朱庄水库大坝混凝土裂缝修补

田献文

（邢台市朱庄水库管理处，河北 邢台 054000）

大坝出现裂缝的原因，一般情况是在施工期间环境温差、温控措施、约束条件、间歇施工、间断保护、保护条件、空库施工、水泥用量及骨料性质等所造成［1］。大坝裂缝的存在能够引起坝体混凝土的碳化、钢筋锈蚀，降低混凝土结构的耐久性和使用寿命，随着裂缝的扩展、连通，将大大降低坝体的抗渗能力，进而影响大坝的稳定性。国内外由于大坝裂缝而失事或影响运行、影响效益发挥的实例很多，如美国的德沃歇克重力坝、法国的托拉拱坝、我国的陈村重力拱坝、潘家口宽缝重力坝等，都因大坝裂缝的出现给工程带来了严重影响。

朱庄水库大坝为浆砌石重力坝，施工期曾对混凝土裂缝进行了修补。经过多年的运行，一些没有处理的混凝土裂缝有恶化趋势，坝体不同部位的混凝土又相继出现了一些新的裂缝，需通过裂缝修补满足工程安全运行的要求。

1 工程概况

朱庄水库坐落在海河流域子牙河水系滏阳河流域沙河干流上，坝址位于邢台沙河市綦村镇朱庄村西，距邢台市约35km，是一座以防洪、供水、灌溉为主，发电为辅的综合利用的大（2）型水利枢纽工程。水库控制流域面积1220km2，总库容4.162亿m3，防洪库容1.452亿m3，兴利库容2.285亿m3，死库容0.343亿m3。水库于1971年10月动工兴建，1976年开始拦洪蓄水，1978年完成主体工程建设，1985年4月竣工验收。

朱庄水库枢纽工程由非溢流坝、溢流坝、泄洪底孔、放水洞、发电洞、电站及南、北干渠渠首建筑物等组成。大坝为浆砌石重力坝，坝顶高程261.68m，全长544m，最大坝高95m。溢流坝布置在河床段，全长111m，分八、九、十共3个坝段，溢流堰6孔，单孔净宽14m，堰顶高程为243.0m。泄洪底孔布设在溢流坝八、九、十坝段的3个中墩内，3孔，进口底高程210.0m，为进口设有压短管的无压洞结构型式。

朱庄水库自1976年拦洪蓄水以来，发挥了巨大的社会效益和经济效益，前后经历了1982，1996，2000，2016年特大洪水的考验，起到了拦洪消峰作用，保护了水库下游128万人口、7.8万hm2耕地及京广铁路、107国道、京深高速公路等重要工程设施的防洪安全。

2 大坝混凝土裂缝情况

根据SL601—2013《混凝土坝安全监测技术规范》，水库管理人员对大坝上下游坝面、泄洪底孔及廊道等部位进行例行巡查时发现，大坝上游面、泄洪底孔、廊道等部位有多处裂缝，底孔、廊道内裂缝处伴有白色析出物和渗水现象。根据巡查时发现的大坝裂缝情况，委托有关检测单位对裂缝进行了详查、统计和分析。

上游坝面共查出裂缝22条，绝大部分为垂直裂缝，裂缝宽度均大于0.2mm，大于0.3mm的有13条，约占坝面裂缝总数的60%，部分裂缝深度超过了0.6m［2］。

底孔边墙和拱顶共查出23条裂缝，裂缝宽度均大于0.2mm，大于0.4mm的有16条，约占底孔裂缝的70%，特别是九坝段、十坝段底孔拱顶的裂缝较为严重，裂缝宽度达1mm，有白色析出物和渗水现象。

坝体廊道内以前处理过的裂缝效果较好，附近较为干燥，新发现的或未处理过的裂缝渗水明显，部分裂缝还有白色析出物凝结、固化在墙壁上。桩号下0+30排水廊道及灌浆廊道所处位置常年低于库水位，裂缝比两层观测廊道分布较多，产生的白色析出物也较多。下0+30排水廊道及灌浆廊道共查出50条裂缝，占廊道裂缝总数的82%，长度超过10m的裂缝占总数的16%。

