万胜坝水库大坝混凝土面板裂缝处理.pdf

设计与施工 水利规划与设计 2 0 1 0年第 5 期 万胜坝水库大坝混凝土面板裂缝处理 张志雄 刘 杰 刘建 国 顾 予川 陈经 刚。 ( 1 重庆市水利电力建筑勘测设计研究院 重庆4 0 0 0 2 0 ；2 重庆石柱水利水电实业开发有限公 司 重庆 石柱4 0 9 1 0 0 ；3 宜 昌瑞派 尔特种 工程技 术有 限责任 公 司 湖北 宜 昌4 4 3 0 0 0 ) 【 摘要】 万胜坝水库大坝混凝土面板浇筑后不久即出现裂缝 ，有关各方就裂缝 产生原因进行 了分析 ，对 裂缝 数量进行 了全 面的统计 ，并 提出了处理方案和确 定 了施工 工艺 ，同时对施 工质量进 行 了检测 ，结果 表明裂缝处 理效果较好，本处理方案可供类似的质量缺陷工程可以借鉴。 【 关键词】 万胜坝面板裂缝处理检测 【 中图分类号】 T V销社 4 1 【 文献标 识码】 C 【 文章编号1 1 6 7 2 2 4 6 9 ( 2 0 1 0 )0 5 0 0 6 5 0 4 【 D 0I 编码】 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 6 7 2 2 4 6 9 2 0 1 0 0 5 0 2 2 1 工程概况 万胜坝水库坝型是混凝土面板堆石坝 ，工程位 于重 庆 石柱 县 黄水镇 万 胜村 ，水 库正 常 蓄水 位 1 4 6 6 m，总库容 2 8 1 5万 m。 。最大坝高 4 1 7 m，坝 顶长 1 7 2 5 m，坝顶 宽 4 8 m，上 下游 坝坡 1： 1 4 ， C 2 5 W1 0 F 2 0 0钢 筋 混凝 土 面 板 防渗 。面 板 厚 度 0 4 m，单层双 向配筋，各 向配筋率 0 3 。坝体 分区从上游至下游依次为：1 A区为防渗土料 、2 A 区为垫层小 区、3 A 区为过渡层 、3 B区为主堆石 区 、3 C区为次 堆石 区 、3 D 区为大 块 石护坡 。混凝 土面板从左 至右共分 1 5块 ，除左岸第 1 、第 2块 每 块宽 8 3 5 m 外 ，其 他各 块 宽度 均 为按 1 2 m ，工 程 于 2 0 0 5年底开 工 。 2 裂缝情况 2 0 0 9年 7月 8日开始面板混凝土浇筑施工 ，8 月底面板浇筑全部完成。在 8月初，发现已浇筑的 首块 8 面板出现 裂缝 。 2 1 裂 缝统计 情况 裂缝统计情况见表 1 、表 2 。 表 1 裂缝情况统计表 序号 缝 宽( ram) 裂缝类别 条数 长度 ( m) 1 O 1 I 4 0 1 1 5 3 4 2 0 1， 0 2 5 8 2 4 4 0 7 3 0 2， 0 3 5 3 3 7 5 6 9 4 0 3， O 5 5 1 3 7 5 6 1 5 O 5 7 4 4 O 9 合计 2 0 9 1 1 5 4 8 表 2 裂缝情况统计表 1 缝 宽( mm) 裂缝长度 序号 板块号 裂缝条数 最大 最小 ( m) 1 5 2 O 2 5 O 2 2 4 2 6 6 O 6 O 4 5 9 9 9 3 7 2 2 O 5 0 2 l 3 8 3 4 8 8 8 O 6 O 1 2 9 2 2 5 9 3 2 O 7 O 1 1 7 5 9 6 1 O 1 9 O 5 O 1 1 4 0 7 1 1 1 1 O 5 O 1 5 1 2 6 4 9 8 1 2 1 8 O 35 O 1 1 4 2 7 9 1 3 8 O 75 O 1 4 3 7 1 0 l 5 3 0 1 5 O 1 11 _ 6 合计 2 0 9 1 1 5 4 8 8 2 2 裂 缝产 生原 因分析 项 目业主、 设计、 监理、 施工、 检测单位召开了现 场会议 ， 对裂缝出现的原 因进行了初步分析， 并提出 了一 些 防止 面板 裂 缝 的措 施 。