２００９年３月 中南水力发电 第１期 鲤鱼塘水库工程 混凝土面板堆石坝面板裂缝处理 陈 耿陈西源 冯秋风 （中南勘测设计研究院宜昌设计院，湖北宜昌４４３００２） 摘要鲤鱼塘水库工程混凝土面板堆石坝最大坝高为１０３．８ｍ，最大面板高度１００．２５ｍ，最大面板长度１７２．４３ｍ，面 板单块宽度１２．０ｍ，共２０块，面板为Ｃ２５钢筋混凝土结构，面板底部厚度为６０．０７ｅｍ，顶部厚度为３０．ＯＯｅｍ。面板混 凝土浇筑完成后，出现了横向裂缝，为确保防渗效果和混凝土耐久性，采取了一系列处理措施，经蓄水后检查，防 渗效果良好。处理方案对其它同类工程处理面板混凝土裂缝有一定的借鉴作用。 关键词面板裂缝化学灌浆表面封闭 ｌ工程概况 鲤鱼塘水库工程位于重庆市开县境内．工程枢 纽主要建筑物包括河床混凝土面板堆石坝、右岸岸 占１２．６％：＞０．３ｒａｍ的９９条，总长１ ６０３．３６ｍ，占 ８６％，最大缝宽０．６ｍｍ。 ３裂缝产生的原因分析 通过对坝体变形实测资料分析，在面板混凝土 裂缝快速增多的时段内．坝体沉降和水平位移比较 正常，未发现有异常情况．坝体最大沉降量约２ｅｍ， 最大水平位移趋于零，面板混凝土因坝体不均匀沉 降而产生裂缝的可能性不大，且面板混凝土中掺有 聚丙烯晴防裂纤维。对面板混凝土早期开裂有一定 的抑制．因此面板混凝土裂缝应以温度裂缝为主。 分析认为．面板产生裂缝的原因主要有三个：一 是部分面板混凝土施工在汛期实施，气温较高，没有 条件采取有效温控措施。浇筑温度较高：二是面板完 工后的第一个冬季没有及时进行妥善保温，虽然工 边开敞式溢洪道、左岸排沙放空洞、左岸引水隧洞和 岸边地面厂房。工程的开发任务是以农业灌溉和城 镇供水为主，兼有发电等综合利用效益，并为灌区内 安置三峡水库移民提供有利条件。 水库正常蓄水位４５０．００ｍ，死水位４０５．００ｍ，总 库容为１．０３４ ５亿ｍ ，工程规模为Ⅱ等大（２）型。 鲤鱼塘水库工程挡水建筑物采用混凝土面板堆 石坝，坝顶高程４５３．８０ｍ，最低建基面高程３５０．０ｍ， 最大坝高１０３．８ｍ，坝顶宽度８．０ｍ，坝轴线长２４３．０ｍ， 上游坝坡ｌ：１．４。面板板顶高程４５１．００ｍ，最大面板高 度１００．２５ｍ，最大面板长度１７２．４３ｍ，面板板顶总宽 ２４０．０ｍ，面板单块宽１２．００ｍ，共２０块。面板厚度以 ６＝０．３＋０．００３Ｈ（ｍ）变化。最大厚度６０．０７ｃｍ．混凝土强 度等级Ｃ２５、防渗等级Ｗ１２、抗冻等级Ｆ５０。面板中 部布置一层双向钢筋，其纵向配筋率按０．４％控制， 程所在的地区气温不是很低．但温度骤降的机会较 多，顺河道风直接吹向面板，易使面板丌裂；三是本 工程面板为窄长薄板．最大板长１７２．４３ｍ．一期面板 长１２０．８２ｍ，二期面板长５１．６１ｍ，板宽ｌ２ｍ，长宽比 其水平配筋率略低于纵向配筋率，按０．３５％控制；在 接缝处，为保护止水结构．避免边角混凝土被压碎， 加设了保护筋。 分别为１４．３７、ｌ０．０７、４．