化学灌浆在某碾压混凝土拱坝裂缝处理中的应用.pdf

Q 生箜! 塑 丕j 型 皇 [ 文章编号】 1 0 0 2 —0 6 2 4 ( 2 0 1 2 ) 1 1 —0 0 3 1 —0 2 工程施工 化学灌浆在某碾压混凝土拱坝裂缝处理中的应用 陆文婷 ， 李 硕 ( 吉林省水利水 电勘测设计研究院 ， 吉林 长春 1 3 0 0 2 1 ) [ 摘 要]由于碾压混凝土 自身的特点、 施工质量、 后期养护、 温度突变等原因， 使得拱坝出现裂 缝。由于裂缝宽度宽窄不一 ， 深浅差别大 ， 水泥灌浆效果不佳的情况下， 使用化 学灌浆是裂缝 处理比较好且经济的方法， 环氧树脂是一种常用的亲水性的化学灌浆材料。 [ 关键词]碾压混凝土拱坝 ； 裂缝 ； 化学灌浆 ； 环氧树脂 [ 中图分类号] T V 6 9 8 ． 2 + 3 1 [ 文献标识码] B 1 工 程概 况 某水 电站工 程位于 广西壮族 自治 区西 北 ， 驮 娘江上游 ， 坝址 区位 于西林县普合 乡那后村上游 2 】 ( I n左右 ， 距西林县城 2 3 k m。电站装机容量 3 ． 2万 k W 。水库的总库容为 1 ． 3 3 ~1 0 s m3 ， 水库 正常蓄水 位 6 8 5 ． 0 0 ， m， 坝型为碾压 混凝土双曲拱坝 ， 最 大坝 高 7 7 m。 该 工程混 凝土拱坝为 2级建筑物 ，设计 洪水 标准为 1 0 0年一遇 ， 校核洪水标准为 1 0 0 0年一遇 ， 其相应泄量为 1 8 6 0 m3 ／ s 和 1 3 2 0 m3 ／ s ， 选 择两个 泄 洪表孔和一个中孔联合泄流的方式泄洪。 坝址处 ， 河谷相 对狭 窄 ， 河谷呈“ v” 字形 ， 谷底 高程 6 1 6 ． 0 0 ～ 6 1 7 ． 0 0 m， 两 岸山脊高程 大于 7 5 0 m， 谷 底宽 3 7 ～ 5 2 m， 河床宽 3 0 ~ 4 0 m， 两岸较对称。 拱坝坝基与坝肩 出露 的岩性 为三迭 系下统 的 薄层到中厚层砂岩与泥岩 ， 少数为厚层状。坝基 的 岩体有 6 3 ％以上为坚硬的砂岩组成，其单层厚度 一 般为 0 ． 3 ~ 0 ． 8 m， 最厚 2 ． 8 m， 最薄 0 ． 1 m； 3 7 ％左 右为 泥岩 ， 其一般 厚度为 0 ． 2 ～ 0 ． 5 m， 最厚 2 ． 3 m， 最薄 O ． 0 5 m。 坝基实际开挖揭露 的断层有 7条 ， 挤 压破碎带 1 条 。 挡水建筑物 由混凝土拱坝和左右岸推 力墩 组 成 。 混凝土拱坝坝顶高程 6 8 7 ． 0 0 m， 防浪墙顶高程 为 6 8 8 ． 2 0 m。坝顶厚 6 ． 7 O m， 最大坝高 7 7 ． 0 m， 坝 顶上游弧长 2 7 1 ． 3 1 r n ， 最大中心角 7 7 ． 0 9 7 5 o ， 最小 中心角 5 8 ． 6 9 7 o ，中曲面拱冠处最大 曲率半径 1 6 9 ． 6 5 0 m， 最小曲率半径 1 0 3 ． 0 0 m。坝底拱冠处厚 1 8 ． 0 m， 左右拱端处厚 2 2 ． 5 m， 厚高 比 0 ． 2 3 4 。 拱冠梁 最大倒悬度为 0 ． 