罗汉坪水库工程钢筋混凝土面板趾板裂纹缺陷处理

王友福 马沛建 云南润滇工程技术咨询有限公司

1.工程概况

罗汉坪水库位于绥江县板栗乡罗汉坪村，座落于金沙江一级支流大汶溪上游，距绥江县城39km。罗汉坪水库工程由混凝土面板堆石坝、溢洪道及输水隧洞、引水渠及输水干渠组成。水库总库容1331×104m3，灌溉面积达3.50万亩，是一座以灌溉为主的中型水利工程，枢纽主要建筑物级别为3级，渠系建筑物及临时建筑物为5级。混凝土面板坝坝顶高程1322.0m，坝顶宽6.0m，最大坝高69.0m。

罗汉坪水库主坝面板及趾板在浇筑后出现多条裂纹，经调查研究并量测裂纹宽度，参建各方共同分析研究，发现裂纹没有贯穿，对混凝土面板及趾板不会造成大的影响，属于质量缺陷，处理之后进行了质量缺陷备案。

2.面板裂纹的调查分析

2.1 面板裂纹量测方法

采用GPS大地测量系统对每条缝的始端末端测量三维坐标，并在面板施工图上绘出具体位置。采用塞尺对每缝逐个量测缝宽，塞尺的量值范围0.05～10mm区间，并逐个标注于每条缝上。采用小孔洞挖凿法量测缝深，先用红色墨水浸渗缝隙，然后沿红色标记向下开凿，至红色全部凿除，并目测观察缝隙消除。再量取深度，逐个标注于每条缝上。

2.2 现场量测

罗汉坪水库混凝土面板出现裂缝，裂缝共53 条，裂缝宽度为0.12～0.35mm，长度为1～12m，表面贯穿17条，无内部贯穿裂缝。

罗汉坪水库趾板混凝土出现裂缝，裂缝共21 条，裂缝宽度为0.18～0.35mm，长度为0.5～4.0m，无表面及内部贯穿裂缝。

3.裂纹产生的主要原因

混凝土在硬化过程中，温度梯度变化过大及干缩等因素产生的拉应力超过了面板的极限承受力，容易产生面板裂缝；在施工期间由于混凝土干缩和温度应力同样容易产生面板裂缝。这两种因素引起的面板收缩可分为两类：不均匀收缩往往是上表面表现为收缩，下表面或中部呈现伸长，这种不均匀收缩会在上表面引起拉应力，而内部或下表面引起压应力，因此只会引起表面裂缝。从面板混凝土的受力特性和施工期间的开裂现状来看，由于混凝土干缩及温度应力引起的不均匀收缩只会产生面板表面裂缝，导致面板早期细小裂缝的产生。

施工过程中还有施工工艺及现场质量控制方面的原因，比如：（1）人工砂受母材强度及加工设备的影响，加工出来的成品细颗较少，细度模数较大，通过掺加粉煤灰处理后灰水比增加；（2）混凝土搅拌质量不均匀，混凝土塌落度不稳定；（3）养护不到位；（4）表面温度筋施工过程中保护不到位而塌陷；（5）坝体后期微小沉降等。

4.对工程的安全性、使用功能和运用影响分析

面板裂缝大部分出现在一期面板上，即1290.000m高程以下，且大部分在铺盖回填高程1276.000m以下（铺盖回填高程以下共37条），裂缝最大宽度为0.12～0.35mm；趾板建在完整基岩上，在以后的运行过程中变形非常小，故采取“内填外堵、多层设防、复合防水”多重措施相结合的方法后，裂纹处理对工程安全、使用功能及投资影响较小。

5.面板裂纹外理方法

采用“内填外堵、多层设防、复合防水”多重措施相结合的方案处理。对于缝宽＜0.20mm的裂缝，采用防渗盖片进行表面粘贴封闭处理。对于缝宽≥0.20mm的裂缝，先采用水溶性聚氨酯进行化学灌浆，后用弹性环氧砂浆嵌槽，再用防渗盖片进行表面粘贴封闭处理。对于贯穿面板周边缝或垂直缝的裂缝，其表面粘贴封闭防渗盖片与周边缝或垂直缝联接紧密，形成完整的防渗体系。对于不贯穿面板周边缝或垂直缝的裂缝，其表面向裂缝两端头各延伸0.5m、同时做好端头封边处理。

