温泉水电站大坝面板混凝土裂缝成因及处理措施.pdf

水利水电技术第4 4卷2 0 1 3年第 1 O期 温泉水 电站大坝面板混凝土裂缝成因 及处理措施 张 伟 ( 新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐8 3 0 0 0 0 ) 摘要：温泉水电站混凝土面板堆石坝在 面板 浇筑完成后 ，对其混凝土裂缝进行 了检查统计，并对裂 缝的成因进行 了分析，且介绍 了裂缝处理措施及效果 ，为类似工程的混凝土裂缝处理提供参考。 关键词 ：混凝土面板堆石坝；混凝土面板 ；裂缝成 因；处理措施 ；温泉水电站 中图分类号 ：T V 6 4 1 4 ( 2 4 5 ) 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 3 ) 1 0 - 0 0 9 3 0 3 Cr a c k i ng c a u s a t i o n o f c o nc r e t e f a c e o f da m f o r W e nqu a n Hy dr o po we r St a t i o n a nd i t s t r e at me nt me a s u r e s ZHANG W e i ( X i n j i a n g S u r v e y a n d D e s i g n I n s t i t u t e o f Wa t e r R e s o u r c e s a n d H y d r o p o w e r ， I r i i m q i 8 3 0 0 0 0 ，X i n j i a n g ， C h i n a ) Ab s t r a c t ：Af t e r t h e c o n c r e t e p l a c e me n t o f t h e f a c e s l a b o f t h e c o n c r e t e f a c e r o c k fi l l d a m f o r W e n q u a n Hy d r o p o w e r S t a t i o n ，t h e i n s p e c t i o n a n d s t a t i s t i c s a r e ma d e o n t h e c r a c k s o f t h e c o n c r e t e f a c e， a n d t h e n n o t o n l y t h e c r a c k i n g c a u s a t i o n i s a n a l y z e d，b u t the me a s u r e s for t h e t r e a t me n t o n t h e c r a c k s a n d t h e i r e f f e c t s a r e a l S O d e s c r i b e d h e r e i n；w h i c h c a n p r o v i d e s o me r e f e r e n c e s f o r t h e t r e a t m e n t o f t h e c o n c r e t e c r a c k i n g fo r t h e s i mi l a r p r o j e c t s c o n c e r n e d Ke y wo r d s ：c o n c r e t e f a c e r o c k fi l l d a m ；c o n c r e t e f a c e s l a b； c r a c k i n g c a u s a t i o n；t r e a t me n t me a s u r e s ；We n q u a n Hy d r o p o we r S t a t i o n 1 工程概况 温泉水电站位于新疆某河 中游马扎尔峡谷内，水 库总库容 ：2 0 7亿 m ，水电站总装机容量为 1 3 5 MW， 以发电为主 ，多年平均发电量 7 2 5亿 k W h 。