2 0 0 9年 1 2月 2 日， 建设主管单位组织专家组对面板裂缝问题进行了专 题研究 ， 在听取各参建单位的情况汇报后 ， 与会专家 对 面板 裂缝产 生 的原 因进 行 了认 真分 析 ， 鉴 于 裂 缝 数量较多且相对集 中， 认定属非结构性裂缝的重 大 质量缺陷， 裂缝产生的原因主要有四点 。 ( 1 ) 面板混凝土浇筑 时间为 7 8月 ， 昼夜温差 超过 1 0。 ， 保温养护工作不到位 ； ( 2 ) 挤压边墙平整度差， 没有在面板分缝处切缝 ， 在挤压边墙混凝土上没有涂刷阳离子乳化沥青层， 且 面板混凝土浇筑前也没有对挤压边墙进行湿润或湿 润不充分， 增大了挤压边墙对面板的约束力 ； 作者简介 ： 张志雄 ( 1 9 6 4 一) ， 男， 教授级高工 。 6 5 设计与施工 水利规划与设计 2 0 1 0年第 5期 ( 3 ) 面板架 立钢筋 没有割 断 ， 钢 筋对面 板收缩有 约束作用 ； ( 4 ) 混凝土原材料、 添加剂可能存在质量缺陷。 3 处理方案 3 1 裂缝 处理原 则 3 1 1 处 理 时 间 裂缝处理宜在气温较低季节进行( 但不宜低于 - 2 ) ， 在 该季 节 混凝 土 收缩 ， 裂缝 开 度 最大 ， 可 以 保证处理效果。面板混凝土裂缝处理时间为 2 0 0 9 年 1 2 月2 0 1 0年 2月底较适宜。根据万胜坝水库 工 程实 际情况和 工程 蓄水要 求 ， 实 际 施 工 时间定 于 2 0 1 0年 1 月 1日 6 月 2 0日。 3 1 2处理程序 裂缝处 理按 照以下 五步进行 ： ( 1 ) 处理前对混凝土面板 的裂缝进行全面详细 的检查 、 素描和编录， 包括裂缝数量、 所在块位、 位置 高程和 坐标 、 裂 缝 宽度 、 长 度 和深 度 ， 作 为 裂缝 处 理 的依据 。素描成果需经参建四方确认 。 ( 2 ) 分析 裂 缝 产 生 的原 因 ， 并 确定 裂缝 的 类 别 ( 温度缝 、 结 构缝 、 施工缝 和其他 缝 ) 。为更好 更准 确 地分析裂缝产生的原 因， 应立即加强对坝体变形的 观测 ， 结合以往数据， 对观测数据进行系统地分析。 ( 3 ) 分析裂缝 对建筑物的危害 ， 确定处理要求 。 ( 4 ) 根据裂缝 的实际情况 ， 拟定合适 的处理方 案， 经 四方签认后付诸实施 。 ( 5 ) 效果检查 ， 处理完成后， 由四方进行检查 ， 直 到满足要求为止。 上述五步程序完成后 ， 将处理过程的资料整理 归档 。 3 2 裂 缝处理 标准及 要求 3 2 1裂缝 分类 对 面板 混凝 土所 出现 的裂缝 ， 按 以下原 则 进行 分类 ： 缝 宽 0 1 1 3 3 1 3 3为 I 类 缝 ； 0 1 mm 0 3 mm 为 类 缝 ； O 3 mm 为 类缝 。 3 。 2 2处理要 求 裂缝处 理 目的是 防渗堵漏 和补强 加 固。防渗堵 漏要求缝内化灌后 ， 充填密实 ， 充填物有较高的抗渗 性和抗老化性能 ， 能阻止外来水汽碳化混凝土和锈 蚀钢筋 ， 满足结构耐久性和安全运行要求。