柬埔寨额勒赛下游水电站混凝土面板堆石坝面板裂缝成因及处理

黄承斌

(中国华电科工集团有限公司，北京 100160)

柬埔寨额勒赛下游水电站混凝土面板堆石坝面板裂缝成因及处理

黄承斌

(中国华电科工集团有限公司，北京 100160)

柬埔寨额勒赛下游水电站上电站面板堆石坝施工时，一期混凝土面板浇筑后出现集中裂缝，根据现场情况分析，大坝不均匀沉降是面板产生裂缝的主因，坝内反向水压加剧了裂缝和变形的发展。介绍了面板裂缝的处理措施和处理效果，总结了面板施工中的经验和教训。

混凝土面板堆石坝；裂缝；不均匀沉降；反向水压

图1 上电站首部枢纽布置

1 工程概况

柬埔寨额勒赛下游水电站位于柬埔寨王国戈公(Koh Kong)省北部的额勒赛河，距戈公省会约58 km，距首都金边约350 km。电站分上、下两级，总装机容量为338 MW，多年平均发电量为11.99亿kW·h。项目由中国华电集团以建设-经营-转让(BOT)方式开发建设。

额勒赛下游水电站上电站水库设计为混凝土面板堆石坝，坝顶高程266.00 m，最大坝高122.00 m，坝顶长428.80 m。水库正常蓄水位为263.00 m，相应库容为4.018亿m3，调节库容为2.220亿m3，库容系数为9.8%，属季调节水库。电站厂房位于坝下左岸约3 km处，安装2×1 000 MW混流式水轮发电机组，枢纽布置如图1所示。

上电站工程于2010年4月开工建设，2010年12月28日上电站大坝截流，2011年3月混凝土面板堆石坝开始填筑，2012年3月31日至5月31日实施一期面板混凝土浇筑，2013年5月水库下闸蓄水。

2 大坝一期面板设计、施工和裂缝情况

额勒赛下游水电站上电站大坝设计为钢筋混凝土面板堆石坝，混凝土面板设计厚度δ=0.3+0.003h(h为计算断面至面板顶部高度)，面板顶部厚度为0.30 m，底部最大厚度为0.67 m。面板共35块，分8，12，16 m 3种宽度。设计分2期浇筑，一期面板浇筑至EL218.0，以上部分为二期浇筑，面板混凝土总量为2.21万m3。

雨季结束后，11月26日，开始坝前基坑抽水(抽水前水位约EL164.5)，准备实施面板上游黏土铺盖和石渣压重施工。12月6日，坝前水位降至EL153.2时，发现第16，17块面板在EL153.7附近有水平裂缝，裂缝向上游渗水且裂缝位置存在明显凸起变形。12月8日，坝前水位降至EL152.8时，发现第14，15块面板在EL153.2附近有水平裂缝，第15块面板裂缝向上游渗水，暂停坝前基坑抽水，开始坝后河道(导流洞出口)清理，降低坝后河床水位。12月18日，裂缝基本不再渗水，仅局部呈湿润状态，19日恢复坝前抽排水，对裂缝进行全面检查、标记和观测(面板裂缝分布如图2所示)。委托第三方以物探方式进行了EL153.0以上一期面板脱空检测[1]，并在第14与15块、17与18块面板出现明显挫台部位凿孔，检查横缝止水铜片变形和面板脱空情况。

图2 一期面板裂缝分布示意

通过检查，面板混凝土裂缝主要集中在大坝中间第13～18块面板EL252.0～256.0之间，裂缝以水平向为主，兼有少量斜向裂缝。第15，16，17块面板主要裂缝曾明显渗水，并且在裂缝区域有明显凸起变形；第14与15块、17与18块面板之间横缝有挫台，表现为坝中间面板凸起，最大挫距达12 cm。凿孔检查发现：渗水裂缝区域面板存在16～33 cm的脱空，横缝止水铜片随混凝土整体变形，结合完好；裂缝缝面颜色普遍变暗，不现新鲜混凝土颜色，部分裂缝缝面沉积有黄色泥水斑迹；面板裂缝后面的挤压边墙混凝土面沉积有5～10 mm的黄泥，颗粒极细；第14与15块、15与16块面板横缝局部混凝土挤压破坏。物探检测证实，面板脱空主要发生在裂缝区域，其他部位有一些局部脱空。