３，长宽比较大，只要面板存在 一些约束，细长形状容易发生裂缝。 ４裂缝处理标准与要求 ４．１裂缝分类及相应处理方法和控制标准 ４．１．１裂缝分类 ２面板混凝土裂缝基本情况 混凝土面板于２００７年１月开始施工。同年６月 全部完成。２００７年９月出现５条裂缝，１２月面板裂 对面板混凝土所发生的裂缝，按以下原则进行 分类： 缝逐渐增多，至２００８年１月裂缝共计１１８条。裂缝 总长度１ ８６５．５５ｍ，其中缝宽＜Ｏ．１ｍｍ的３条，共长 ２６．６７ｍ，占１．４％；Ｏ．１—０．３ｍｍ的１６条，共长２３５．５２ｍ， 缝宽＜０．１ｍｍ为Ｉ类缝：０．１ｍｍ≤缝宽≤０．３ｍｍ 为Ⅱ类缝；缝宽＞Ｏ．３ｒａｍ为Ⅲ类缝。 １２ ４．１．２各类裂缝的处理方法 中南水力发电 第１期 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。最终要求能恢复混凝土结构的 整体性。对死水位ｆ高程４０５ｍ）以下的裂缝，水库蓄 Ｉ类缝，进行简单处理，即表面封闭处理： Ⅱ、Ⅲ类缝，进行全面处理，即“缝内化学灌浆＋ 表面封闭处理”。 ４．１．３处理控制标准 水后再无修补机会，因此应采用更为可靠的修补方 案和较高的处理标准：对死水位以上的裂缝缝面封 闭材料的颜色，应与面板混凝土颜色协调，以求美 观 处理完毕并达到一定龄期，钻孑Ｌ进行压水检查。 透水率标准为： 死水位４０５．Ｏｍ以下，透水率不大于０．１Ｌｕ； 死水位４０５．Ｏｍ以上，透水率不大于０．３Ｌｕ。 ４．２处理要求 ５裂缝处理方案 ５．１死水位４０５ｍ以下 裂缝处理要求主要是防渗堵漏和补强加固，防 渗堵漏就是要求缝内化灌后，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 ４ 卿 ＩⅡｆ１ｌ不锈锕吊钢压迫 Ｉ一ＩＩ、Ⅲ类缝：采用“缝内化学灌浆＋表面粘贴ＧＢ 胶板及ＧＢ三元乙丙复合板封闭”处理方案。 １类缝：仅采用“表面粘贴ＧＢ胶板及ＧＢ三元 乙丙复合板封闭”处理方案。 ４ 唧ｌｘ ５ 不锈铟局钢压＿边 ２０ｃｍ —１． ２０ｃｍ — ｉ牟 一一 ｌ Ｌ ２０ｃｍ ．～～——一… ＯｃⅢ■一 封边刑封边封边刑封边 Ｌ Ｈ一一……一’ －Ｔ｝．．…一’封边荆 ｃ田－． 封 ｌ剂封边 一书舶一一 望三－Ｊ ！＝三 ：雹ｊ鼍ｉ三曼圭ｉ至 一ＧＢ胺舨 Ｉ封边封边剞封边 ●Ｉ剞封边 －１ … ０ｃｍ… ・ ÷ｌ０ｃⅢ一封边瑚封遗 ４ 迫 封这 止牡— 越＝三兰 避篓 ：兰一三兰 受 鼍：墨一 ． Ｔ毒帮一 一 ｊ 、ＧＢ胶板 Ｊ 无乙丙复合褪， 厚１ ｏｍｍ Ｇ ；面乙丙复合板 厚１Ｏｍｍ 、 复合板厚６衄，ＧＢ￣３ｍｍ 面板裂生｝ ’ 圣谚钾膨账撂 （Ｍｌ０ ｘ ｌＯＯｍｍ￣４００） （ａ）Ｉ类缝处理 图１ 复合板厚６姗，ＧＢ￣３ｍｍ 化学灌浆孔 …一… ’ 谚钢膨胀螺缝＿１ ｛ＭＩＯ １００￣４００） 面板裂缝 （ｂ）１Ｉ、Ⅲ类缝处理 死水位４０５．