工程 等别为 等 ，规模为大 ( 2 ) 型。主要建筑物包括混凝 土面板堆石坝 、表孔溢洪道 、深孔泄洪洞 、引水发电 系统及地面厂房 。混凝 土面板堆石坝为一级建筑物， 最大坝高 1 0 2 I n 。工程坝址区地震基本烈度为 8度 ， 设防烈度为 8度 。 2 面板混凝土的施工情况 面板采用二级配 C 3 0 W1 2 F 3 0 0钢筋混凝土 ，单层 双向配筋 ，其竖向配筋率为 0 5 ，水平 向配筋率为 0 4 。混凝土 面板 面积 约 2 7 6 6 1 I n ，混凝 土方量 1 2 3 6 0 In ，钢筋制安 6 4 6 t ，表面坡 比 1 ： 1 5 ，面板 为不等厚结构 ，设 计厚度 由底部 6 3 c m渐 变至坝顶 W a t e r Re s o u rc e s a n d Hy d r o p o w e rEn g i n e e ff n g Vo 1 44 No 1 0 3 0 a m。面 板 设 计 分 块 共 计 3 2块 ，斜 长 6 1 9 9 1 7 5 8 1 3 In，分块宽度分为 1 2 In和 6 In两种，1 2 In宽 度 1 6块 ，6 In宽度 l 6块。板间缝 3 1 条 ，其 中受压缝 1 5条 ，受拉缝 1 6条。 水泥采用 4 2 5级 普通 硅酸盐 水泥 ，砂 石骨 料 采用 当地骨料筛分厂生产 的砂石骨料 。粗 骨料 采用 二级配 ，最大粒径为 4 0 mm，分成 5 2 0 mm，2 0 4 0 mm。混 凝 土设 计 强 度 等 级 为 C 3 0，抗 渗 等 级 W1 2 ，抗冻等级 F 3 0 0 。每方掺 0 9 k g纤维。面板混 凝土配合 比如表 1所列。 2 0 0 9年 4月 1日坝体开始填筑 ，2 0 0 9年 l 2月2 6 E t 填筑 至 防浪 墙 底部 9 5 7 In 高 程。混 凝 土 面板 于 2 0 1 0年 4月 1 3日开始浇筑 ，2 0 1 0年 6月 1 9日浇筑 完成 。面板混凝土浇筑采用坝顶喂料、溜槽入仓 、平 收稿 日期 ：2 0 1 3 0 4 一 O 1 作者简介 ：张伟 ( 1 9 7 O 一 ) ，男 ，高级工程师。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 张伟温泉水电站大坝面板混凝土裂缝成因及处理措施 表 1 面 板混凝土配合 比 水 水泥 粉煤灰 砂 小石 中石 外加剂 k g- m。 水灰 比 砂率 说 明 k g m 3 k g m一 k g m一 k g m一 k g m一 k g m 减水剂 A X N 一 1 引气剂 D H 9 O 3 6 1 2 8 2 6 7 8 9 3 2 5 9 3 6 9 3 5 6 7 2 6 7 0 0 6 0 5 常态 仓振捣 、拉模成型的施工工艺。 3 大坝面板混凝土裂缝检查情况 混凝土浇筑结束 ，洒水养护 2 8 d后 ，即进行 大 坝裂缝普查 ( 后期还须进行新增裂缝 的普查 ) ，按 面 板设计分块编号 ，逐块进行普查 ，由上至下对裂缝依 次用测缝仪普查并记 录，其 内容包括 ：编号 、缝 宽 、 缝长 、裂缝位置及走 向。 面板浇筑完毕后 ，对裂缝分两个时段检查 ，即 7 d 龄期后检查及 2 8 d龄期后检查。其 中7 d龄期后裂缝 少且缝宽均在 0 1 m m 以下。