3 面板裂缝成因分析

检查发现，一期混凝土面板裂缝相对集中，表现为连续性，在平面上整体呈弧形，与一期面板以上挤压边墙在坝体两端出现的横向裂缝组合成“U”形。分析一期面板混凝土裂缝是大坝沉降和坝内反向水压的综合因素所至。

3.1大坝不均匀沉降是面板产生裂缝的主因

面板堆石坝填筑石料主要来自大坝右岸3 km处的RG5料场，石料以泥质砂岩为主，吸水性强，岩性偏软，2011年雨季施工时，碾压层面产生3～8 cm厚的类泥状物，加之施工控制等综合原因，导致大坝沉降量较大，沉降收敛慢。一期面板施工结束至发现裂缝期间(2012年5月31日至12月8日)，大坝中间横断面的监测资料显示：EL205.0的平均沉降量为300 mm(测值267～322 mm)，EL175.0的平均沉降量为79 mm(测值77.5～82.2 mm)。表明一期面板施工过后大坝仍然存在较大的不均匀沉降，由于上部沉降量大，下部沉降量小，面板产生不均匀变形，使下部面板表面产生拉应力。混凝土面板设计为单层配筋，布置在面板中间，面板上层没有钢筋，由于混凝土抗拉强度较低，在面板拉应力较大、混凝土相对薄弱处首先产生横向裂缝，裂缝产生后，局部应力重新分配，在受拉区相近部位再次出现数条横向为主的新裂缝。大坝的不均匀沉降不仅体现在大坝不同高程，还表现在大坝横向。中间坝体高，沉降量大，两岸坝体沉降量小，导致两端坝体上部挤压边墙混凝土产生横向裂缝，面板裂缝区两侧的裂缝(第14，18块面板)略呈斜向状，与上部挤压边墙裂缝组合为“U”形形态。横向的不均匀沉降在大坝中间产生挤压，导致局部横缝位置产生混凝土挤压破坏。

从主要裂缝缝面颜色和沉积物判断，裂缝不是坝前抽水期间集中发生的，应该在较早时期已经发生，也从另一个角度证明面板裂缝主要在大坝不均匀沉降中产生，由于坝前基坑长时间淹没，裂缝处在水下，没能及时发现，坝前的泥水长时间渗入裂缝，改变了缝面混凝土颜色，并在面板后面的混凝土挤压边墙表面沉积极细的黄泥。

3.2坝内反向水压加剧了裂缝和变形的发展

对于ESP课程的教学内容，多数学生(75.2%)认为在注重语言训练的同时，要结合专业术语和专业知识内容进行教学，以满足各专业学生的个性需求。90.5%的学生认为ESP课程应具有有别于EGP课程的教学目的、教学内容和教学方法。对于ESP课程教师，66.7%的学生认为他们既要有英语水平，也应具有一定的专业知识；对于教学用语，39.6%的学生认为应用全英语授课，37.6%的学生认为应运用英、汉语结合授课，3.6%的学生希望用全汉语授课，其他学生认为无所谓。

施工期间，坝内水位监测手段有限，只在大坝0+196断面(对应第15块面板正中间)周边缝后面安装有孔隙水压力计P5，发现裂缝后每天监测该压力计，12月18日监测相应位置压力水位为156.24 m，当天观测位于第15块面板EL153.2的裂缝无明显渗水，缝面为湿润状态(原来渗水最明显的裂缝)，印证了P5监测面板以后坝内水压力基本准确。

P5监测资料显示，雨季时坝内水位在EL162.3以下，坝前水位高于坝内水位。坝前抽水时坝体内水位在EL157.6，抽水期间坝前水位下降速度为0.8～1.6 m/d，观测面板前后水压差为5～7 m，这样的压差不会导致面板产生裂缝，但内水反压加大了面板表面的拉应力，加剧了裂缝的发展，并加大了裂缝区域面板的变形。面板裂缝位置的凸起变形主要发生在坝前抽排水期间，这一点从坝0+196断面(对应第15块面板正中间)EL161.5位置埋设的面板脱空计可以得到印证，该脱空计监测显示，相应位置11月20日至12月6日发生向上游方向的明显变形，这段时间应该是内水反压导致面板发生较大凸起变形的时间。

