水库混凝土面板堆石坝面板裂缝成因及修补

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水库混凝土面板堆石坝面板裂缝成因及修补

1 工程概况

道塘水库位于松桃县孟溪镇木耳乡坪南河上，坝址位于木耳乡的道塘与龙头山两村之间。贵州省松桃县道塘水库是一项以灌溉为主，兼有灌区农村人畜饮水等综合利用效益的中型Ⅲ等水利工程，灌区范围包括松桃县境内的孟溪、普觉、寨英、大坪、平头、太平等6个乡镇，灌区人口14.8万人。坝址控制流域面积68.3km，多年平均流量2.2m3/s，多年平均年径流量6940万m3。多年平均气温为16.3℃，最冷月1月平均气温为4.8℃，最热月7月平均气温为27.3℃。大坝正常蓄水位557.00m，死水位526.00m，总库容1940万m3，总灌溉面积为5522.6公顷。

松桃县道塘水库工程主要由拦河大坝、溢洪道、泄洪洞以及灌溉渠系建筑物等组成，道塘水库枢纽工程位于松桃县中部孟溪境内，拦河大坝为混凝土面板堆石坝，坝顶高程561.3m，防浪墙高程562.5m，最大坝高65.3m，坝顶长度192.1m，坝顶宽7m，上游坝坡1：1.4，下游坝坡1：1.5，并在533m高程设马道，马道宽2m，下游综合坡度1:1.545。

道塘水库大坝面板为等厚面板，面积14029m2，厚度0.35m，面板混凝土设计强度等级为C25(R28,二级配)，抗渗等级W8，抗冻等级F100。面板那共计22块，中央9块面板，每块宽12m；左侧面板6块、右侧面板7块，每块宽6m。

2 简要施工过程

2007年4月30日第一块面板混凝土开始浇筑，2008年6月29日面板全部浇筑完成；2008年1月13日至2月13日因凝冻导致工程全面停工，前期已完成的11块面板混凝土受到凝冻伤害，2008年3月经初步检查，发现面板出现大量的裂缝，累计约有98条裂缝，裂缝总长约848.5m。在面板混凝土浇筑完成后，2008年10月再次对面板裂缝进行检查，经统计约有269条裂缝，裂缝最大宽度0.6mm，最小宽度0.25mm，均为贯穿性裂缝。

经业主、设计、施工、监理单位详查、分析，面板出现大量裂缝的原因主要有两方面：1）2008年的“凝冻灾害”使面板混凝土受损；2）由于整个工期拖长，面板混凝土浇筑完成后未能采取有效的养护措施。

