德泽水库混凝土面板堆石坝趾板混凝土裂缝处理.pdf

第 4 3卷 第 4期 2 0 1 2年 2 月 人 民 长 江 Ya n g t z e Ri v e r Vo 1 4 3 NO 4 Fe b， 2 01 2 文章编号 ： 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 2 ) 0 40 0 4 6一 O 3 德泽水库混凝土面板堆石坝趾板混凝土裂缝处理 戴 乐 军， 杨 文 龙， 余 仲 军 ( 长江勘测规划设 计有限责任公 司 工程建设 与监理公 司， 湖北 武汉 4 3 0 0 1 0 ) 摘要 ： 德 泽水库 大坝 为混凝 土面板堆石坝 ， 大坝的趾板建在 弱风化岩基 上 ， 趾 板采 用 C 3 0 W1 2 F 2 0 0混凝 土 ， 趾 板在 浇筑完成后经检查共发现有 6 2条裂缝 ， 总长度 达 1 6 9 6 4 m。为 了对 裂缝进行 有效地 处理 ， 详细分析 了 产生裂缝 的原 因， 并针对不同类型的裂缝采取 不同的处理措施 ， 如 I类裂缝用化学粘补材料进 行修 补 ， 类裂 缝采取 先环氧砂浆钻孔灌浆 、 再粘补表 面的方法修补 。所有裂缝经 处理后 ， 均达到防渗设计要 求。 关键词 ： 大坝趾板 ； 混凝土裂缝 ；裂缝修补 ；德泽水 电站 中图法分类号 ： T V 5 4 3 文献标志码 ： A 1 工程概况 德泽水库位于云南北部 曲靖市以南德泽乡的牛拦 江上 游 3 k m处 。工程 由混 凝土 面板堆 石坝 、 左岸 溢洪 道 、 右岸泄洪隧洞、 左岸发电放空隧洞及坝后 电站等组 成。水库最大库容 为 4 4 8亿 m ， 坝顶 高程 1 7 9 6 3 In， 最大坝高 1 4 2 m， 坝顶长 3 8 6 9 m， 坝顶宽 1 2 0 m。 大 坝设计 地震 烈度 为 9度 。 大坝 趾 板 建 在 弱 风 化 岩 基 上 ， 高 程 1 6 5 3 9 1 7 1 5 0 I n 段 为 A 型趾板 ， 宽 1 0 m、 厚 0 8 m； 高程 1 7 1 5 0 m以上段 为 B型趾 板 ， 宽 度 8 m、 厚 0 6 m。 趾板采用 C 3 0 W1 2 F 1 0 0混凝土 ， 不设伸缩缝 ， 分块 浇 筑的接 缝按施 工缝 处理 ， 缝 内设膨胀 止水 条 。 高程 1 6 5 3 91 7 0 0 0 m 段混 凝 土 趾 板 于 2 0 1 0 年 2月 1 0 1 3 开始 浇筑 ， 2 0 1 0年 5月 1 2 日完 成 。 2 0 1 2年 6月 1 5日， 参建 各方 对高 程 1 7 0 0 0 m 以 下趾 板裂 缝进行 了调 查 ， 共 发现 6 2条 裂 缝 ， 其 中裂缝 宽度 小 于或 等 于 0 2 mm 的裂 缝 2 9条 ， 总 长度 1 2 4 4 i n ； 裂缝 宽 度大 于 0 2 m m 的裂 缝 3 3条， 总长 度 为 45 2 4 in 。 2 裂缝原因分析 2 1 气候条件 该工程所处流域除上游部分山区属北热带季风气 候外 ， 绝大部分地 区属暖温带高原季 风气 候， 日温差 大， 干湿季节分明， 由于地形起伏较大 ， 气候垂直变化 明显 ， 河谷区气 温高 ， 降雨量 少， 河谷 窄 口处风速 大。 这 些气 候特 点对 趾板混 凝 土防裂 极为 不利 。 2 2 地质条件 右岸桩 号 K 0+ 0 4 5一K 0+ 0 6 0 in段 在 开挖 过 程 中 揭露 出一条 2 in宽 的断 层破 碎带 ， K 0+ 0 4 5K 0+ 0 6 0 in段趾 板鼻坎 在灌 浆前 发现 6条裂 缝 ， 裂 缝 间距 均 匀 ， 走向规律 ( 平行 于断层走 向) ， 在 固结灌 浆施工 过程 中， 该部位的灌浆孔孔 口处均未发现抬动裂缝存在 ， 由 此推断， 裂缝可能是 由于大坝填筑后地基不均匀沉陷 所 引起 。 2 3混凝土水化热 通过现场对埋设混凝土内温度传感器 的内部温度 观测情况看， 混凝土 内部温度一般在浇筑后 2 42 7 h 之间达到最高温值 4 4 ， 而环境温度一般在 1 0 5 c I = 2 5 1 之 间 ， 混凝 土 内部与周 围环 境温 差较 大 ， 随着 混 凝 土表 面温度 受环 境温 度 的影 响下 降 ， 混 凝 土 内部 与 表面出现较大的温度梯度 ， 导致混凝土表面出现裂缝。 