下坂地水利枢纽导流泄洪洞工程施工中的裂缝处理

2016-08-18依沙克胡吉

地下水 2016年4期

关键词：泄洪洞导流粉煤灰

依沙克·胡吉

(新疆下坂地水利枢纽工程建设管理局，新疆喀什 844000)

下坂地水利枢纽导流泄洪洞工程施工中的裂缝处理

依沙克·胡吉

(新疆下坂地水利枢纽工程建设管理局，新疆喀什 844000)

裂缝是水利工程建设中常见的质量问题。如何针对工程实际情况，采取有效的治理措施，从而保证水利工程的正常、安全运行，是广大水利工作者实践中常遇到的问题。文章结合新疆下坂地水利枢纽导流泄洪洞工程实例，对工程中裂缝产生的原因进行分析，并提出相应的处理方法，从而为改善项目的工程质量，确保工程安全、稳定的运行。

下坂地；导流泄洪洞；裂缝成因；处理措施

1　工程概况及裂缝成因分析

1.1工程概况

下坂地水利枢纽工程是新疆维吾尔自治区的重点工程建设项目，是经国务院批准的《塔里木河流域近期综合治理规划》中唯一的山区控制性水利枢纽工程。该工程位于塔里木河水系叶尔羌河支流塔什库尔干河的中下游，坝址距离塔什库尔干县城45 km、距离喀什市315 km、距离乌鲁木齐1 815 km。

本工程规模为Ⅱ等大(2)型水利工程，主要包括沥青混凝土心墙砂砾石坝、右岸导流泄洪洞、左岸引水发电洞、地下发电厂房等单位工程。水库大坝高度78.00 m，坝顶高程为2 966.00 m，水库的正常蓄水位为2 960.00 m，总库容8.67亿 m3。该大坝设计洪水标准为百年一遇，洪峰流量为750 m3/s。该水利工程的施工条件相对比较艰苦，技术难度大，具有以下特点：海拔较高，施工区域平均海拔3 000 m以上；地震烈度高，大坝地震设防烈度为8.5度；边坡高，工程所在区域内的边坡高度为600～800 m左右，地质条件较为复杂，施工难度极大；由于大坝基础覆盖层的深度为150 m，对坝基防渗处理提出了较大的要求。

本工程导流泄洪洞浇筑时，在底洞位置处发现裂缝，多分布于混凝土衬砌段的中部，出现在底板和边墙上，裂缝的宽度在0.2～1.5 mm之间。经现场检测后发现，在边墙上的裂缝宽度全部>0.3 mm，属贯穿性裂缝，底板裂缝的长度为0.5～9.2 m左右，深度约为20 cm。

1.2裂缝成因分析

从裂缝出现的时间、部位以及混凝土内部、表面和环境温度的变化情况来看，产生导流洞工程裂缝成因来自于以下几个方面：

1.2.1水化热引起的裂缝

导流洞工程所使用的混凝土均属于高强度混凝土，标号为C30和C45。相比较同类工程而言，该工程的水泥用量较大，具体如下：C30混凝土中，前期水泥用量为299 kg/m3，粉煤灰的掺入量为15%，后期将水泥用量调整为268 kg/m3，粉煤灰的掺入量提高到30%；C45混凝土中，前期水泥用量为400 kg/m3，粉煤灰的掺入量为20%，后期将水泥用量调整为270 kg/m3，粉煤灰的掺入量提高到30%。根据本工程所在地的地质条件特点，水泥选用普通硅酸盐水泥，不能使用中热水泥和低热水泥。对混凝土配合比进行调整，但仍发现混凝土早期水化热较高。通过在现场埋设温度传感器观测混凝土内部温度可知，混凝土温度最高值为41℃，一般出现在24～27 h之间，而这一时段的环境温度为14.8℃～19.6℃。可见，混凝土内外部环境存在较大温差。受环境温度较低的影响，混凝土表面温度开始下降，使得混凝土内部与表面出现较大温度梯度，从而易产生混凝土裂缝问题。

1.2.2养护水温度过低

在本项目中，混凝土养护在拆模后进行，养护水温在12℃左右。然而这一阶段的混凝土水化热温度较高，与养护水温形成了较大的温度差，加速了混凝土表面温度下降，导致混凝土内外温差拉大，进而造成混凝土表面裂缝的产生。

1.2.3粉煤灰掺入量过大

将粉煤灰掺入到高强度混凝土中，能够有效改善混凝土性能、减少水化热。但是，如果粉煤灰掺入过量，那么就会导致混凝土干缩变形。混凝土前期受水化热过高的影响易出现表面裂缝，而混凝土后期受粉煤灰干缩变形的作用，更会进一步加剧混凝土裂缝的产生。根据《水工混凝土掺用粉煤灰技术规范》中的相关规定，在抗冲耐磨混凝土使用42.5普通硅酸盐水泥时，掺入粉煤灰的比例上限为10%。