补强加 固要求缝面浆液固化后， 与两侧混凝土有较高的粘 结强度 ， 最终恢复混凝土结构的整体性。对死水位 以下的裂缝， 水库蓄水后再无修补机会， 应采用更为 66 可靠的修补方案； 对死水位以上的裂缝要求缝面封 闭材料 的颜色 与面板 混凝土 颜色协 调 ， 力求 美 观 。 3 3 裂 缝处理 方案 3 3 1 死 水 位 1 4 4 3 0 m 以 下 I类缝 ： 采用 “ 表 面涂刷 K T1水泥基及 粘贴 G B 胶板 ” 的表 面封 闭处 理方 案 。 、 类 缝 ： 进 行 全 面 处 理 ， 即“ 缝 内 C W 化 学 灌浆+表面涂刷 KT 1水泥基及粘贴 GB胶板封闭” 处 理方 案 。 3 3 2死 水 位 1 4 4 3 0 m 以上 工 类缝： 表面涂刷 KT 1 水泥基及涂刷环氧胶泥。 、 类缝 ： 采用“ 缝内 C W 化学灌浆+表面涂 刷 KT1 水 泥基及 涂刷环 氧胶 泥” 封 闭的方式 。 3 4施工 工艺 3 4 1 化 学灌 浆 鉴于本 工程 面板混凝 土较 薄 ， 裂缝 深度 不详 ， 缝 侧斜子 L 对混凝土结构破损较严重 ， 钻孑 L 细粉不易冲 洗， 降低 了可灌性 ， 以采用贴嘴灌浆较好 。 施 工工 艺流 程 为 ： 裂缝 检查 一 缝 面清 理一 贴 灌 浆嘴一封缝一试气检查一灌浆一灌后贴嘴处理一灌 后检查 。 ( 1 ) 裂缝检查 。用高压水冲洗混凝土表面， 人工 检查 ， 对裂缝位置、 形状 、 走向、 缝长、 缝宽及缝面是否 渗水等作好记录， 缝长由钢卷尺测得， 缝宽由读数放 大镜测得 。按 1： 1 0 0的 比例详 细描绘 在方格 纸上 。 ( 2 ) 缝 面处理 。将裂 缝两 侧各 6 c m 宽 的混凝 土 表面浮渣及油污等清除干净， 打磨后 ， 用高压水冲洗 缝面 ， 观察缝 口状况， 有乳皮封住缝 口的地方 ， 用薄 刀片挑开缝 口， 待所有缝 口挑开且混凝土表面风干 后进行 贴嘴 、 埋 管 。 ( 3 ) 骑 缝贴 嘴 。采用 化学 灌浆 专 用嘴 ( 外 径 6 mm) ， 用 环 氧 胶 泥 作 粘 贴 剂 ， 骑 缝 间 距 2 0 c m 3 0 c m 贴 嘴 ， 贴灌 浆 嘴的地方采 用棉 丝蘸丙 酮或 甲苯 擦洗 。如果缝口不连通 ， 在缝的尾端和下一段的开 始部位各布一个嘴。尽可能把嘴布在稍宽和有开口 的地方 ， 贴嘴时应确保灌浆嘴对中骑缝并粘贴牢固， 并对灌浆嘴编号。 ( 4 ) 封缝 。待灌浆 嘴被粘贴 2 h 3 h并确 已牢 固后进行封缝工作 。环氧胶泥沿裂缝两侧各 5 c m 宽 的范 围封缝 ， 麦 斯 特 1 4 3 8环 氧 胶 泥 厚度 为 3 mm 5 mm， 灌浆嘴底板周边稍厚实 ， 在封缝过程中， 不 准移动灌浆嘴的位置。 ( 5 ) 试气检查 。封缝完成 2 4 h后进行试气检查 ， 检查缝 面 的封 闭情 况 以 及灌 浆 嘴之 间 的畅通 性 ， 试 设计 与施工 水 利规划 与设 计 2 0 1 0年 第 5期 气压 力为 0 2 MP a 0 3 MP a 。 ( 6 ) 缝面检查。堵塞 除进气灌浆嘴以外 的其余 灌浆 嘴 ， 用肥 皂水 满刷 封闭裂缝 表 面 ， 如有 漏气会 有 冒泡 现象 ， 对 漏气 部位 重新进行 封 闭 ， 直 到不再外 漏 为止 。 ( 7 ) 畅通性检查。缝面检查 的同时进行灌浆嘴 畅通性检查 ， 堵塞除进气灌浆嘴以外的其余灌浆嘴， 按裂缝的走向从下至上 ， 从一边向另一边依次检查 。 