2 4趾板未设置伸缩缝 混凝土面板堆石坝设计规范中明确规定 ， 位于 基 岩上 的趾板 ， 应结 合 地 形 、 地 质条 件 ， 设 置 必 要 的 伸 缩缝 ， 并和面板 的垂直缝错开 ， 一般地段不分伸缩缝。 收稿 日期 ： 2 0 1 1 一l 1 2 0 作者简 介： 戴 乐军 ， 男， 助理工程师 ， 从事水利水 电工程建设监理工作 。Em a i l ： 4 2 0 0 8 5 1 9 9 q q c o rn 第 4期 戴乐军 ， 等： 德泽水库混凝土 面板 堆石坝趾板混凝土裂缝处理 4 7 趾 板 地基 最理 想 的应 为坚硬 、 耐冲蚀 性 和可灌 的 岩基 。 该 工 程河 床段 趾 板 虽 然 大 部 分位 于弱 风 化 基 岩 ， 但属于砂岩夹泥岩 ， 且呈薄层状 ， 强度低 ， 并伴有断层 破碎带 。河床趾板没有设一条伸缩缝 ， 全部为施工缝 ， 且 钢筋 过缝 ， 可 能 由此造 成趾 板局 部应 力集 中 ， 而 出现 变形 裂 缝 。 2 5 帷幕 灌浆的抬动 河床段为砂岩夹泥岩 ， 可灌性好 ， 基岩下 2 0 m和 4 0 m两处灌浆段 吸浆量异 常大， 最 大灌浆 段单耗达 1 2 0 0 0 k g m， 复灌现象较普遍 ， 产生抬动的可能性大。 抬动 观测 孔深 设 置偏 浅 ， 只能 观 测 到 浅 层 基 岩 和盖 重 混凝 土抬 动 。 河床段帷幕灌浆采取孔 口封闭孔内循环的方法施 灌 ， 压 力按 孑 L 深 逐 段 递增 ， 该 部 位是 砂 岩 夹 泥 岩 、 薄 层 状 ( 厚 2 0 3 0 e m) 的地质结构 ， 容易发生裂隙被击穿。 采用逐段递增压力灌浆 ， 会使岩层缝隙反复张开 ， 水泥 浆液在裂隙接触 面重复沉淀结石 ， 从 而造成深层 的基 岩 缓慢 抬 动 ， 在 达 到一定 量后 ， 产 生趾 板抬 动并 出现 裂 缝 。 3 趾板 混凝土裂缝处理 3 1 设计 技术要求 缝宽小于或等于 0 2 m m为 I 类 缝 ， 采用 防渗 复 合板表面粘贴封闭方法处理。 缝 宽大 于 0 2 m m 为 类 缝 ， 先 采 用 水 溶 性 聚 氨 酯化 学 灌浆 ， 后用 环 氧砂 浆嵌槽 处 理 ， 再 结合 防渗 复合 板表 面粘 贴 封闭 方法 处理 。 3 2裂缝处理材 料 裂缝处理材料采用杭州国电水利电力工程有限公 司生 产 的防水 处 理 材 料 ， 主要 有 ： S R找 平 层 、 S R 防渗 保护盖 片、 HKE P一1弹性环 氧、 H K弹性 封边 剂 、 K T 1 浓 缩剂 、 L W 及 H W 水 溶 性 聚 氨酯 等 。其 中 ， 翼 边 型 S R防渗盖片作为混凝土面板坝常用 的表层 盖板， 亦 可 用于 混凝 土表 面裂 缝修 补处 理 。它 的翼边 和配 套 封边剂配套使用 ， 可免于用扁钢对其压 固。处理时 ， 在 S R防渗盖片两侧翼边上刮涂 H K弹性 封边剂 ， 把 S R 防渗盖片两侧翼边粘结在混凝土基面上， 封边宽度 5 c m O 3 3 裂缝处理作业流程 ( 1 ) I类缝处理 ( 缝宽度 0 2 m m) 。处理流程 为 ： 安全防护一验收合格一裂缝两侧混凝土面清理 和 清洗一涂 s R底胶一施工 s R找平一粘贴 s R防渗盖片 一 HK封边 处理 ( 图 1 ) 。 ( 2 ) 1 1 类 缝 处 理 ( 缝 宽 度 0 2 mm) 。处理 流 程 为 ： 安全 防护一 验 收合 格一 裂缝 两 侧 混 凝 土 面清 理 和 清洗一灌浆孔划线定位一钻灌浆孔一 冲刷灌浆孔一埋 灌 浆止 水 针头 ( 外 径 1 3 mm、 长 1 0 c m， 自闭 管 浆压 力 的专用灌浆止水针头) 一 冲洗裂缝一缝面 HK封边剂 封闭一浆液配制一低压灌浆一灌浆止水针头封堵 ( 待 固结 ) 一 凿 “ V ” 型槽 一 冲 洗槽 面一 涂 刷 K T 1浓 缩剂 一 HKE P一1弹性 环 氧 砂 浆 嵌 缝槽 一 两 侧 表 面清 理 和 清洗 一 涂 S R底 胶一 施工 S R找 平一 粘贴 S R防渗 盖片 一 H K封边 处理 ( 图 2 ) 。 