2　工程中裂缝的处理方法

在本项目施工中，施工单位为进一步减少温度裂缝，采取了如下工程措施：加强混凝土养护，并在混凝土拆模之后立即采取了如下保温措施，即棉毯+塑料膜，同时还对隧洞的进出口进行了封堵，以此来减轻对流风对混凝土内外温差的影响。虽然施工中采取了上述技术措施，但仍未能够避免裂缝的产生。因导流泄洪洞属于常年过水的隧洞，一旦出现裂缝，水流会对混凝土裂缝内的钢筋产生侵蚀作用，若是不对该问题进行及时处理，随着运行时间的延长，会使导流泄洪洞的安全性受到影响。

2.1裂缝处理方案的制定

为了有效解决导流泄洪洞混凝土表面的裂缝问题，经过技术经济性比选后，决定采用化学灌浆法对现有的裂缝进行处理。同时，为防止裂缝进一步发展导致泄洪洞防渗功效的降低，在裂缝处理完毕后，采用聚氨酯涂料对裂缝部位进行防水处理。

2.2化学灌浆法的施工技术要点

2.2.1灌浆材料

采用化学灌浆法对混凝土裂缝进行处理时，灌浆材料的选择尤为重要。在本工程中，选用了某厂家生产的环氧树脂作为灌浆材料，该产品的特点是可灌性高、无毒、强度高，其性能指标的检验结果(见表1)可知，该环氧树脂能够满足施工要求。

表1　灌浆材料的性能指标检验结果

2.2.2嵌缝

为避免对混凝土裂缝进行化学灌浆时有浆液从裂缝中流出，应当对混凝土进行嵌缝处理，对混凝土表面进行封闭，从而保证浆液能够填满裂缝。对宽度超过0.15 mm的混凝土裂缝进行嵌缝，先用角向磨光机对裂缝表面进行清理，清理范围扩展到裂缝两侧5～10 cm处，将混凝土表面的浮尘、杂质清理干净。在裂缝清理干净后，用环氧树脂涂料在整条裂缝面上涂刷2遍，涂刷厚度控制在1 mm，采取横竖交替涂刷的方式，从而确保裂缝表面封闭完好。在封缝材料达到强度要求之后，将环氧树脂浆液灌入裂缝中。

2.2.3造孔及清孔

采用手持式电锤造孔施工工艺进行混凝土裂缝灌浆孔施工，灌浆孔采用斜孔，将孔间距控制在30～50 cm，孔直径控制在14 mm，造孔深度能够保证穿过混凝土裂缝即可；在灌浆孔施工完毕后，用吹风机将孔内及周围的粉尘和杂质吹出，并用丙酮冲洗，而后再吹除。

2.2.4清洗裂缝

若裂缝干燥无明水，那么可用吹风机将裂缝内的杂质吹出，而后采取单孔压丙酮法检查裂缝情况，对各孔漏液及串通情况进行详细记录，最后再用吹风机清理一次，使其满足灌浆要求；若裂缝有外水，那么应先利用丙酮对裂缝进行冲洗，直到冲洗干净为止，再用吹风机进行清理。

2.2.5灌浆施工及封孔

在本项目中，对裂缝进行灌浆时，应当遵循由低向高的施工原则，灌浆浆液采用环氧树脂加入30%固化剂的混合浆液，灌浆压力确定为0.3 MPa，当不再有浆液灌入后便可停止灌浆；当浆液灌注完毕后，要及时进行封孔。可采用丙乳砂浆作为封孔材料，该材料为高分子聚合物乳液改性水泥砂浆，较为适合在水利工程钢筋混凝土结构的修补和防渗中使用，本次施工中丙乳砂浆的配合比为水泥：砂：丙乳：水=1:2:0.3。封孔材料配制完成后待浆液凝胶固化，便可将预先安插在裂缝表面的止水针头拔除，并用清理工具将孔壁周围残留的浆液清理干净，清理的深度应当在控制5 cm以内，清理完毕后，便可进行封填密实，最后抹平表面即可。

2.3防渗处理

裂缝处理完毕之后，采用聚氨酯对裂缝部位的表面进行防渗处理。按照配制比例对聚氨酯进行称重配制，用排刷涂刷已配制好的聚氨酯，一共涂刷2道，每道涂刷均要采取横竖交替涂刷方式。第1道涂刷完毕后，需要在涂层表面没有完全固化且不粘手的情况下，才能进行第2道涂刷。