1 0 ， 坝身最大倒悬度为 0 ． 2 0 1 。拱坝 呈不对称布置， 中心线方位角 N1 4 ． 0 6 ~ E 。 左右岸推力墩坝项高程 6 8 7 ． 0 0 m，底部高 程 6 5 0 ． 0 0 m， 最大坝高 3 7 ． 0 0 m， 按传 力墩设计 ， 拱 端 推力及水压力由其自重及岸坡山体维持 ，从而维 持自身及 6 5 0 ．0 0 m高程以上左拱端的稳定，根据 稳定计算确定重力坝 断面为 ： 上游为铅直面 ， 顶部 宽 1 6 ．0 m， 底宽 3 9 ． 5 0 m， 下游坝坡为 1 ： 0 ． 5 0 ， 坝底 高 程 6 5 0 ． 0 0 m， 左岸推 力墩坝顶长 5 4 ． O 0 m( 沿坝 轴线 ) ； 右岸推力墩坝顶长 4 8 ． 7 4 I T I ( 沿坝轴线 ) 。 在 6 6 0 ． 0 0 m高程以下推力墩沿后坡建基面浇筑形成 6 6 0 ． O 0 m平台，以增强推力墩与后沿山体的整体 稳定性 。 2 大坝裂缝分布及形成原 因分析 2 ． 1 大坝裂缝分布及型式 2 0 0 9年 1 1 月 ，大坝在 6 7 5 ． 0 ， 6 5 8 ．3 m高程多 处出现贯通上下游的水平裂缝 ，缝宽为 0 ． 1 ～ 0 ． 6 H u n ， 同时在两侧推力墩的下游侧 6 5 1 m高程 出现 接 近对称 的“ 八 ” 字型裂缝 ， 缝 宽约 0 ． 5 mm， 缝 的 表面长度有 3 m 左右 ， 经过钻孔压水检查 ， 该裂缝 深度约 0 ． 5 ～ 1 ． 5 m。 2 ． 2 原 因分析 初步分析裂缝的分布及型式，以及裂缝的深 度 ， 坝体的水平裂缝和局部渗水点产生的原因： 该 31 工程施工 东北水利水电 2 0 1 2年第 1 1 期 高程在施工中停歇时间较长，且出现气温骤降情 况， 该层面处理不彻底或碾压空隙造成； 推力墩的 下游侧 的“ 八 ” 字型为结构 裂缝 ， 主要是业主为 了 放空水库 ， 库 水宣泄过快 ， 压 应力释放造成 ( 库 水 位由 6 7 5 m较短的时间内降至 6 3 5 m) 。 3 化学灌浆材料 3 ． 1 化学灌浆的情况 近年来应用最多的化学灌浆材料是水玻璃、 聚氨酯和环氧树脂浆材。环氧树脂一般粘度都较 大 ， 制成化灌浆材一般都 要添 加有机溶剂 ， 最大的 优点是强度 高 ， 止水效 果好 ， 缺 点是气味大 ， 调节 凝胶时间要求高； 水玻璃浆材是化学灌浆史上最早 使用的化学灌浆浆材 ，同时也是目前使用最广泛 的化学灌浆浆材之一 ， 该浆材具有无毒、 粘度小、 可 灌性好等优点 ， 外浆材价格较低是个重要因素 ， 该浆材不足处为调节不够稳定、凝胶强度很低和 凝胶稳定性较差， 金属离子易脱溶等， 现多半用在 临时或半永久工程 中；水溶性聚氯酯 浆材可灌性 好 ， 止水效 果最好 ， 但强度偏低 。 3 ． 2 化学灌浆材 料的选择 大坝的水平裂缝贯穿上下游 ，而且出现结构 性的裂缝 ，要求所灌注的化学材料具有补强结构 及防渗双重功能。因此选择的化学灌浆材料为环 氧树脂 ， 裂缝处理后既要 满足抗渗要求 ， 又要有很 好粘结性能满足大坝结构要求。