现役大坝坡面混凝土面板修复施工技术研究

2022-07-25廖乾成于五江

四川建材 2022年7期

唐桢，廖乾成，于五江

(四川港航建设工程有限公司，四川成都 610041)

0 前言

混凝土面板堆石坝是近年来国内水电站采用较多的一种坝型，但大坝迎水坡面面板浇筑完成后，可能出现中部面板挤压破坏、周边缝止水拉裂、面板表面裂缝等，由于重建大坝的费用一般较高，因此，往往需要对混凝土面板裂缝进行修复，解决面板的裂缝和大坝渗漏偏大的问题。

工程上处理面板大面积缺陷修复通常采用凿槽封缝，埋管注浆、刷涂防水材料等。但大坝面板大面积缺陷修复加固时存在人工凿槽封缝填充施工效率低、面板加固整体性提升、灌浆孔临时封闭效果不佳等问题，影响混凝土面板堆石坝大面积缺陷修复的施工质量和施工效率，为解决上述问题，一些学者和现场技术人员对大坝混凝土面板修复施工进行了有针对性的研究。宋彦刚等[1]、陈生水等[2]对大坝地震损伤原因进行了分析，并对今后混凝土面板堆石坝的地震反应计算分析研究、抗震设计工作以及紫坪铺混凝土面板堆石坝震后修复原则提出了相应的建议。王德库等[3]、赵树东[4]、雍莉[5]、朱永斌等[6]、龚有贵等[7]和钮新强等[8]对北方地区大坝混凝土面板冻害破坏问题和南方地区大坝混凝土面板碳化、侵蚀、霉变问题，提出采用能够适应基层变形的弹性修补防护材料进行修复防护处理。谭界雄等[9]、柏海骏等[10]针对白云水电站面板存在的脱空、渗漏问题，进行了面板脱空检测与灌浆处理、疏松垫层料加密灌浆处理和止水修复等面板堆石坝系统治理技术等一系列研究。黄星宇等[11]针对天生桥一级水电站大坝上游防渗面板存在的渗漏现象，对水下面板潜水检查进行研究。潘忠良等[12]利用冲击压实机，不仅可以快速破碎并压实稳固旧混凝土路面板，有效减少和缓解反射裂缝，而且能够嵌锁稳固的新路面底基层。

分析表明，现有研究成果在适宜的工况下取得了较好的工程建设效果，但研究主要针对混凝土面板结构，从工程施工全过程角度改善堤坝护坡施工质量的研究成果较少。同时，现有工程措施和技术成果中，尚存在人工凿槽封缝填充施工效率低、面板加固整体性提升、灌浆孔临时封闭效果不佳等问题亟需解决。鉴于此，为弥补现有技术的不足，本文以工程为对象、工艺为核心，对现役大坝迎水坡面混凝土面板综合修复施工技术进行了研究。

1 工程技术问题及施工难点

1.1 面板加固整体性弱

混凝土面板在使用过程中都出现裂缝类病害，有的甚至严重到不得不进行大面积翻修。大坝迎水面混凝土面板出现裂缝之后，一旦水流渗入裂缝，侵蚀铺装层与钢桥面板之间的粘结层，那么水流的横向荷载作用下，铺装层会很快在更大面积上开裂恶化，甚至诱发更多其他类型病害。目前工程上处理面板大面积缺陷修复通常采用凿槽封缝、埋管注浆、刷涂防水材料等方式。

1.2 封缝填充施工效率低

对于结构承载力不足引起的裂缝一般采用封闭法处理，采用封闭法时，首先应判断裂缝的大小、深度，然后根据裂缝的程度，采用相应粘结剂。除此之外，还应采取相应的加固措施，确保结构安全可靠。

1.3 灌浆孔封闭效果不佳

在灌浆施工过程中，需要对灌浆孔进行临时封闭，便于观察和检测。其封闭效果取决于灌浆压力、裂隙宽度、孔洞大小以及稠浆本身的性质等。

2 施工工艺原理及特点

1)在现役大坝迎水坡面面板布置化学植筋，刷防水砂浆封底层，安装贴面框格钢板，化学植筋端部锚固贴面框格钢板，通过贴面框格钢板连为整体，增强现役大坝迎水坡面面板结构的整体性，具有较好的加固效果。