从 裂缝形成 的时 间看 ， 混凝土 7 d龄期裂缝数量少 ，大部分裂缝形成及发展 的时期为面板浇筑 7 d至 2 8 d时段 ；从裂缝产生的部 位来看 ，主要以面板 中部的裂缝居多 ，其 中面板长度 越长 ，裂缝数量相对较多( 见表 2 ) 。 4 产生裂缝的原因及处理的必要性 许多混 凝 土 面板 堆 石 坝 工程 的面 板都 产 生 裂 缝 ，这是与面板混凝 土 自身特性和面板所处 的环境 及其工作条件 有关 ，混凝 土干燥过程 中毛细孔 内的 水分蒸发 ，使混凝 土产 生干缩变形 ，可能导致干缩 裂缝 ；混凝土硬化过 程 、胶凝材料水 化会使混凝 土 自身体积减小 ，可能导致产生减缩裂缝 ；混凝 土是 热的不 良导体 ，在气 温下降时 ，混凝 土面板表 面温 度随之下 降 ，与面板 内部形 成较 大 的不 均匀 温差 ， 引起温度应力 ，可能导致产生温度应力裂缝 ；混凝 土面板是堆石坝体上 的超 薄板 ，在面板浇筑 以后 继 续填筑坝体会使得面板顶部附近坝体产生指 向坝体 内部的变形 ，引起面板顶部脱空 ，于是脱空部 位的 混凝土面板会产生较大 的弯 曲应力 ，可能导致 产生 张拉裂缝 。 温泉大坝混凝土 面板浇筑没有分期 ，所 以面板 混凝土裂缝形成 的原 因主要 是干缩裂缝 、减缩裂缝 及温度应力 裂缝 。由于工程所处 的地理位 置昼夜温 差大 ，春夏季 是 多 风季 节 ，虽 然 采 取 了有 效 的温 控 、保湿手段 ，并且在面板混凝土 中还掺加 了聚丙 烯晴纤维等抗裂措施 ，坝体沉降时 间有 3 5月 ，坝 体沉降 大部 分 已完成 ，但是 仍 然难 以避 免 产 生裂 缝 。 面板出现裂缝将会降低混凝土的耐久性和防渗性， 表 2 面板混凝土裂缝统计( 2 8 d龄期 ) 裂缝特性 面板 裂缝 总长度 O 2 mm 0 2 mm且 0 5 m m 0 5 mm 编号 数量 m 最 大宽 最小宽 裂缝数量 长度 占总量的 裂缝 数量 长度 占总量 的 裂缝数量 长度 占总量的 度 m m 度 m m 条 百 分比 ， 镰 m 百分 比 ， 氛 m 百分比 1 0 2 l 2 4 2 1 2 4 1 0 O 0 2 5 O 2 1 1 4 4 9 6 4 4 9 6 1 0 O O 2 7 0 21 1 2 5 5 7 8 5 5 7 8 l O 0 O 2 8 0 2 2 1 4 5 6l 5 6l l 0 0 O 2 4 0 2 1 6 1 6 1 8 4 8 1 6 1 8 4 8 l 0 0 O 3 0 2 l 7 7 8 2 2 7 8 2 2 1 0 0 0 2 6 0 2 l 8 1 1 1 3 4 2 2 1 4 l 8 2 9 1 2 O 2 81 8 0 2 5 0 1 5 l 9 2 5 2 9 8 8 3 3 0 6 1 2 O 2 2 2 6 8 2 8 8 0 0 2 4 0 1 5 2 0 1 5 1 7 8 8 1 5 1 78 8 1 0 0 O 3 5 0 2 2 l l 9 2 3 1 8 l 1 2 5 3 1 8 21 9 8 9 4 7 O 3 0 1 2 2 6 7 3 2 3 28 5 O 0 3 4 5 2 5 O 0 O 2 4 O 1 2 3 6 6 6 2 1 7 5 3 3 3 4 4 8 5 6 6 7 O 2 0 1 5 2 4 1 6 1 9 5 2 l 1 l 6 2 5 1 5 1 8 4 2 9 3 8 O 2 3 0 2 2 5 1 2 8 l 2 8 l 0 0 O 1 5 0 1 5 2 6 1 4 1 6 0 4 1 4 1 6 0 4 1 0 0 O 28 0 21 2 9 1 6 2 1 6 2 l O 0 O 2 6 O 2 1 合计 1 5 3 l 7 9 5 2 l 3 1 1 5 9 6 1 4 0 1 6 7 9 3 9 4 水利水电技术第4 4卷2 0 1 3年第 l 0期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 旦裂缝发展成为渗水通道将导致库水通过裂缝渗 入大坝内部 ，引起坝体 的渗漏 ，甚 至危及 大坝 的安 全 。