化学灌浆材料的 各项物理力学指标必须满足相关规程规范 G B ／ T 2 5 6 7 — 2 5 6 9等 的要求。 4 化 学灌 浆施工 工艺及控 制措施 、 大坝裂缝处理采 用化学灌浆 ， 主要操作步骤 ： 裂缝检查- + 造孔- + 埋嘴_ + 配置浆液 灌浆 检查 1 ) 裂缝检查。 仔细检查裂缝 ， 尤其是渗水部位 应进行重点检查 ， 确定裂缝 的产状、 特性 以及需要 进行环氧树脂化学灌浆部位处理。 2 ) 造孔。为确保裂缝处理质量， 在裂缝上下侧 进行斜孔灌浆 ， 排距 0 ． 5 m， 孔距 1 ． 0 r n ， 孔径 2 7 蛳，孔深 4 ．0 m， 倾斜角为 8 度。 造孔后， 同样先用 高压水， 压缩空气冲洗吹干， 再灌浆。 3 ) 埋嘴。 首先沿裂缝方向凿槽( 槽深 1 0 c m、 外 宽 1 0 c m、 底宽 8 c m， 呈倒梯形) ， 凿槽后， 先清理 槽内石屑 ， 用高压水 ， 压缩空气冲洗吹干， 然后埋 32 灌浆管( 可用紫铜管 ) ， 埋管间距 1 ．0 m。为防漏浆 采用 M2 5高强环氧砂浆回填 ，并在表面 用 5Ⅱ u n 厚环氧胶泥密封。 为确保裂缝处理质量， 在裂缝上 下侧进 行钻 斜孔灌浆 ， 排距 0 ． 5 m， 孔距 1 ． 0 m 孔 径 2 7 n l l-n ， 孔深 4 ．0 m， 倾斜角为 8 度。造孔后， 同 样先用高压水， 压缩空气 中 洗吹干， 再灌浆。 4 ) 浆液配置。 根据裂缝的缝宽估计可灌程度， 配制适宜 的浆液。若裂缝细微可灌性较差 ， 稀释浆 液以提高可灌性。 5 ) 灌浆过程控制。为了保证灌浆质量 ， 灌浆采 用由下而上的顺序进行灌浆 ，灌浆压力要分级施 加 ， 以 0 ． 2 MP a 为一级。压 力控制采 用灌浆机 自带 压力表读数。在某级灌压下，若吸浆量小于 0 ． 0 5 ml ／ mi n时 ， 升压一次 ， 直至达到最高灌压 ， 最高灌 压为 1 ． 0 MP a 。在灌浆过程 中， 首先是灌浆孔附近 的裂缝出气 、 出水 ， 随后出稀浆 ， 最后才出浓浆。当 所 灌孔附近的裂缝 出浆且出浆 浓度 与进浆浓度相 当时 ， 结束灌浆。 裂缝灌后抽样做压水检测 ， 灌浆完成 4 8 h后 ， 钻 孔作压 水试验检测 ，检测 时 的灌浆压 力为 0 ． 3 MP a ； 要求单位吸水率 o J < 0 ． 0 5 L ／ ( mi n ． m． m) 为合 格 ； 同时灌浆结束 1 4 d 后 ， 进行钻孔取芯 ， 进行强 度试验 ，强度不低于设计要求 ( 抗 拉应力不小于 2 ． 5 M ， 压应力大于 2 0 MP a ) 。 裂缝处理后经过一年的运行 ， 效果 良好 ， 无扩 张和渗、 漏水现象， 达到预期的目的。 5 灌浆的关键和难点 化学灌浆施工中关键和难点是 ： 要掌握好精确 的浆液配比和稳定、 持续的压力并做好排气排水。 6 结语 大坝裂缝处理首先应分析裂缝成因、分布情 况、 贯通情况以及危害分析 ， 结合大坝的防水和强 度等级要求 ， 选择适 当的处理时机 ， 选择适 当的化 学灌浆材料及灌浆施工工艺，尤其是细小的无规 则的裂缝， 常常能有比较好的效果。 【 收稿 日期】 2 0 1 2 —0 8 -0 1