2)在大坝迎水坡面面板渗水条点处采用多孔同封灌浆，灌浆孔采用可启闭的临时封闭装置临时封闭，便于观察和检测，可对灌浆孔快速封闭，操作方便，封闭效果较好。

3)在大坝迎水坡面面板渗水条带塑性止水材料填充采用活塞式的快速铺填装置填充，操作简单，填充速度快，可提高施工效率，节约人工成本。

4)采用微嵌式预制板快速封闭，缝隙通过防水砂浆封缝，与传统施工方法相比施工速度快，可显著提高施工效率，节约施工工期。

3 施工工艺流程与操作要点

3.1 施工工艺流程

现役大坝迎水坡面混凝土面板综合修复施工工艺流程如图1所示。

图1 现役大坝迎水坡面混凝土面板综合修复施工工艺流程图

3.2 操作要点

1)搭设施工平台：搭设脚手架施工平台(间排步距为：1 m×1 m×1 m，脚手架平台满足规范要求)。

2)基面清理：工程施工前，选用专业清洗公司对大坝迎水面进行清理，首先用高压水枪冲洗大坝迎水面，然后刷毛，用钢丝刷或铲刀铲除坝面的碳化层和污垢，再用高压水枪冲洗一次，使混凝土表面洁净，确保无粉尘、油污以及其他有机物质等。

3)大坝面板缺陷处理：对大坝迎水面的裂缝进行详查，主要内容包括裂缝位置、缝长、缝宽、总条数及裂缝编号。对于需采取凿除填补方式修补的缺陷，若修补面积大于0.5 m2且短边长度大于30 cm，采取化学植筋。凿除深度(修补厚度)按5 cm左右控制，在修补基面混凝土内布设锚筋，修补体内布置钢筋，修补区域内按水平面距50 cm、竖向间距30 cm呈梅花形布置锚筋；锚筋采用Φ12钢筋，长度17～18 cm，混凝土段长度15 cm；采用Φ26冲击钻造孔，粘接材料采用HK-98化学植筋胶，先注胶后插筋。

4)钻孔灌浆：沿渗水条带凿U型槽，宽5 cm、深5 cm。凿槽范围：沿渗水条带向两端顺延50 cm。根据渗水深度检查结果，在渗水条带两侧错距布置φ42灌浆孔，灌浆孔孔距、孔深及倾角视渗水深度而定；集中渗水点采用垂直渗水点打φ42灌浆孔埋灌浆管，孔深0.5 m。灌浆孔布置见图2。

图2 渗水点灌浆孔布置示意图

5)临时封闭：灌浆孔钻设完工后，对槽口采用临时封闭装置封闭。临时封闭完成24 h后进行压气试验。试气压力应先小后大，最大压力控制在0.2～0.3 MPa。试气时要求吹净渗水部位内的尘土，之后堵塞出进气嘴以外的其余嘴子，用肥皂水或洗涤剂水刷满渗水部位表面，如发现冒泡漏气现象，需对漏气部分重新进行封闭。

6)灌浆：灌浆材料采用HW+LW混合使用(HW与LW比例不得小于7∶3)，渗水条带由一端向另一端逐孔灌注灌浆压力应先小后大、进浆宜缓慢，不应急促进浆，最大压力控制在0.3～0.4 MPa；灌浆结束标准为渗水部位停止吸浆后继续灌注30 min；灌浆处理完成20 d后，采用压水法对渗水部位处理进行质量检查。

7)渗水条带充填：清理槽内杂质，嵌填塑性止水材料，然后涂抹聚合物水泥砂浆和水泥基防渗材料。塑性止水材料通过塑性止水材料快速铺填装置填充。

8)贴面框格钢板安装：在坝面铺设贴面框格钢板，贴面框格钢板与化学植筋通过螺母固定，化学植筋上裸露部分设混凝土保护层。

9)镶嵌微嵌式混凝土预制块：在贴面框格钢板上镶嵌微嵌式混凝土预制块，微嵌式混凝土预制块与贴面框格钢板之间的缝隙填充防水砂浆。综合修复施工结构示意见图3。