某水库大坝混凝土趾板裂缝成因分析与防治对策

章飞鸿

（贵州省盘州市水务局，贵州 贵阳 553537）

0 引言

混凝土面板堆石坝已经表现出安全性、经济性和适应性的突出特征，工程实践中，混凝土面板或趾板的裂缝问题对大坝枢纽产生强烈的影响，梳理混凝土趾板裂缝的成因并进一步研究防治对策具有重大的现实意义。

1 工程概况

西得泥水库工程位于盘县西北部洒基镇木仓河上，距盘县城区约76 km。东邻松河乡，南接柏果镇，西与云南省宣威市田坝镇毗邻，北与坪地彝族乡相连。水库大坝为钢筋混凝土面板堆石坝，最大坝高68 m，坝顶长269.23 m，坝顶高程为1 751.90 m，防浪墙顶高程1 753.00 m，上、下游坝坡1∶1.40。坝址以上集水面积22.70 km2，水库正常蓄水位1 748 m，死水位1 730 m，水库总库容599万m3，正常蓄水位以下库容503万m3，死库容181万m3，兴利库容322万m3，水库为小（1）型水库，工程规模属小（1）型，工程等别为Ⅳ等工程。永久性主要建筑物大坝、溢洪道、冲沙兼放空隧洞、取水隧洞、泵站、泵站提水管等为4级建筑物；临时性水工建筑物为5级建筑物。

2 混凝土趾板裂缝成因分析

盘县西得泥水库工程运行过程中，发现大坝趾板产生多条混凝土裂缝。现场讨论分析认为，大坝趾板混凝土裂缝是由于混凝土趾板沿坝坡方向较长，施工完成后因长趾板受到沿板长的积累约束拉应力较大，致使趾板混凝土受底层垫层约束的拉应力大于趾板混凝土抗拉强度或拉应变超过了混凝土的极限拉伸值，从而导致趾板裂缝产生。①裂缝由受自重和施工期反向水压力等外荷载作用所引起的。②裂缝由混凝土趾板实际工作状态与设计假设出现差异引起结构次应力而导致的。③裂缝由温度、干燥及不均匀沉降等因素引起混凝土趾板收缩变形所导致的。

3 混凝土趾板裂缝处理基本概念

3.1 大坝混凝土趾板裂缝类型

《混凝土结构加固技术规范》《水工建筑物化学灌浆施工规范》把趾板混凝土裂缝分为两类：①缝宽小于0.2 mm 为Ⅰ类缝；②缝宽不小于0.2 mm为Ⅱ类缝。

3.2 混凝土趾板裂缝防治要求

防渗堵漏及补强加固是大坝混凝土趾板裂缝技术处理要达到的总体要求。防渗堵漏就是要求缝内化灌后，满足混凝土趾板耐久性和运行安全，补强加固要求最终恢复混凝土结构的整体性。死水位以下裂缝采用可靠的修补对策。

3.3 混凝土趾板裂缝防治材料

根据《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料规范》及类似经验，Ⅱ类缝推荐使用的灌浆材料为改性环氧灌浆材料；其抗压强度、粘接强度高，不仅能对裂缝进行封堵，还能对混凝土有效补强，增加趾板混凝土整体性，其主要技术指标：温度20 ℃的密度是1.05 g/cm3，初始粘度14 mPa·s，胶凝时间4 h；龄期1 个月，纯聚合体抗压强度51 MPa，抗拉强度17 MPa。

《聚脲防水工程技术规程》对Ⅰ类缝及浅表性裂缝，使用涂刮弹性聚脲，是新型环保混凝土表面防护材料，见表1。

表1 聚脲材料性能指标表

3.4 混凝土趾板裂缝防治方式

Ⅰ类缝实施裂缝面涂刮弹性聚脲的处理方式，Ⅱ类缝采用裂缝化学灌浆+缝面涂刮弹性聚脲的复合处理方式。

4 混凝土趾板裂缝防治对策

4.1 裂缝化学灌浆

Ⅱ类缝化学灌浆处理。面板堆石坝趾板厚60 cm，混凝土与垫层间渗透通道用打斜孔（微创钻孔）灌浆法，见图1。

图1 微创钻孔灌浆法图

4.1.1 缝面打磨清理

打磨时先在缝面确定打磨范围：宽度以裂缝两侧各5 cm处为界，长度以裂缝两端各顺延10 cm为边。除去混凝土趾板裂缝表面的浆皮和沉积物等污垢，以打磨出新鲜混凝土面为标准，缝面打磨后用水冲洗干净。