（1）缝面凿槽：缝宽＞20～30mm的裂缝，由人工沿裂缝凿成梯形槽，槽深20～30mm、宽30mm，凿好后用清水冲洗干净，注意不能在缝面上留下油污、灰尘等。细微裂缝不再凿槽，直接用环氧树脂封缝。

（2）钻孔：用电锤沿裂缝两侧进行钻孔，钻头直径为14mm，钻孔角度宜≤45°，钻孔深度≤结构厚度的2/3，钻孔必须穿过裂缝。因缝宽较小，钻孔间距为0.2～0.3m。

（3）洗缝：用压缩空气将缝内粉尘清洗干净。

（4）埋嘴：在钻好的灌浆孔内安装灌浆嘴（或称为灌浆针头），并用专用（内六角)扳手拧紧，使灌浆嘴周围与钻孔之间无空隙，从而达到不漏水、漏浆的效果。

（5）封缝：在清洗好的裂缝表面先涂一层环氧基液，再用砂浆或水泥基防水材料进行灌浆缝及灌浆口的封缝，封口处理。涂一层环氧基液后再填埋砂浆，并将砂浆逐层夯捣密实。为加速施工进度，可在砂浆中掺加少许速凝剂，比如水玻璃加快砂浆凝结。

（6）通水（气）检查：封缝待凝后必须对处理后的裂缝进行通气检查，气压以0.1MPa为宜，通气时仔细检查缝面，查看有无漏气部位，确保后续灌浆顺利进行。

（7）灌浆：使用高压灌浆机向灌浆孔内灌入化学灌浆材料，灌浆应从一端开始，按照单孔逐一连续进行。单孔灌浆时采用0.15MPa的压力，在此压力下连续灌浆，直至灌浆孔停止吸浆，再继续灌注2min即可结束本孔灌浆，依此改注相邻灌浆孔，直至灌完所有孔。

（8）拆嘴：所有灌浆孔灌浆完毕后，依次确认不漏即可用角磨机切除外露的灌浆嘴。清理干净溢漏且已固化的浆液。

（9）封口：灌浆嘴切除后用砂浆进行灌浆口的修补、封口处理。

此外，施工中采用单液型NY-669亲水型聚胺脂，它可与水反应，可制得高强度固结体，其封堵压力大，与混凝土等材料粘接力大。灌注的浆液与水产生化学反应后，会产生缓慢膨胀及持续压力，可以使浆液渗透至任何细微裂缝，达到完全止水的功能。在潮湿状态下，注浆液与混凝土的粘接力非常优越，在裂缝内硬化后因其优越的粘接性与弹性，不会因构筑物的变形而引起再次渗漏水的现象。

6.处理结果

在施工过程中，因气候及其他原因使工程个别部位或局部发生达不到技术标准和设计要求（但不影响使用），且未能及时进行处理的工程质量缺陷问题（质量评定仍定为合格），应该按照行业质量评定及验收要求对工程质量缺陷备案形式进行记录备案。发现裂纹后，施工单位应该第一时间记录并报告监理单位，由监理单位组织参建的建设、施工及设计等单位现场查看、测量，有必要时按照缺陷情况制定有效的方案处理，检测并验收。然后由监理单位按照内容准确、真实、完整的原则组织填写质量缺陷备案表，工程各参建单位代表应按照要求在质量缺陷备案表上签字。质量缺陷备案表及时报相应的工程质量监督机构备案，工程竣工验收时提交历次质量缺陷备案资料。经多年的正常运行观察现场查验工程运行情况良好。说明采用“内填外堵、多层设防、复合防水”多重措施相结合的方案可行，取得了明显效果，此方法在处理类似的工程问题时值得推广。

7.结束语

混凝土面板堆石坝具有降低工程造价、对坝基地质要求不高、大坝稳定性好、不易溃坝等特点。随着水利工程施工技术的进步，灌浆技术的提高，混凝土面板堆石坝逐步向着更高、更大的坝型发展。已建成的许多混凝土面板堆石坝工程的面板都会有裂缝产生，这种情况与面板混凝土自身特性和面板所处的环境以及工作条件有关。面板裂缝的处置方法正确与否是确保面板堆石坝工程质量的关键之一。虽然小于0.20mm以下的表面裂缝或贯穿裂缝经修补后并不影响工程正常防渗功能，但会影响工程的耐久性及观感。因此，有效优化面板混凝土设计与施工，以便减少裂缝的产生，如何恰当处理已产生的裂缝，对水利枢纽工程的面板混凝土设计和施工有着重要的指导和借鉴意义。