方法为 ： 依次打开灌浆嘴 ， 引管至透 明水瓶 ， 如有 冒 泡现象则为畅通 ； 如无 冒泡现象则为不畅通， 需将该 嘴凿掉重新贴嘴直至畅通为止。 ( 8 ) 灌浆 。灌浆材料采用低粘度、 可灌性好 、 性 能稳定、 不易老化、 与两侧混凝 土结合 强度 高的材 料 ， 本工程采用长江科 学院 C W 浆材。灌浆设备采 用了 k 6化学专用灌浆泵和美 国产 U3 9 5智能化学 灌浆泵 。灌浆顺序为水平缝由一端向另一端逐嘴灌 注， 竖直缝由下往上逐嘴灌注， 斜孔灌浆从与裂缝相 串最深的斜孔到较浅的斜孑 L 逐孑 L 灌注 ， 同一高程 的 灌浆斜孑 L 和灌浆嘴先灌注灌浆斜孑 L 。对贯通性裂缝 ( 缝长1 2 m) ， 应从裂缝两端 向中间逐嘴灌浆。灌 浆压 力 由小 到 大 ， 缓 慢 升 压， 最 大 压 力 控 制 在 0 3 MP a 0 5 MP a 。水平缝灌浆应有专人持裂缝 检 查镜进行 定 时观察 裂 缝 张开 度 ， 当裂缝 张 开 度 超 过 1 0 0 m 时， 及时报告灌浆记 录员停止灌 浆， 并作 好记 录 。 采用同步多点法灌注 ， 先从 1 、 3 #、 5 、 7 、 9 # 嘴进浆 。待 出浆 嘴浆 液 颜 色 正 常 且 灌 注 时 间大 于 3 0 mi n ， 且压力 不下 降 即可再灌 2 、 4 、 6 #、 8 、 1 0 #， 1 1 、 1 3 、 1 5 、 1 7 、 1 9 嘴， 如此往复 ， 每嘴的灌注时 间必须大 于 3 0 rai n 。当敞开 嘴溢浆 时 ， 如进 浆 嘴灌浆 时间小于 3 0 rai n ， 可临时扎闭溢浆嘴， 直到注浆嘴灌 注时 间3 0 mi m 当敞开嘴溢浆 时， 进浆 嘴注浆 时间 已 达 3 0 m i n时， 则将注浆管换至溢浆嘴。 g )同步多点 灌浆 时 ， 应 随时检 查注 浆机 的进 浆 显示器， 当无法明确某根管进浆量的状况时， 可关闭 其它接头的阀门， 只从该嘴进浆， 并观察注浆机的显 示器 ， 就 可知道该 嘴是否 进浆 。 灌浆过程中发现泄露时， 应暂停从该嘴注浆 ， 用 丙酮洗净表面的浆液 ， 用堵漏剂堵漏之后 ， 再接着从 该嘴注浆。 灌浆过程中， 如发现灌浆缝面无浆液溢出， 或开 始灌浆不进浆 ， 该部位应重新调整灌浆嘴位置 ， 进行 补灌 。 结束标准。当进行最后 的 5个嘴进浆时 ， 注浆 设备的显示器停止进浆且压力不下降， 屏浆 3 0 mi n 后即可结束灌浆 。 ( 9 ) 灌后表面处理 。灌浆结束后一天 ， 拆除专用 灌浆嘴。 3 4 2 表 面封 闭处理 ( 1 ) 死水位 1 4 4 3 0 m以下裂缝表面处理。采用“ 表 面涂刷 K T 1 水泥基及粘贴 G B胶板封闭” 处理。 施工工艺流程 ： 裂缝两侧混凝土面清理 一涂刷 K T1 水 泥基 一涂刷 S K底 胶 一粘贴 GB胶 板 一封边 处 理 一不 锈扁 钢 固定 。 施工 方法 ： 在具有裂缝的混凝土表面直接涂刷 KT1水 泥基 ， 涂刷 范围裂缝 两侧各 5 0 c m、 缝 两端各延 伸 5 0 c m 的范围涂刷。涂刷前须对混凝土表面进行处 理 ， 用高压水枪进行冲洗 ( 或 角磨机打磨) 除去表面 浮灰 、 水 泥 浮浆 、 油垢 等 至表 面微 毛 ， 然 后用 水 充分 浸透基层混凝 土， 不得用酸洗。涂层 面应做到毛、 潮 、 净 。 