1 R S 1 RE 图 1 小于、 等于 O 2 mm裂缝表面粘贴 封 闭处理结构示意 ( 单位 ： m m) 图 2大 于 O 2 mm 裂 缝 化 学 灌 浆 、 表 面 粘贴 封闭处理 结构 示意( 单位 ： m m) 3 4 I 类裂缝处理工艺 将裂缝两侧各 1 7 c m范围内的混凝土表面用钢丝 刷刷毛 ， 除去松动浆皮及凸出部位 ， 并将混凝土表面的 油渍 、 浮土、 灰浆皮及杂物清除掉 ， 用湿棉纱将清理后 的混凝 土表 面擦 拭 干净 ， 晾干后 立 即进行 下一道 工序 ， 以防 止混凝 土 表面再 次受 污染 。 对 于局 部不 平整 的混 凝土 表 面 ( 蜂 窝麻 面 ) ， 需用 弹性环 氧砂 浆 ( 按弹性 环 氧砂 浆施 工 方 法施 工 ) 找平 ， 或用磨光机打磨平整。待基础面干燥后 ， 沿缝两侧各 1 7 c m 宽度 范 围 内 ， 均匀 涂 刷 S R底胶 ， S R底胶 涂刷 范 围为待粘贴 S R防渗盖片 的混凝土面。S R底胶晾干 后 ， 先用 S R材料在底胶上做 S R找平层 ， 再进行粘贴 S R防渗盖片， 沿裂缝一端逐步 向前挤压密实 ， 排尽空 气。S R防渗盖片接头 的搭接长度不小于 1 0 c m， 最后 用配套的 H K封边剂封边处理。 3 5 类裂缝处理工艺 ( 1 )灌 浆 。根据 裂 缝 情 况对 灌浆 孑 L 划线 定 位 ， 沿 4 8 人 民 长 江 缝两 侧 1 0 a m位 置 ， 间 隔 3 0 a m用 电锤 交错 打斜 孔 ， 倾 角 4 5 。 6 0 。 ， 孔径 1 6 mm， 孔深 2 5 a m， 使其穿过缝面。 当一条缝打孔完成后 ， 用高压 风对其孔内粉尘进 行吹 孔 ， 吹孔 完成 后 埋 设灌 浆 止 水 针 头 。将 裂 缝 表 面 清洗干净 ， 沿缝面均匀涂刷宽 5 0 m m， 厚 3 mm的 H K 封边剂 ， 保证缝面封闭， 避免浆液外漏。依次对灌浆止 水针 头进 行压 水试验 ， 压力 0 3 M P a ， 观察 裂缝 表 面封 堵是 否严 实 ， 裂 缝是否 连通 。 浆液配置 ： L w： H W = 3 0 ： 7 0 ； 根据缝宽情况， 细缝 可适量加入稀释剂丙酮 (5 ) 。各组成部分加入顺 序： L wHw一稀释剂 ， 按顺序加入后 ， 搅拌均匀， 随配 随用 。 水平方向分布的孔逐孔依次灌浆 ， 竖直方 向分布 的孔 自下而上灌浆 。灌浆压力 0 3 MP a ， 当邻孔出浆 后 ， 维 持 0 3 M P a压力 3 m i n为止 。 浆 液 固化 7 2 h后 ， 去 除灌 浆 嘴 ， 再 进行 凿 槽 和 表 面封 闭处 理 。 ( 2 )凿 槽 、 嵌 弹 性 环 氧 砂 浆 。 沿 裂 缝 走 向凿 1 O c m 3 a m( 宽 深 ) 的“ V” 型槽 ， 裂缝位于槽底部 ， 清 除松动混凝土渣及污渍 ， 并对凿除部位进行清洗 ， 清除 积水 。 沿裂缝均匀涂刷 K T 1浓缩剂 ， 涂刷宽度为裂缝两 侧各 2 5 mm。 在槽 内 昆凝土面涂 刷 H K E P一1弹性 环氧基 液 ， 然后 嵌填 H K E P一1弹 性 环 氧砂 浆 ， 振 捣 密实 ， 砂 浆 表 面抹平 。 ( 3 )表 面封 闭处理 。 同 I类裂缝 处理 工艺 。 3 6 质量检查 趾板 裂缝化 学灌 浆 达 到 强度 后 ， 采 用 混 凝 土取 芯 机抽样钻孑 L 取芯检查灌浆充填效果 ， 从芯样看， 灌浆充 填饱满 ， 灌浆效果 良好 。 表 面封 闭粘贴 的 S R防渗 盖 片及 S R找平 层 ， 现场 检查， 具体做法为一看、 二按 、 三剥离。经现场抽检， 所 有 S R防渗盖片及 S R找平层粘贴紧密， 达到表面封闭 效 果 。 裂缝处理完成后 ， 建设单位 、 设计单位、 监理单位 及施 工单位 现场 进行 了全 面检查 ， 效果 良好 ， 达到 了设 计要求的防渗堵漏效果。 