4.1.2 裂缝检查

用高压水冲洗混凝土表面，采用光学测缝仪对裂缝位置、走向、缝长、缝宽等作好测绘记录。

4.1.3 钻灌浆孔和回浆孔

依据裂缝位置选择两侧交叉布孔或者单侧布孔（孔距：30 cm，孔径14 mm，孔深20 cm），用电锤从侧面45°左右钻孔，确保灌浆孔与缝面交叉于混凝土中部，形成有效灌浆半径。孔口布置专用灌浆嘴。回浆孔采用水钻骑缝造孔，孔径28 mm，深度20 mm，布孔间距30～50 cm。造孔后用清水冲洗。

4.1.4 预埋进浆嘴及回浆管

进浆嘴采用化学灌浆专用嘴并固定。回浆管采用快速封堵材料将专用塑料回浆管固定在骑缝孔内，埋嘴时确保对中骑缝并粘牢。缝口不连通，在缝尾端和下段开始各布一个回浆管。

4.1.5 环氧胶泥封缝

用2～3 mm 厚环氧胶泥沿裂缝两侧各5 cm 宽的范围封缝。胶泥厚度取缝中线高，两边低的形状，回浆管底部稍厚实，封缝过程中不准移动回浆管位置。

4.1.6 灌浆

①采用低粘度、可灌性好、性能稳定、不易老化、与两侧混凝土结合强度高的HK-G-2型环氧灌浆材料。②K6专用化学灌浆泵。③水平裂缝由一侧向另一侧灌浆，竖直裂缝由低向高灌浆。④灌浆压力0.20～0.40 MPa。灌浆中从0.20 MPa 开始按每级0.10 MPa逐级升压。⑤单孔进浆，回浆管全部敞开，待相邻回浆管冒出浓浆后接入下一灌浆嘴。待第二回浆管冒出浓浆后，则将第一回浆管封闭，接入第三进浆孔，如此循环直至所有灌浆嘴灌完，达到结束灌浆。最后封闭全部回浆管。

4.1.7 特殊情况处理

诸如冒浆、外漏等情况出现时，应及时处理。同时应注意连续灌浆，并有效防止裂缝与混凝土内部的预埋件或预设空发生串通，以免堵塞预埋件。

4.1.8 灌后管嘴处理

化灌完毕后，浆液待凝24 h后铲除灌浆管（嘴），灌浆孔口用环氧胶泥封闭。

4.1.9 质量检查

在灌浆结束14 d，浆材固化强度达到设计要求后，采用单点法以0.30 MPa 的压力抽样进行压水试验，以目测压力表压力不下降且裂缝表面无水渍为合格。

4.2 缝面涂刮弹性聚脲

Ⅰ类缝缝面涂刮20 cm（缝两侧各10 cm）聚脲涂层进行表面封闭，涂层厚度1.20～1.50 mm。施工工艺：基面处理→涂刷底漆→聚脲涂刮施工。①裂缝基面处理。采用角磨机对混凝土打磨，直至露出新鲜混凝土。清除趾板混凝土裂缝面棱角，用高压水枪冲洗后，用高强找平腻子填补裂缝面固化后，再用角磨机打磨清洗，直至裂缝面平整、坚固且无孔洞。②裂缝基面涂刷底漆。基面处理完干燥后，在基面上采用宽毛刷涂刷底漆。底漆比按厂家A、B组分混合均匀，一次混合量不宜多，应随配随用，底漆涂刷应薄而均匀。③聚脲涂刮施工。待底漆表干后采用专用刮板刮涂聚脲，刮涂厚度控制在1.20～1.50 mm，其厚度通过面积和用料量控制，且涂层厚度要均匀。由于是立面施工，为防止材料流淌，涂层施工应进行2遍，且光滑过渡到周边。聚脲涂刷一次成型，控制在两小时内完成。此外，混凝土趾板裂缝处理尚需注重质量和安全保障措施。

5 结语

结合工程概况特点认识混凝土趾板裂缝类型、数量及产生原因，深度分析趾板裂缝成因，提出相应的防治对策。