3 面板混凝土裂缝修补

针对面板裂缝缺陷，根据设计单位提出的裂缝化学灌浆的修补方案，现场按照如下施工程序进行面板裂缝修补施工：

判断裂缝状态→布孔→安装注浆嘴及封缝→压风测孔→注浆→表面封堵→工程验收。

化学灌浆布置图

3.1   准备工作：

A.描述：现场查找裂缝，根据裂缝走向进行标示，并绘制出裂缝示意图；

B.记录：根据裂缝的情况填写《混凝土裂缝性状描述表》，并交由监理、施工单位质检人员验收、确认；再进行下一道工序。

C.磨缝：采用手持打磨机沿裂缝进行打磨，打磨的宽度为裂缝两侧各40mm，打磨厚度为3mm；

D.洗缝：打磨完成后采用清水、风枪对裂缝进行洗缝，吹干净裂缝，以保证缝口张开，内无杂物、粉尘和其它影响封缝粘接的污物；进行布置孔位；

E表面封堵：用环氧砂浆封堵；

F.布孔分类：裂缝宽度0.4mm以上的裂缝间隔500mm左右布孔，裂缝宽度0.4mm以下的裂缝间隔300mm左右布孔；

G.开孔：根据规定间距采用打孔机进行打孔，孔深为30mm，直径为27mm的骑缝孔；

H.洗孔：采用清水、风枪对打好的孔进行压风清理。

I.记录：填写《混凝土裂缝缝面打磨清理检查表》，并交复监理、施工单位质检人员验收、确认。

3.2   安装注浆嘴：

A.安装注浆嘴：用定位针穿过进浆管，对准孔内缝口插上，然后将注浆嘴压向注浆孔内；

B.固定注浆嘴：采用环氧胶泥对注浆嘴进行堵塞固定，1分钟后抽出定位针应保证定位针不附粘胶，再采用环氧胶泥对孔边缝进行封堵处理；

3.3   压风检查：

A.压风开始时间：封缝完成12h后进行压风检查；

B.方法：测孔采用风检、风检压力不能超过灌浆压力的50%，即0.2MPa。检查前先将各注浆嘴接上孔口管，检查1#孔时，将2#孔软管的另一端插入肥皂水中，其它孔封闭。当对1#孔压风，插入2#孔软管的水中出现气泡时，表示1#孔是贯通的。按此方法检查每一个孔的贯通情况，做好详细记录，同时封闭所有的注浆嘴；

C.记录：填写《混凝土裂缝封缝贴嘴压风检查表》，并交复监理、施工单位质检人员验收、确认。

3.4   注浆：

A.注浆顺序：注浆时按照从下至上的顺序；

B.注浆设备及材料：设备采用专用化学灌浆泵；材料采用改性环氧灌浆材料；

C.注浆压力：注浆起始压力为0.2MPa，最大压力不超过0.6MPa；

D.注浆方法：先灌注1#、3#、5#、7#孔，展开2#、4#、6#、8#号孔，当2#、4#、6#、8#孔由开始的流出水到流出浆水混后物直至流出纯环氧浆液后，2#、4#、6#、8#，开始并灌，并展开9#、11#、13#、15#号孔，依次类推进行注浆，灌注时要注意相邻孔口的反浆情况，当邻孔反浆后，排掉邻孔中的积水后接通孔管进行并灌，依此方法由下至上逐孔灌注；

E.闭浆：当灌浆吸浆量为0ml/min时，继续屏灌15min再结束灌浆，（屏浆压力0.4Mpa），达到屏浆要求后进行扎管闭浆；

F.记录：填写《混凝土裂缝化学灌浆综合成果表》，交由监理、施工单位质检人员验收、确认。

3.5   表面封闭：

A.时间：在灌浆结束7天后进行；

B.方法：铲除注浆嘴，对混凝土有损伤的部位采用环氧胶泥进行处理；

      沿缝涂刷20cm宽1cm厚丙乳砂浆

3.6   验收

施工完成7天后对每一条裂缝及贯穿性裂缝均采用压水检测，压水检测合格标准为透水率(Lu)≤0.1，压水试验压力为0.2MPa。

4 裂缝产生的原因分析

道塘水库面板混凝土于2007年4月30日第一块面板混凝土开始浇筑，2008年6月29日面板全部浇筑完成，历时一年零两个月，施工工期较长，期间经历一个低温冬季（2008年凝冻）、两个高温夏季。

对于夏季高温天气施工，施工单位做了一定的温控措施，即：在拌和机和砂骨料堆顶部搭盖凉棚，以降低温度；拌和用水采用附近14-16℃的地下水拌和等温控措施。从现场温度监测数据看，在7月份当气温30℃时，机口混凝土最高温度为25℃，入仓混凝土最高温度为28℃，满足温控要求。面板混凝土压实清光后用湿麻片覆盖，并喷水连续养护。2008年凝冻前，已浇筑完成的面板混凝土未发现存在裂缝。

2008年的凝冻灾害的突然来临，让施工单位措不及防，也无法采取任何补救保温措施，已浇筑完成的面板几乎全部出现裂缝，特别是临近凝冻前浇筑完成的MB13块（浇筑时间2008年1月2日至5日）出现26条裂缝，故此认为低温凝冻是造成面板混凝土裂缝的主要原因之一。

由于种种原因，本工程在2008年6月完成面板混凝土浇筑后，工期拖延较长，一直未能下闸蓄水。后期的喷水养护时有时无，面板长期暴露未能得到有效的养护。2010年4月再次对面板进行检查时发现又出现了32条裂缝，第一块浇筑的MB16块裂缝总计有28条。因此认为面板在下闸蓄水前，应进行连续养护。无连续有效的养护也是造成面板混凝土裂缝的主要原因之一。

面板作为混凝土面板堆石坝防渗体系的重要部位，混凝土面板堆石坝在下闸蓄水前，进行连续有效的养护以减少和消除面板产生裂缝的必要手段，也是节约施工成本的有效方法。

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