1.00～2.16 m厚C20（W6、F100）砼防渗墙，下游在1 007.50 m高程以下设置1.0 m厚C20（W6、F100）砼防渗墙。为加强大坝砌石体与基础的连接，在大坝底部设1.0 m厚C20砼垫层。由于采用毛石作为主要砌筑材料，胶凝材料采用C15砼，水泥用量少，施工期分层砌筑，散热条件好，故坝体不设纵缝，仅设置坝体横缝，间距为20～38 m。共设置4条横缝，缝宽为20 mm，分别设置在桩号坝横0+020.50 m、坝横0+051.62 m、坝横0+089.62 m及坝横0+110.21 m处。每条缝上游设置两道铜片止水，下游设置一道铜片，止水伸入基岩40 cm，底部采用C20砼回填固定。

2 大坝施工概况

实施后，大坝坝顶宽度为7.5～14.6 m，坝顶高程为1 049.50 m，坝体上游面从坝顶至1 017.50 m高程为垂直，1 017.50 m高程至坝基982.00 m坡比为1∶0.2，下游坝面呈台阶状，平均坝坡约为1∶1，折坡点高程为1 014.23 m（该高程以下为垂直）。最大坝底宽度为67.80 m，坝体建基面河床部位高程982.00 m，最大坝高67.50 m，坝顶长143.72 m，上、下游及临空面均设1.2 m高C15砼预制栏杆，栏杆顶高程1 050.70 m。为加强坝基面稳定条件，在重力坝坝踵和坝趾位置设置混凝土齿墙，齿墙底部最低点高程为980.00 m，高度为2.00 m，上游齿墙底宽为3.00 m，下游齿墙底宽为2.00 m。大坝主要筑坝材料为C15砼砌毛石，大坝上游面设置1.00～2.16 m厚C20（W6、F100）砼防渗墙。为加强大坝砌石体与基础的连接，在大坝底部设1.00 m厚C20砼垫层。大坝未按设计要求设置横缝，基础开挖时修整不平顺，局部有凸起，导致局部坝体可能会出现应力集中现象。实施后大坝枢纽布置如图1所示。

3 出现问题

水库于2019年4月底开始试蓄水，由于施工时未按设计方案设置横缝且基础开挖不平整，蓄水后发现右岸坝段出现两处裂缝，均为贯穿性裂缝，缝宽为2～3 mm，均位于原设计横缝附近，高程在1 034.00 ～1 049.50 m，见图2。经现场观测，裂缝处均有渗水现象。

4 整治方案

4.1 裂缝段稳定应力复核

4.1.1 稳定复核。选取裂缝Ⅰ至裂缝Ⅱ之间的坝段作为计算坝段。从地形、地质条件分析，坝址下游无较大陡坎，不存在大壩向下滑移的地形条件。从坝基肩岩体地质结构分析，选用弱风化层灰岩作为基础持力层，层间无软弱夹层，所以不存在坝体沿软弱夹层产生深层抗滑稳定的问题。大坝抗滑稳定计算的物理力学参数见表1。

大坝抗滑稳定采用抗剪断公式：

[K′=f′W+C′AP]                                    （1）

式中：[K']为按抗剪断强度公式计算的抗滑稳定安全系数;[f']为坝体砼与坝基接触面的抗剪断摩擦系数;[A]为坝基接触面截面积，m2;[C']为坝体砼与坝基接触面的抗剪断凝聚力，MPa;[W]为作用于坝体上全部荷载对滑动面的法向分力，kN;[P]为作用于坝体上全部荷载对滑动面的切向分力，kN。采用3种工况（①正常蓄水位情况;②设计洪水位情况;③校核洪水位情况），根据以上计算方法进行大坝抗滑稳定计算，计算成果见表2。

由大坝稳定计算成果可知，大坝稳定满足规范要求。

4.1.2 应力复核。坝体材料为C15砼砌毛石，将坝体视为一个刚体[3]，采用材料力学方法进行计算。大坝稳定计算采用《砌石坝设计规范》（SL 25—2006）推荐的公式，计算工况采用3种工况（①正常蓄水位情况;②设计洪水位情况;③校核洪水位情况），计算结果见表3。

由大坝应力计算成果可知，所有工况下的应力满足规范要求。

4.2 裂缝整治方案

通过稳定应力计算，大坝裂缝处坝段稳定应力均满足规范要求，故只将裂缝作为永久缝来处理，对裂缝进行填缝及止水处理[1，4-5]。

对大坝开裂处，根据高程先把水库水位降到裂缝底端高程后，对迎水面和背水面均采用针状灌浆（先在裂缝上从下至上开Φ12 mm的孔，孔深为200～300 mm，孔距为100 mm;灌浆分1序、2序、3序，应自下而上逐孔灌注，灌注压力为1 MPa，灌浆过程中严格控制压力上限）;材料用环氧树脂和低分子聚酰胺脂，配比为1∶3;灌浆前应清洗灌浆孔。

灌浆厚度迎水面400 mm，背水面300 mm。灌浆工序完成后，迎水面和背水面开缝（宽100 mm，深100 mm）采用聚氨酯防水瀝青填充。聚氨酯防水沥青具有诸多优点，包括：冷施工、安全简单、工期短;可在潮湿或干燥的基面上施工，与基层的黏结力强;对于混凝土、砖石以及保温层等，都有很强的黏附力;绿色环保，无毒无味，对环境无污染;涂膜抗拉强度高、延伸性大以及防水层整体性好;超强附着力，固体含量高，比重小，性价比高;耐寒耐热、耐化学腐蚀、耐老化性能和防腐性能俱佳;突出的户外耐久性和抗紫外线性能。

坝顶缝面处理开缝（宽150 mm，深150 mm）采用聚氨酯防水沥青填充。

综上所述，两处裂缝经上述处理后，大坝渗水现象得到改善，水库水位达到最高水位后未见渗漏，说明将裂缝作为永久缝并采取止水措施是可行的。

参考文献：

[1]夏侯娟.砌石重力拱坝结构安全复核及防渗补强灌浆处理[J].水利科技与经济，2016（9）：84-86.

[2]封竟业.山口水电站工程混凝土重力坝坝基灌浆处理[J].广西水利水电，2012（3）：46-48.

[3]冯建江.三块田水库混凝土砌石重力坝设计计算[J].吉林水利，2015（3）：10-13.

[4]曾红.水工建筑物接缝止水设计探讨[J].黑龙江水利科技，2014（42）：79.

[5]张伟.水利工程中防渗施工工艺探讨[J].科技风，2010（10）：206.