4 大坝一期面板裂缝处理

4.1面板裂缝处理方案

凿除裂缝集中、渗水并明显凸起变形的面板，加配双层双向钢筋，重新浇筑同标号混凝土。处理区域：第15块面板EL151.5～155.5；第16，17块面板EL152.5～156.5。其他裂缝根据宽度分别采取凿槽、混凝土封闭、化学灌浆和表面封闭的方式进行处理[2-3]。根据面板脱空检查情况，对面板进行脱空灌浆。

4.2面板裂缝处理施工

混凝土凿除：先利用手风钻在凿除区域周边打3排减震孔，再利用液压锤配合人工凿除；每块面板在宽度方向分成3部分，分2期施工，先凿除两边的混凝土，安装25 b工字钢支撑，浇筑混凝土，再施工中间部分。

钢筋制作安装和混凝土浇筑：按照设计布置双向双层钢筋，浇筑同标号面板混凝土，为了防止新老混凝土之间产生裂缝，在新浇混凝土中加入微量膨胀剂；初凝后进行流水养护。

止水布置：横缝止水按设计进行恢复施工，为防止新浇筑面板及新老混凝土接合部渗漏，在新浇筑的面板表面铺设一道土工膜，周边与缝面表面用止水连接，并在新老混凝土接合部增设一道表面止水。

监测仪器安装：裂缝处理前，在面板布设观测设施，监测裂缝处理过程中面板的变形情况；在新老面板浇混凝土接合部布置5支表面测缝计。

凿除区域外的面板裂缝：缝宽在0.2 mm以上的裂缝，采取凿槽→清缝→环氧砂浆填缝→骑缝埋设灌浆嘴和回浆嘴→化学灌浆→检查的工序进行化学灌浆处理；其余细小裂缝采取表面涂刷环氧封闭胶的方式进行处理[4]。

4.3面板裂缝处理效果

通过表面测缝计进行监测，未发现新老面板混凝土之间产生裂缝，面板内部监测仪器观测数据正常，未见该区域有异常变形。水库试蓄水至该区域也没有发现渗水明显增加，说明处理是成功的。

5 结束语

(1)根据大坝填筑料的压实性能和监测资料，分析并保证大坝沉降收敛时间，在大坝沉降趋于稳定后实施面板混凝土浇筑，是控制面板裂缝的关键[5]。该工程施工时上部坝内监测仪器安装滞后，仅进行了短期表面变形观测，由于防洪度汛形势严峻，抢在主汛前完成了一期面板混凝土浇筑。后期监测表明，面板施工后大坝仍存在较大的沉降变形，导致面板产生局部裂缝破坏。

(2)对高面板堆石坝的混凝土面板进行双层双向配筋是必要的。对于高面板坝，由于不均匀沉降相对较大，蓄水前容易在中下部面板表面产生较大拉应力，应用期上部面板底部易产生拉应力，所以面板布置双层钢筋，在大坝变形过程中增强面板抗裂性能是有效的。

(3)重视水库蓄水前面板的保护。有效措施就是布置上游铺盖和压重，并宜紧随面板施工，这样可以有效减小大坝沉降变形和内水反压时面板表面的拉应力，减缓裂缝的发展。

[1]王德库,关志诚,杨立峰,等.小山水电站大坝面板混凝土裂缝测试及处理方案[J].水力发电,1998,11(5):12-14.

[2]戴乐军,杨文龙,余仲军.德泽水库混凝土面板堆石坝趾板混凝土裂缝处理[J].人民长江,2012,43(4):46-48.

[3]陈文芳.义乌市枫坑水库堆石坝面板混凝土裂缝处理技术分析[J].水利建设与管理，2011,31(4):9-10.

[4]何积金,王明艳,卢国中.堆石面板坝砼裂缝处理[J].中国科技信息，2010(16):86.

[5]席隆海.水布垭大坝一期面板裂缝分析与处理[J].中国新技术新产品，2010(6):113-114.

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2017-03-29；

2017-07-20

(本文责编：刘芳)

黄承斌(1970—)，男，湖北宜都人，高级工程师，从事水利水电项目建设管理方面的工作(E-mail:huangcb@chec.com.cn)。