K T1水泥基涂刷完成且达到下道工序施工 要求后 ， 沿缝两侧各 1 5 c m宽范围内， 均匀涂刷 S K 底胶 ( 均匀涂刷 ， 不能涂厚及漏涂) ， S K底胶晾干后 ( 静停 2 0 mi n 4 0 mi n ， 用手触拉胶面能拉丝， 细丝长 度为 l c m 左 右断 即可 ) ， 揭 掉 GB胶 板 保护 纸 ， 沿 裂 缝一端逐步向前 ； 采用橡胶手锤适度敲击的方式 ， 挤 压密实 ， 排尽空气。GB胶板接头 的搭接长度不小 于 3 c m 。 在已粘贴 GB胶板两侧采用不锈钢扁钢及膨 胀 螺栓 予 以固定 ， 施工 方法 同面板 板 间缝 。 ( 2 )死水位 1 4 4 3 0 m以上裂缝表面处理。表面 采用涂刷 K T1 水泥基及涂刷环 氧胶 泥封闭的方式 。 施工方 法 ： 在具有裂缝的混凝土表面直接涂刷 KT1水泥 基 ， 涂刷范围裂缝两侧各 5 0 c m、 缝两端各延伸 5 0 c m 的范 围涂刷 。涂刷 前 须对 混 凝 土表 面进 行处 理 ， 用 高压水枪进行冲洗( 或角磨机打磨) 除去表面浮灰、 水泥浮浆 、 油垢等至表面微毛， 然后用水充分浸透基 层混 凝土 ， 不得 用酸洗 。涂层 面应做 到 毛 、 潮 、 净 。 K T 1 水泥基施工完成且达到下道工序施工要求 后 ， 再沿缝两侧各 5 c m范围内涂刷一层环氧胶泥。 4 质 量检 测 4 1 压 水试 验 在浆材 固化强度达 到要求后 ( 灌浆结束 1 4天 后) ， 应抽样对裂缝钻骑缝检查孔进行压水试验 ， 压 6 7 设计 与施工 水 利规 划与设 计 2 0 1 0年 第 5期 水试验可采用单点法， 压力为 0 6 MP a ， 缝面透水率 合格 标准 为 ： 死 水 位 1 4 4 3 0 m 以下 不 大 于 0 1 L u ； 死水 位 1 4 4 3 。 0 m 以上 不 大 于 0 3 L u 。检 查 不 合 格 时， 必须补灌 ， 直到满足要求。据压水试验成果资 料 ， 透水率最大 0 0 0 6 7 L u 、 最小 0 0 0 0 0 L u ， 压水试 验结果满足要求。 4 2 抽样取芯试验 面板裂缝化灌达到强度后 ， 应抽样钻 O5 0 mm 孔取芯， 检查灌浆充填效果。对完整 的灌后芯样进 行劈拉试验 ， 检测缝面浆液粘结强度。钻孔取芯检 查结果 ： 灌浆充填密实 ， 劈拉强度满足要求 。芯样劈 拉 强度成 果见表 3 。 表 3芯样劈拉强度成果表 序号 裂缝编号 劈拉强度( MP a ) 序号 裂缝编号 劈拉强度 ( MP a ) l 6一 4 1 8 6 5 1 1 5 2 0 7 2 7 7 3 9 5 6 1 2 2 1 6 6 3 8 7 4 9 4 7 1 3 一 l 1 7 3 4 8 1 O 1 9 8 4 3 表 面封 闭处理质 量检 查 对于表面封闭粘贴的 G B胶板的现场检查具体做 法为一看、 二按、 三 剥离。对 于 G B胶板经 剥离检查与 混凝土面粘贴比例小于 9 O 的进行返工处理。 5 结论 万胜坝 水库 大坝混凝 土面板 裂缝 原 因既 有一般 性也有其特殊性， 昼夜温差大没有妥善加 以保护产 生较大的温度应力致使裂缝 的可能性最大， 其次是 边界对面板的约束 ， 加上混凝土原材料 、 添加剂可能 的质量缺陷 ， 以及混凝土浇筑环节多、 时间长造成混 凝土初凝 ， 影响混凝土层面结合强度， 滑模拉升时对 混凝土可能存在拉伤现象 ， 从而使面板混凝土过早 产生较多的水平裂缝。