大坝裂缝及渗水、析出物情况统计如表1、表2。

表1 泄洪底孔、坝面裂缝统计

表2 坝体廊道裂缝统计

3 混凝土裂缝修补方案及材料选择

混凝土裂缝修补的方法有很多，归纳起来主要有充填法、注入法和表面覆盖法等［3］。充填法适合于修补较宽的裂缝（一般宽度大于0.5mm），充填修补材料有水泥砂浆、预缩水泥砂浆、丙乳砂浆、BAC砂浆、环氧砂浆和弹性环氧砂浆等。注入法又分为压力注入法（灌浆法）和真空吸入法，压力灌浆适用于较深较细裂缝，而真空吸入法则是利用真空泵使缝内形成真空，将浆材吸入缝内，适用于各种表面裂缝的修补，灌浆材料有水泥浆材、普通环氧浆材、弹性环氧浆材等。表面覆盖法利用在微细裂缝（一般宽度小于0.2mm）的表面涂抹，分部分涂覆和全部涂覆两种，但是修补工作无法深入裂缝内部。根据裂缝的部位和裂缝宽度、深度的不同，本次裂缝修补使用充填法和注入法。

3.1 上游坝面及泄洪底孔

大坝上游坝面混凝土裂缝宽度大于0.3mm的约占坝前裂缝总数的60%，最大裂缝宽度接近0.7mm；泄洪底孔混凝土裂缝宽度大于0.4mm的约占70%，最大裂缝宽度接近1mm。经分析并结合我省类似工程的经验，对泄洪底孔及上游坝面裂缝采用充填法进行修补。

丙乳砂浆（PAEC）是丙烯酸酯共聚乳液水泥砂浆的简称，具有基本无毒、施工方便及成本较低等优点，与普通水泥砂浆相比具有以下优异性能：极限拉伸提高2～3倍，抗拉强度提高1倍，抗拉弹模相应减小，收缩小，抗老化能力强等，国内外已广泛用作混凝土修补、防水、防腐及黏结材料，是比较理想的裂缝修补材料，因此本次在这两个部位采用丙乳砂浆作为充填材料。

3.2 廊道

廊道混凝土裂缝主要集中在水头高、长期处于水下部分的灌浆廊道和排水廊道，裂缝危害性大，1998年水库管理处曾对部分渗漏裂缝进行过化学灌浆处理，效果较好，因此廊道裂缝的修补采用注入法，灌浆材料选用丙烯酰胺类。

4 混凝土裂缝修补工艺

4.1 充填法

首先骑缝开凿U形槽，顶宽10cm，底宽5cm，槽深5cm；然后用压缩空气清扫槽内残碴，再涂刷界面处理剂（丙乳浆液）；嵌入充填材料（丙乳砂浆），要求表面处理平整、光滑，满足混凝土曲线及平整度。裂缝处理如图1、图2。

图1 大坝上游坝面裂缝处理示意图

图2 廊道裂缝处理示意图

4.2 注入法

（1）凿槽：首先对裂缝的宽度与深度进行测量，然后将裂缝开凿成U型槽，槽深3～5cm，槽宽以将松散漏水的混凝土清除为原则，宽度3cm。

（2）清缝：将糟内的残渣清除干净，并使用氧乙炔气烘干，严禁缝槽内有水或残碴。

（3）布孔埋管：在裂缝两侧布置注浆孔，注浆孔位置预埋一定长度的注浆管，注浆孔的数量按裂缝越宽间距越大的原则布置，每条缝不得少于两个注浆孔。

（4）封缝：埋好注浆管后，用水泥水玻璃混合浆液浸缝，然后再用混凝土砂浆将裂缝封顶抹平。

（5）灌浆：灌浆前按工程需要将灌浆材料的黏度、固结体硬度及固化间的指标通过试验调整到最佳。为了提高裂缝灌浆的质量，采用真空灌浆技术，在裂缝的一端用真空泵对裂缝抽真空，使裂缝内产生0.1MPa的真空度，然后用注浆泵将灌浆材料从裂缝的另一端灌入。该工艺的技术优点是可以提高裂缝灌浆的饱满度、密实度和耐久度［4］。

（6）封孔：灌浆达到要求后，切除高出混凝土表面的注浆管，并进行表面修整处理。

5 结语

朱庄水库大坝混凝土裂缝修补工作于2011年完成，经过近10年的运行，裂缝修补达到了预期效果，泄洪底孔及各廊道内的渗水情况明显改善，满足了工程安全运行的要求。