０ｍ以下裂缝处理示意图 ５＿２死水位４０５ｍ以上 ｆＳＧ３０５－－Ｃ１））￣水泥基渗透结晶材料（ＰＳＩ－２００）的方 式。 Ⅱ、Ⅲ类缝：采用“缝内化学灌浆＋表面粘贴封 闭”处理方案。表面粘贴封闭处理采用涂刷液体橡胶 Ｉ类缝：仅按上述表面封闭方式处理。 涂屏ＩＪ ｓＩ一２ Ｏ０水泥基液 涂刷液体橡胶（￥Ｇ３０５一Ｃ１） 涂￣Ｉ］ＰＳＩ－２ Ｏ０水泥基液 …～ …… …一…一 涂，￣＇ＩＰＳＩ－２Ｏ０水泥基液 涂刷液侉橡膑（ＳＧ３０５一ｃ１） 涂，ｇ＇］ＰＳＩ－２ Ｏ０水泥基液 ｌ！－！！鼍＝＝竺！！■＿ ～． 、 鉴叵 堡～鉴面 罂 ５Ｏｃｍ 。 ９ 化学灌浆孔 １Ｏｃｍ－１Ｏｃｍ 、 ５Ｏｃｍ １ Ｏｃｍ ５Ｏｃ＇ｍ Ｉ Ｉ１ Ｏｃｍ ５Ｏｃｍ 裂缝 （ａ）Ｉ类缝处理 图２ 裂缝 （ｂ）Ⅱ、１１Ｉ类缝处理 死水位４０５．０ｍ以上裂缝处理示意图 ６施工工艺 ６．１化学灌浆 裂缝化学灌浆目前一般有裂缝表面骑缝孔、裂 筹鉴 嚣 用缝面贴嘴灌浆较为合适。本工程因工期较紧，以及设 备、材料及施工能力等因素，只能采用缝侧斜孔灌浆。 第ｌ期 陈耿 陈西源 冯秋风鲤鱼塘水库 程混凝土面板堆石坝面板裂缝处理 ｌ３ 施工工艺流程：缝两侧混凝土面清理一钻孑Ｌ一 埋管一试气检查一灌浆一灌浆管封堵一裂缝两侧混 凝土面处理一灌后检查。 ６．１．１缝面处理 沿缝两侧用锉刀铲除混凝土表面析出物、灰尘， 用钢丝刷或电动打磨机磨光，打磨后，用高压水冲洗 缝面，使混凝土面结净、新鲜。清洁宽度与裂缝两侧 各２～３ｃｍ，总宽度４～６ｃｍ。 ６．１．２封缝、钻孔埋管 钻孑Ｌ埋管：在裂缝两侧各ｌＯｃｍ，间距３０ｃｍ左右 用手电钻钻￣ｂ１４ｍｍ灌浆斜孔，倾角４５。～６０。，统一朝 向缝中心，灌浆孑Ｌ呈梅花型布置。要求钻孔穿过裂缝 一定长度ｆ１５～２０ｃｍ），当一条缝打孔完后，用有压水 （压力０．２ＭＰａ）冲洗，再用有压风吹净，缝面清洗干净 后，裂缝及灌浆管口周围用水不漏进行封缝。孔内埋 设１０ｃｍ长专用灌浆嘴。 ６．１．３试气检查 封缝ｌｄ后进行试气检查，试气压力由小到大，最 大风压为０．３ＭＰａ。缝面检查：堵塞除进气灌浆嘴以 外的其余灌浆嘴，用洗涤水满刷封闭裂缝表面，通气 时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。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，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，对不畅通者需将该灌浆嘴凿掉重新埋管直至 畅通为止。 ６．１．４灌浆 （１）灌浆材料：采用低粘度ＬＰＬ注射环氧树脂 （麦斯特公司）。 （２）灌浆设备：采用麦斯特公司ＬｉｌｙＣＤ１５双液自 动稳压灌浆泵。 （３）灌浆顺序：对一般性裂缝从下向上或从裂缝 一端向另一端采用逐嘴灌注，当后续灌浆孑Ｌ出浆后， 封住灌浆嘴，开始下一灌浆孑Ｌ灌浆；对贯通性裂缝缝 长≥１２ｍ，应从裂缝两端向中间逐嘴灌浆。 （４）灌浆压力：由小到大，缓慢升压，最大压力控 制在０．４ＭＰａ。 （５）水平缝灌浆前每条缝布置一支千分表，专人 观察裂缝张开度，当裂缝张开度超过１００ｐ，ｍ时．及 时报告灌浆记录员停止灌浆，并作好记录。 ６）每个灌浆嘴灌注时间必须大于３０ｍｉｎ。当敞开 嘴溢浆时，如进浆嘴灌浆时间小于３０ｍｉｎ，可临时扎 闭溢浆嘴，直到注浆嘴灌注时间≥３０ｍｉｎ；当敞开嘴 溢浆时，进浆嘴注浆时间已达３０ｍｉｎ时，则将注浆管 换至溢浆嘴。 （７）灌浆过程中发现泄漏时，应暂停该嘴注浆， 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。 （８）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，该部位应重新调整孔位、孔向， 进行补灌。 （９）结束标准 注浆设备的显示器停止进浆且压力不下降，屏 浆３０ ｍｉｎ后即可结束灌浆。 ６．１．５灌后表面处理 灌浆结束后一天，拆除专用灌浆嘴，采用预缩砂 浆封孑Ｌ，按２ｃｍ厚分层夯实。 ６＿２表面封闭处理 （１）死水位４０５．Ｏｍ以下裂缝表面处理 采用“表面粘贴ＧＢ胶板及ＧＢ三元乙丙复合 板”封闭处理 ｌ１施工工艺流程： 裂缝两侧混凝土面清理一涂刷ＳＫ底胶一粘贴 ＧＢ胶板一涂刷ＳＫ底胶一粘贴ＧＢ三元乙丙复合 板一封边处理一不锈扁钢固定 ２１施工方法： ａ．将裂缝两侧各２０ｃｍ范围内的混凝土表面用 钢丝刷刷毛。除去松动的浆皮及凸出部位，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一遍：要求表面平整、 无灰尘、无明水；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）用磨光机打磨平整。 ｂ．待基础面干燥后，沿缝两侧各１０ｃｍ宽范围 内，均匀涂刷ＳＫ底胶（均匀涂刷，不能涂厚及漏涂）， ＳＫ底胶晾干后ｆ静停２０～４０ｒａｉｎ，用手触拉胶面能拉 丝，细丝长度为ｌｃｍ左右即可）．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３ｃｍ ｃ．在已粘贴ＧＢ胶板两侧各１０ｃｍ宽的范围内的 混凝土表面均匀涂刷ＳＫ底胶．待ＳＫ底胶晾干后ｆ用 手触拉胶面能拉丝，细丝长度为ｌｃｍ左右断即可）， 揭掉ＧＢ三元乙丙复合板保护纸．沿裂缝一端逐步 向前粘贴ＧＢ三元乙丙复合板，粘贴时同样采用橡胶 手锤适度锤击的方式对其挤压密实．排尽空气．使用 １４ 中南水力发电 第１期 配套的封边剂封边处理。 ｄ．在已粘贴ＧＢ三元乙丙复合板两侧采用不锈 钢扁钢及膨胀螺栓予以固定，施工方法同面板板间 缝。 液粘结强度。 ７．２表面封闭处理质量检查 对于表面封闭粘贴的ＧＢ胶板及ＧＢ三元乙丙 复合板现场检查，具体做法为一看、二按、三剥离。对 于ＧＢ胶板及ＧＢ三元乙丙复合板与混凝土面粘贴 比例小于９０％的进行返工处理。 ８处理效果 （２）死水位４０５．０ｍ以上裂缝表面处理 采用涂刷液体橡胶ｆＳＧ３０５－－Ｃ１１及水泥基渗透 结晶材料（ＰＳ］－２ｏｏ）表面封闭处理。 施工方法： １）用钢丝刷或打磨机将裂缝两侧各５０ｃｍ范围 内的混凝土刷洗，清除混凝土乳皮、杂物及油渍，对 面板裂缝处理完，大坝于２００８年４月下旬下闸 蓄水，目前大坝蓄水至高程４４８．００ｍ，距正常蓄水 位４５０．００ｍ仅差２ｍ，河床面板高程３５０．００ｍ，坝前水 头９８ｍ。大坝下游量水堰于２００８年５月中旬完成， 量水堰堰顶高程为３６０．０５ｍ，堰口高程为３５９．６５ｍ， 表面坑洼处用高标号砂浆修平。 ２１用抹布及毛刷清理基面干燥后，先刷一层 ＳＰＩ一２００水泥基液，宽２０ｃｍ（两侧各１０ｃｍ）；干燥后 再涂刷一层液体橡胶ＳＧ３０５－－Ｃ１，宽１０ｃｍ ｆ两侧各 ５ｃｍ１．厚１．Ｏｍｍ，固化后，再刷一层水泥基液，宽 量水堰上游水位在３５９．８０ｍ左右。水位高程随着降 雨有一定程度的起伏，经计算渗水量约为１２Ｌ／ｓ。大 坝基础验收时．在右岸坝轴线下游有处地下水渗出 点，渗流量季节性变化明显，下雨后渗流量约为１Ｌ／ｓ。 另外两岸坝轴线下游岸坡均存在不同程度的季节性 １００ｃｍｆ两侧各５０ｃｍ）。 ７质量检查 ７．１化学灌浆灌后检查 渗水部位，量水堰观测时段为汛期，降雨较多，坝下 游坝坡及两岸边坡均汇集雨水，均增加量水堰的过 （１）在浆材固化强度达到要求后，每条裂缝均应 钻骑缝检查孔进行压水试验，压水试验可采用单点 法。当裂缝宽度大于０．３ｍｍ，每条缝检查孑Ｌ个数不少 流量。综合分析。混凝土面板裂缝处理效果良好。 ９结语 于２个。压水试验透水率合格标准为：死水位４０５．０ｍ 以下不大于０．１Ｌｕ：死水位４０５．０ｍ以上不大于 ０．３Ｌｕ。检查不合格时，必须补灌，直到满足要求。 （２）抽样取心检查 大坝混凝土面板是面板堆石坝的主要挡水防渗 结构，由于不同原因，在施工及运行过程中，面板会 或多或少出现不同程度的裂缝，应采取妥善的措施 面板裂缝化灌达到强度后，应抽样钻孔取心，检 查灌浆充填效果。 （３）拉拔试验 进行处理。本工程面板混凝土裂缝处理后，经蓄水后 检查，效果良好，保证了面板防渗性能。 收稿１３期．２００８—１１—２８ 对完整的灌后心样进行拉拔试验，检测缝面浆 （上接第１０页） 越大。 （３）高陡岸坡使岸坡与堆石体刚度、变形不一 致，同时岸坡与堆石接触部位又为碾压薄弱区域，从 而容易使两岸面板易出现斜裂缝。 收稿１３期：２００７—１２—２１ ４结语 峡谷地区高面板堆石坝与常规高坝相比。具有 以下变形特点： （１ １堆石体在高围压作用下，岩块棱角破碎或滑 移．引起堆石体发生蠕动变形。 ｆ２１狭窄河谷堆石拱效应及运行期拱效应消散 而带来的坝体变形影响，并且随着河谷越窄、坝高越 作者简介 李庆生（１９８１一），男，中南勘测设计研究院从事水工及边 坡设计工作。 高，拱效应越明显，拱效应消散引起的坝体后期变形
