安徽省岳西县天马桥水电站拱坝裂缝修补方案

2018-07-11王志强

水电站机电技术 2018年6期

王志强

（金华市婺城区水利水电建筑安装工程公司，浙江金华321000）

1 概况

天马桥水电站拱坝是一座抛物线型双曲拱坝，最大坝高53 m，坝顶高程318 m，河床高程265 m，坝顶厚（318 m高程）3 m，坝底厚（265 m高程）10 m，坝体277 m高程以下为埋石混凝土结构，277 m高程以上坝体上下游面为厚约300 mm的C15混凝土，中间为C15细石混凝土砌石填腹（见图1）。

图1

坝体277 m高程以下埋石混凝土砌筑始于2005年4月26日，于2005年10月30日完成；坝体277 m高程至310 m（溢流堰顶高程）C15细石混凝土砌石填腹于2005年11月1日开始，2007年11月3日完成；右岸非溢流坝段C15细石混凝土砌石填腹于2007年9月25日，左岸非溢流坝段C15细石混凝土砌石填腹于2007年11月29日完成。

宽缝施工方法：

施工过程中从285 m至310 m高程以下左、右岸各留有宽1.0 m的施工宽缝，宽缝两侧为砌石毛面。施工宽缝封拱共分为6次，分别为2006年9月12日、2006年10月29日、2006年11月2日、2007年5月13日、2007年5月20日、2007年10月9日，具体时间采取在后半夜山区气温较低时段进行。

施工方法：宽缝施工采用常规混凝土的拌和方式，采取夜间最低温度时施工。

2 裂缝情况

2009年4月5日汛前检查时发现两岸出现铅直向裂缝，上下游面及坝顶均可见，表面缝宽约2 mm，缝高约23 m，即从坝顶一直裂至基岩。

3 成因分析

拱坝成因只能定性分析，从裂缝形态看，属典型的温度应力缝，即坝体温度变化形成的应力超过了坝体材料能抵抗的应力形成。目前在中小型水利水电工程中，为了充分利用当地材料，节省工程投资，一般选择砌石坝，砌石坝温度控制的主要措施为当气温超过设计封拱温度时，在坝体内留施工宽缝，待气温低于设计封拱温度时封拱。

这一温度控制方法最大的优越性在于节省投资，若象混凝土拱坝一样采用复杂的温度控制措施（需在坝体内埋设温度计、水管冷却等级），则需增加投资约100万元。但砌石坝这种温度控制方法也有其缺点，且有一定的经验性。因而部分拱坝出现了温度裂缝。如岳西县的大龙潭拱坝、太湖县的吴俊、程家河电站拱坝、潜山县的清风岩电站拱坝等，国内拱坝出现裂缝也多有发生，混凝土拱坝虽然一般均进行严格的温控，但也有出现坝裂缝的。

4 裂缝处理的必要性

坝身出现裂缝必然削弱坝体的的整体性、结构强度，原来计算模型的拱梁结构假定也发生了变化。但目前尚无对出现裂缝的拱坝进行定量的分析方法，只能定性地进行分析，裂缝对拱坝是一种缺陷是一致的认识。在多次会议上，与会专家、领导对此坝裂缝均高度关注，要求及时处理，确保安全。

5 处理方案

此拱坝裂缝出现后，作为施工单位也联系了国内部分拱坝领域的专业机构，了解到对于拱坝裂缝处理目前的技术是对缝面进行灌浆，主要技术在于材料、工艺方面。

修补的目的是表面防渗、内部补强。采用的具体修补方案是：

（1）上游面裂缝处理

上游面先沿裂缝开槽，在上游裂缝中嵌入GBW遇水膨胀橡胶止水条，再用聚合物柔性砂浆将槽封闭，而后对裂缝进行灌浆处理，最后在上游面沿裂缝走向打磨宽25 cm，涂刷宽20 cm、2 mm厚的SK手刮聚脲（内复合台基布）。或使用快干腻子封堵裂缝表面，而后对裂缝进行灌浆处理，最后在上游面沿裂缝走向打磨宽35 cm，涂刷宽30 cm、4 mm厚的SK手刮聚脲（内复合台基布）。

（2）下游面裂缝处理

下游面使用快干腻子封堵裂缝表面，对裂缝进行灌浆处理。最后在上游面沿裂缝走向打磨宽30 cm，涂刷宽20 cm、2 mm厚的SK手刮聚脲（内复合台基布）。

（3）施工工艺

开槽：沿裂缝凿开一梯形槽，上宽7 cm，下宽5 cm，深 8～10 cm。

埋设灌浆管：在开好的槽上骑缝部设灌浆管，间隔1～1.5 m左右。

嵌GBW止水条用高压水将凿槽冲洗干净。再将调好的界面剂均匀涂在槽的表面（增加砂浆与槽面的结合力）。用聚合物砂浆对凿槽进行修整、找平。在修整好的上游槽中嵌入3×2 cm的GBW橡胶遇水膨胀止水条，作用是当胶条遇水时膨胀，使裂缝充填更加密实，有效阻止水的渗漏，GBW止水胶条封好后，立即用聚合物柔性砂浆把槽封死，待砂浆具有一定强度后（2～3 d）即可灌浆。

下游槽未嵌GBW止水条，埋设灌浆管后直接用聚合物砂浆封槽。

灌浆：灌浆材料采用525普通水泥，并在水泥浆液中掺入适量微膨胀剂，使浆体在硬化过程中产生微膨胀，补偿水泥的收缩效应，提高与被灌体的粘结抗渗性，恢复坝体的整体性。浆液的浓度根据吃浆量、裂缝的开度随时调整的，水灰比控制在0.6～1.1之间。灌浆压力为0.3～0.5 MPa，采用手动压浆泵灌浆。

灌浆从最下一个灌浆孔开始，当上方灌浆孔有浆液溢出时，将其扎死。这样浆液在一定的压力下逐渐升高使其充满缝隙。灌浆结束的标准是以不吸浆为原则，如吸浆率小于0.01 L/min亦可作为结束标准，停止灌浆。

表面涂刷SK手刮聚脲材料。

沿裂缝走向打磨宽25～30 cm，涂刷宽20 cm或30 cm、2～4 mm厚的SK手刮聚脲，内复合一层台基布。SK手刮聚脲弹性体施工技术是国外近十几年来为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。SK手刮聚脲由含多异氰酸酯—NCO的高分子预聚体与经封端的多元胺（包括氨基聚醚）混合，并加入其它功能性助剂所构成。其性能指标见表1。

表1 SK手刮聚脲材料的主要技术指标

SK手刮聚脲涂层与混凝土底材的粘接面采用中国水利水电科学研究院结构材料所研制的BE14专用界面剂处理，这是一种100%固含量的环氧底漆，该底漆可在饱水和或干表面施工。它是一种特种高性能环氧树脂，含有排湿基团，因此能够在饱和水表面涂装，且具有良好的粘接力，BE14界面剂涂刷后固化时间一般在5 h以上，干燥面的粘接强度较潮湿面略高，粘接强度均大于3 MPa。