4 结 语 ( 1 )考虑气 候条 件 及混 凝 土 水 化 热影 响 ， 趾 板 混 凝土 浇筑后 应及 时覆 盖保 温并加强 养 护。 ( 2 )对于地质条件较差或不能落在弱风化基岩上 的趾板段 ， 应考 虑设 伸缩缝 。 ( 3 )对 于地质 条件差 ， 需要 深挖 置换 的部位 ， 为避 免不均匀沉降对趾板造成破坏 ， 宜在置换起点或终点 设 伸缩缝 。 ( 4 )宜加深灌浆抬动观测孔， 确保在帷幕灌浆过 程 中， 能有效观测抬动情况。 ( 5 )关 于帷幕 灌浆压 力递增 可 能引起趾 板 抬动 的 问题 ， 宜从固定孔深后直接按终孑 L 压力施灌， 避免裂隙 反复被 击穿 而引起 抬动 。 ( 编 辑 ： 赵凤 超 ) Tr e a t m e nt o f c o n c r e t e c r a c k o f t o e s l a b o f CFRD o f De z e Re s e r v o i r DA I L e j u n ， YAN G We n l o n g ， YU Z h o n g j u n ( C o n s t r u c t i o n a n d S u p e r v i s i o n C o m p a n y ，C h a n g fi a n g I n s t i t u t e o fS u rve y ， P l a n n i n g ， D e s i g n a n d R e s e a r c h ，W u h a n 4 3 0 0 1 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：T h e t o e s l a b o f t h e c o n c r e t e f a c e d r o c k f i l l d a m ( CF R D)o f De z e R e s e r v o i r ，u s i n g t h e c o n c r e t e C 3 0 W1 2 F 2 0 0，i s b ui l t o n we a k l y we a t h e r e d r o c k f o u n da t i o nAfte r g r o ut i n g，6 2 c r a c k s we r e f o u nd o n t o e s l a b wi t h a t o t a l l e n g t h o f 1 69 4 mTo t r e a t t he s e c r a c ks ，t h e i r c a us e s we r e a n a l y z e d a n d d i f f e r e n t t r e a t me nt me a s u r e s we r e a d o p t e d f o r di f f e r e nt c r a c k t y pe s；f o r t y p e I c r a c k，c he mi c a l b o n di n g ma t e r i a l wa s us e d f o r c o n c r e t e p a t c hi ng；f o r t yp e I I c r a c k s，e po x y mo r t a r wa s u s e d f o r dr i l l i n g g r o u t i ng a n d t he n t he s u r f a c e wa s pa t c h e d by b o n di n g ma t e r i a 1 Th e s e e p a g e p r e v e nt i o n e f f e c t i s s a t i s f y i n g a fte r t he t r e a t me nt Ke y wor d s：d a m t o e s l a b；c o n c r e t e c r a c k；c r a c k me n di n g；De z e Re s e r v o i r