混凝土灌浆盖板裂缝产生的原因与处理方法

李锡均，苏杨军，秦来燕，朱 蕾

(1.云南省水利水电勘测设计研究院，云南 昆明 650021;2.大理白族自治州水利水电勘测设计研究院，云南 大理 671000;3.云南秀川水利水电勘察设计有限公司,云南 昆明 650021)

1 工程概况

DSC水库位于县城东部的大三村附近，地处红河流域元江水系毗雄河左岸支流岔河支流大石头河上游，DSC水库总库容121.8万m3，水库设计灌溉面积2157亩，工程规模为小(1)型水利工程，工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物及临时工程级别为5级，水库枢纽工程由大坝、溢洪道和输水隧洞3大建筑物组成。

大坝为粘土心墙风化料坝，坝顶高程2049.10m，坝顶上游设1.0m高的钢筋混凝土防浪墙，最大坝高43.1m，坝顶宽5.0m。溢洪道布设于大坝左坝肩，紧靠大坝，为河岸式溢洪道。溢洪道有引渠段、控制段、泄槽段、底流消能段及尾水渠段组成。溢洪道采用宽顶堰，堰宽6m，堰顶高程为2046.0m，溢洪道全长246.5m。溢洪道校核洪水标准300年一遇，最大泄量47.23m3/s。

1.1 基本条件

1.2 混凝土灌浆盖板基本情况

混凝土灌浆盖板设计厚度为0.5m，宽度左岸为5.0～18.4m，右岸宽度为5.0～15.72m，另两侧布置有翼墙，盖板混凝土设计等级为C20W6F100。于2020年5月9日浇筑第一仓混凝土，2020年7月29日全部浇筑完成，浇筑混凝土总方量为2578.75m3。

混凝土灌浆盖板浇筑完成，均按设计和规范要示进行养护，在灌浆试验及灌浆施工之前未发现裂缝的产生，随着灌浆的试验的开始，混凝土盖板逐渐产生裂缝，2020年6月间在0+095～0+150m段发现混凝土盖板有细微裂缝。随着灌浆的施工多处出现裂缝，灌浆结束后共有9条裂缝，其中L1、L2、L3、L4、L9为纵向裂缝，L5、L6、L7、L8为横向裂缝，如图1所示。

图1 裂缝位置实测分布图

1.3 混凝土灌浆盖板裂缝检查

生产灌浆完成后，混凝土灌浆盖板形成的裂缝也基本稳定，据观测资料显示不再继续发展。建设、监理、设计、质检和施工等参建各方根据SL 713—2015《水工混凝土结构缺陷检测技术规程》的要求，共同研究决定对其采用局部破坏性的检查方式进行检查。检查结果证实，如图2—3所示，所有的裂缝均在固结、帷幕灌浆过程中被水泥浆充填且充填密实，裂缝位置未出现盐类析出现象。

图2 裂缝充填情况之一

图3 裂缝充填情况之二

2 混凝土灌浆盖板质量检查

生产灌浆结束后，由于混凝灌浆盖板多处存在裂缝，参建各方对其非常重视，多次召开会议和邀请专家至现场讨论处理方案，在处理方案之前先对其进行质量进行检查。

2.1 中间产品取样检查

混凝土灌浆盖板设计为C20混凝土，中间产品共取样75组进行检测，根据SL 176—2007《水利水电工程施工质量检验与评定规程》要求：当混凝土试块组数大于30组时需满足规范表C.0.1的要求[7]。

混凝土抗压强度的离差系数：检测值0.04≤0.18(规范值)；混凝土强度保证率：检测值99%≥85%(规范值)；混凝土抗渗试块取样7组，7组均满足设计指标W6的抗渗要求；混凝土抗冻试块取样4组，4组均满足设计指标F100的抗渗要求。

根据检测结果分析，混凝土灌浆盖板满足SL 176—2007要求：当混凝土试块组数大于30组时需满足规范表C.0.1的要求[7]，强度质量合格。

2.2 钻孔取芯检查

在监理、质检、建设单位的共同见证下由质检方对混凝土灌浆盖板强度进行了共4组钻孔取芯抽样检查，其试验成果强度为22.0、25.62、22.03、21.90MPa，其强度均满足设计要求。

2.3 压水试验检查

固结灌浆完成后共计完成40个检查孔，上游排17个，下游排23个，压水试验78段，砼与基岩接触段最小透水率为1.0Lu，最大透水率为11.36Lu(未达到设计要求)。不合格段为GJC18号孔第一段，检查完成后，对周围进行了复灌加强处理，复灌结束后增加一个检查孔(GJC18- 1)再进行压水试验，其透水率第一段9.05Lu，第二段为7.50Lu，达到了设计要求(设计标准q≤10Lu)。