与国内外混凝土面板裂缝情 况相 比在裂缝产状、 裂缝发生的时 间等方面有相似 之处 ， 本文介绍的根据实际情况提 出的处理措施 可 行 ， 效果较好 ， 可供类似工程质量缺陷处理时借鉴。 ( 上接第 1 O页) 前述水资源优化配置的水量基础上， 如何做好各月的时段供水 ， 使供、 需平衡 ， 正是本次 转型研究的核心。由于红崖山灌 区地表供水状况， 不仅受时段来水过程 的影响， 并且受水库调蓄能力 的制 约 ， 从 灌 区各 时段 的需 水 要求 看 ， 4 6月 是 它 的需水高峰期 ， 其需水量 约 占总需水量 的 6 O 左 右 ， 而来水 却 只 占全 年 来 水 量 的 7 ， 是 来 水 低 谷 期 ， 供需失 衡较大 。 8 9月是来水的高峰期 ， 需水却较少 ， 期 间正 值汛期， 受汛限水位的影响 ， 来水大于需水 时， 又容 易造成弃水 ， 这给地表水的年度调节带来 了一定难 度。本次红崖山灌 区地表水年度调节计算 ， 就是在 以地表水最大限度的满足灌区需水要求前提下 ， 以 弃水量最小为原则， 在计算机 e x c e l 程序 中多次循 环计算的最佳值 ， 作 为最后的调节方案 。以地表水 为主， 地下水为辅的联合调度结果见表 4 。 表 5 地表水与地下水联合调度方案表 单位： 万 m 地表 地表 需地下 地下水 地下计 比计划 年份 净需水量 毛供水 净供水 净供水 开采量 划配水 节 、 超 P = 2 5 1 7 5 2 6 6 2 2 51 2 7 1 2 3 8 2 C 5 1 4 4 6 6 0 5 2 5 6 4 9 5 4 4 2 5 P 5 0 1 8 1 3 3 1 2 1 6 7 9 9 1 1 9 2 3 9 6 2 0 9 2 7 3 0 4 9 6 6 7 5 6 2 9 9 P = =7 5 1 9 1 8 8 7 2 1 2 1 2 6 l 1 6 6 6 9 7 5 2 1 8 8 8 4 9 2 6 6 8 5 2 1 6 4 丰、 平 、 枯 2 2 2 0 6 ； 6 1 9 8 5 5 ， 0 2 3 5 1 6 周期 从地表水与地下水的联合调度方案可 以看出， 6 8 丰水年份灌区地下水量 比计划有所减少， 但平水年 份和枯水年份都有一定 的超采 ， 从一个完整的丰、 平、 枯周期看， 地 下水超采量达 2 3 5 0万 m。 ， 但从地 下水补采均衡计算 中可以得 出， 一个丰、 平 、 枯周期 中， 地下水正均衡 2 8 4 0万 m。 ， 说明调度方案是合理 的， 可以实现地下水逐步恢复的 目的， 这也说 明地表 水与地下水联合调度是可行的， 也是合理的。 5 结语 根据流域重点治理规划 ， 在地下水限额控采条 件下 ， 通过供 、 需水预测分析， 对灌区水资源进行优 化配置， 并以实施节水改造工程 、 种植规模和种植结 构调整、 节水灌溉技术应用 、 作物灌溉制度设计 、 地 表水与地下水合理调度为措施 ， 达到水资源供 、 需平 衡 ， 以期实现灌 区灌溉模式 由地下水为主、 地表水为 辅 向地表水为主、 地下水为辅的战略转型。 参考文献 1 甘肃省石羊河流域重点治理规划 M 兰州， 甘肃省水利 厅 ， 甘肃 省发展和改革委员会 ， 2 0 0 7 2 龚纯 ， 王 正林 精通 Ma t l a b最优化计 算 J 北京 ， 电子 工业出版社 ， 2 0 0 9 3 雷英杰， 张善文 李续武等， Ma t l a b遗传算法工具箱及 应用 J 西安 ， 西安电子科 技大学 出版 ， 2 0 0 6