因此 ，对混凝 土面板 的裂缝进行及 时处 理是必 要 的 。 5 混凝土裂缝处理措施 首先对面板 混凝土裂缝进 行统计标 识 ，宽度 大 于 、等于 0 2 mm的裂缝采用 S KE环氧浆材进行化 学灌浆补强加 固处理 ，裂缝表面用 S K手刮聚脲复合 胎基布进行防护。对于小于 0 2 m m 的微细裂缝 ，则 直接采用 S K手刮聚脲复合胎基布进行面层 防护 ( 见 图 1 ) 。施工工艺如下 ： 台基布 图 1 混凝土裂缝施工处理示意 ( 1 ) 根据裂缝的宽度确定布孔 的间距 ，沿裂缝面 两侧打斜孔与缝面相交 ，孔距为 0 30 4 m，孔深 2 0 c m 以上 ： ( 2 ) 清洗灌 浆孔 ，埋设 灌浆 嘴 ，如果 灌浆 嘴 与 缝 内相通 ，则 可 以进 行 下道 工 序 ，否则 须 重 新 钻 孔 ： ( 3 ) 为 了保证灌浆效果 ，使裂缝 内部浆液充填饱 满 ，本次灌浆采用高压灌浆工艺 ，最高灌浆压力控制 在 48 MP a ，当灌浆 孔相临缝 面出浆后 ，即结束本 孔灌浆 ； ( 4 ) 待灌浆材料有一定强度后 ，拔 除灌浆嘴 ，灌 浆孔洞用高强砂浆进行封闭； ( 5 ) 沿混凝土裂缝面进行打磨 ，打磨宽度 2 5 c m， 去除混凝土 的污渍 ，用水清洗缝面 ，待完全干燥后 ， 涂刷潮湿型界面剂 ； ( 6 ) 界面 剂初 凝 固化 后 ，采 用 S K手 刷 聚脲 复 合胎基布对缝 面进行整体 防护 ，涂层要求 2 r n m左 右 ： ( 7 ) 若裂缝宽度小于 0 2 m m，则无须 化学灌浆 处理 ，直接采用 S K手刮 聚脲复合 胎基 布对清 理干 净 的裂缝面进行 整体 防护 ，涂 层厚度 要求 2 r n m左 右 ： ( 8 ) 对聚脲进行养护 ，严禁聚脲面 2 4 h内过水 。 水利水电技术第 4 4卷2 0 1 3年第1 0期 张伟温泉水电站大坝面板混凝土裂缝成因及处理措施 6 混凝土裂缝处理效果 大坝裂缝处 理于 2 0 1 0年 7月 3 0 日全部处 理完 毕 ，并检验合格。化 学灌浆结束后，进行压水试验， 压力控制在 0 6 MP a ，缝面透水率不大于 0 0 3 L u即 为合格 ，否则做加 密孔 ，对裂缝进行补充灌 浆 ，直 到压水试 验合格 为止 。按照设 计通 知和监理要 求 ， 现场大坝面板取三个芯样 ，芯样裂缝走 向清晰 ，灌 浆材料充实饱满 ，通过外 观检测可判定灌浆质量合 格 。 = l ： 半 水 术 温泉水 电站 于 2 0 1 0年 9月 1 0 E l 下 闸蓄水 ，安 全运行 两年 ，大 坝 监测 资 料 显示 ，总体 渗 漏量 不 大 。通过工程 运行实践 ，证 明了采用 S K手刮 聚脲 技术进行面板 混凝 土裂缝 的处理 ，是安全 可靠 的。 它是 目前处理混凝土裂缝的一个 比较简便 、经济 的 方 法 。 参考文献 ： 1 D L T 5 0 1 6 - 1 9 9 9，混凝土面板堆石坝设计规范 s 2 蒋 国澄 ，傅志安 ，风家骥 混 凝土面板坝工程 M 武汉 ：湖 北科学技术 出版社 ，1 9 9 7 3 郦能惠 高混凝土面板堆 石坝新技术 M 北京 ：中国水利水 电出版社 ，2 0 0 7 4 中国水利水 电科学研究 院 国电新疆伊犁喀什河 温泉水电站竣 工安全鉴定报告 R 北京 ：中国水利水电科学研究 院，2 0 0 2 ( 责任编辑欧阳越) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m