2.4 混凝土灌浆板厚度检查

混凝土灌浆盖板设计厚度为50mm，厚度检查共进行了3次。

第一次于2020年9月28日在进行盖板混凝土钻孔取芯，共4个孔，检测结果分别为：52、50、51、52cm。

第二次于2021年7月26日—29日进行检查，共切割凿开了两个槽，第一个槽在坝纵0+114.3～坝横0+001区域，该位置盖板混凝土厚度深度均有60cm，超过了50cm的设计厚度；第二个槽在坝纵0+090.184～坝横0+001.173区域，该槽段有1处厚度为45cm，未达到设计厚度。

第三次于2021年10月23日进行钻孔取芯，共3个孔，检测结果分别为：51、51、50cm。

混凝土灌浆盖板厚度共检测9组，其中8组检查合格，满足设计要求，1组小于设计厚度50cm，造成不满足设计要求的原因是该区域由于岩石风化程度不均匀性，风化程度较浅，岩石强度较高，基岩高凸于整体开挖面，在开挖清基时强度较高，且建基面高程已达到设计高程，就未继续往下开挖所致。

3 混凝土灌浆盖板裂缝产生原因

3.1 地质原因

根据开挖完成后的地质编录展示，坝基地质条件较复杂，所揭露的岩性为碳质板岩、硅质岩、板岩、灰绿岩，河床左岸有F1断层通过，断层物质为断层角砾岩。各区域各地段风化程度不一样，岩体的强度也各不相同，其承载力也不尽相同，且多处出现地下水出露点，在浇筑盖板过程中将产生不均匀沉降，导致裂缝产生。

3.2 抬动

在固结、帷幕灌浆试验开始时由于灌浆压力的偏大，造成砼盖板抬动，特别是在灌浆试验的初期，由于初始压力的偏大致使盖板抬动导致裂缝的产生。经参建各方共同研究后，将初始压力的P0值降低进行灌浆试验，从此盖板在灌浆过程不再产生抬动现象。在生产灌浆过程中采用灌浆试验优化后的灌浆压力进行施灌，混凝土盖板未产生新的裂缝且初期产生的裂缝也未进一步发展。

4 混凝土灌浆盖板裂缝处理方案

4.1 压水试验检查

为了进一步对裂缝在固结、帷幕灌过程中对其充填情况和充填效果的验证，将在裂缝的不同位置、不同部位进行检查孔和压水试验检查。共布置7个检查孔，完成14段次压水试验，其压水试验最小透水率为0.58Lu，最大透水率为8.13Lu，均达到设计要求(q≤10Lu)。

4.2 处理方案

为使混凝土灌浆盖板保持其完整性，阻塞盖板裂缝的渗水通道，将盖板裂缝凿开处采用同标号的混凝土进行浇筑处理。

(1)砼浇筑施工方法及步骤

施工工序：基槽凿毛→槽面清理→工序验收→混凝土浇筑→养护。

基槽凿毛：采用Z1G- 65型电镐人工将基槽凿成毛面，微露粗砂。

槽面清理：人工将槽面清理洁净，槽面内无积水、无积渣、杂物。

工序验收：在基槽凿毛清理完成后经监理工程师验收合格后方可进行砼浇筑。

混凝土浇筑：混凝土拌合在右岸下游面。采用人工配合入仓，要求均匀下料，人工平仓、抹面，混凝土振捣采用ZW25型手提式平板器振捣，振捣时间以混凝土粗骨料不再显著下沉、不出现气泡、开始泛浆为准，混凝土应细致振捣密实，以保证新旧混凝土的紧密结合。

养护：混凝土浇筑完毕后，应及时采用洒水、流水或薄膜履盖方式进行养护，保持混凝土表面湿润，养护时间应在混凝土浇筑完毕后6～18h内开始进行，其养护时间不应少于14d，混凝土养护应有专人负责，并应作好养护记录。

(2)砼浇筑质量保证措施

①所用水泥、骨料、外加剂等原材料，必须由试验室按规范要求抽样复检，合格后方可使用。

②每项工序均应由监理人验收合格后方可进入下道工序施工。

③浇筑过程中以“三检制”机制进行全面质量检查，做到不合格的料不入仓，严禁在混凝土中加水；新浇混凝土养护质量安全部督促班组按规范、规定要求对新浇混凝土进行养护，且每天进行检查，发现问题及时责成施工人员处理。浇筑基面采用风、水清理干净，混凝土浇筑前不能有集水现象。同标号混凝土浇筑完成后，沿L5、L6、L7、L8等横向裂缝铺设沥青油毡(三层沥青，两层油毡)。

5 结语

混凝土灌浆盖板裂缝产生原因是多种多样的，但主要的原因为地质原因和灌浆压力偏大所致。裂缝形成后，需对裂缝进行监测及分析，观测其是否有进一步发展的迹象，是否有新的裂缝产生。在大坝填筑前必须对裂缝产生的原因进行分析和论证，对其混凝灌浆盖板质量、厚度、渗透性等进行检测，是否满足设计和规范的要求，经固结和帷幕灌浆后，裂缝是否已充填密实等。坝体心墙回填粘土过程中控制好铺土厚度和碾压参数和施工工艺，在回填坝体时不会对盖板造成破坏作用致使新的裂缝产生。