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余陂水库大坝产生裂纹的原因和处理策略

来源:原创论文网 添加时间:2021-10-25

  摘    要:  水库大坝坝体施工是大坝主体工程施工的重要环节,对整个工程质量起着决定性的作用。坝体受材料、施工工艺、坝基地质情况、天气、温度变化等因素影响容易产生裂缝。裂缝对大坝的结构整体强度、耐久性、及防渗性有不利影响。文章对陂水库大坝产生的裂缝成因分析、裂缝处理方法、处理过程、处理结果进行了总结。

  关键词 :     余陂水库;坝体;裂缝;化学灌浆;

  1、 工程基本情况

  长汀县余陂水库工程拦河坝为混凝土砌毛石重力坝,拦河坝基础开挖高程为363.00m, 坝顶高程402.00m, 最大坝高39.00m, 坝顶长130.00m。从右到左水工建筑物为右挡水坝段、溢流段、左挡水坝段。右岸、左岸挡水坝段长度分别为59.60m、41.00m。溢流段长度为20.40m, 溢流净宽18.00m, 溢流堰顶高程为399.00m, 为敞开式溢流堰自由泄流,中墩、边墩厚均为0.6m, 且为钢筋混凝土结构。在右岸挡水坝段设塔式分层取水放水孔,取水闸后接D800输水管,引水至水厂及下游农田灌溉供水。坝体设灌浆、排水廊道,廊道上游侧布置于坝轴线下游2.5m处。坝体采用C15细石混凝土砌毛石,上、下游面采用厚60cm的C20混凝土预制块,坝体基础采用1.0m厚C15混凝土垫层。溢流堰及侧墙和坝顶交通桥墩均采用C25混凝土结构。

  2、 坝体裂缝调查情况

  余陂水库拦河坝工程于 2013 年 10 月 15 日开工,于2014年6月5日开始浇筑,2016年8月25日完成坝顶最后一仓混凝土浇筑。施工过程中均未发现坝体有裂缝。

  2016年10月20日发现左岸 0+27.53m处和 右岸桩号-0+44.41m处坝顶、上下游坝顶有细微裂缝。
 

余陂水库大坝产生裂纹的原因和处理策略
 

  2016年11月27日现场观察发现裂缝逐渐加大,并且右岸-0+024.3m处又新增一条裂缝,大坝共有3条裂缝见表1。

  表1 2016年11月27日3条裂缝情况表
表1 2016年11月27日3条裂缝情况表

  表2 2016年12月29日3条裂缝情况表
表2 2016年12月29日3条裂缝情况表

  3、 裂缝成因分析

  大坝裂缝成因存在如下5种可能:①混凝土在温度较高时施工情况下,气温出现骤降时内外温差过大,其内部温升过快,混凝土温度控制措施不到位;②混凝土施工缝部位,后序混凝土浇筑间隔的时间过长,且养护不到位;③混凝土温度骤降后产生的裂缝为诱导缝,两岸裂缝位置大坝基础地质含软弱夹层破碎带,基础承载力不均匀,导致大坝主体沿诱导缝形成贯穿裂缝;④大坝没有设伸缩缝;⑤其他原因。

  表3 坝体大体积混凝土裂缝分类及评判标准
表3 坝体大体积混凝土裂缝分类及评判标准

  4 、裂缝处理方案

  该工程用缝口凿槽嵌缝与缝内钻斜穿孔加钻骑缝孔贴嘴化学灌浆相结合的方法处理大坝深层及贯穿性裂缝。

  大坝裂缝表面 V 型凿槽尺寸:宽5cm, 深4cm ,并在槽内需回填环氧砂浆,回填前处理方法是在槽底涂刷界面剂来增强黏结强度。以潮湿固化剂配置的环氧树脂基液作为界面剂,在回填砂浆时应将砂浆捣实,捣实程度为表面冒浆,然后抹光表面。

  化学灌浆法在深层裂缝和贯穿裂缝的修补中适用,使用浆液应为环保型水溶性聚氨酯,且HW 型聚氨酯强度较高,LW 型聚氨酯遇水膨胀性较好。使其以一定比例混合后,灌入混凝土裂缝中,既防渗又对有一定的补强作用。化学灌浆材料应采用专业厂家生产的产品。钻孔及贴嘴施工布置示意图见图1和图2。

  图1 布孔剖面图
图1 布孔剖面图

  图2 布孔立面图
图2 布孔立面图

  5 、专家论证

  2016年12月17日县水投公司在镇政府召开了专题会议,并邀请了省、市专家参加会议。

  6 、施工组织

  6.1、 施工顺序

  施工顺序会上根据设计方提出的大坝裂缝采用缝口凿槽嵌缝与缝内钻斜穿孔加钻骑缝孔贴嘴化学灌浆相结合的方法处理方案,做出的施工方案经专家讨论论证,会议同意设计方提出的处理方案。

  顺序为:裂缝冲洗→埋设灌浆贴嘴→钻斜穿孔→安装灌浆嘴→封闭裂缝→检查封闭性→灌浆→封孔、打磨[1,2]。

  6.2 、施工工艺方法

  1)裂缝冲洗:

  裂缝冲洗先用高压水对裂缝进行冲洗,裂缝口是敞开且无杂物,保证裂缝两侧无粉尘和其它有损黏接之污物。

  2)灌浆贴嘴布置:

  灌浆贴嘴间距 0.5m。贴嘴布置在裂缝交叉点及尖灭点处。贴嘴和封缝前先处理缝口两侧,缝口两侧5cm 处打磨平整,平整后清理缝口,清理用洁净的压缩空气和(或)压力水冲洗干净,然后及时贴嘴和封缝。贴嘴时,要用定位针穿过进浆管,对准缝口插入并将注浆嘴骑缝压向混凝土面,同时在拔出定位针时,以不黏附嘴胶判定为合格。如不合格,应将焊缝清理干净,重新黏嘴,直至合格。灌浆装置中的所有混凝土裂缝、灌浆喷嘴和水龙头应统一编号。

  3)钻斜穿孔灌浆:

  钻孔布置在裂缝两侧,分别距裂缝 50cm 布设,每侧孔间距100cm ,梅花形交错布置,斜穿钻孔一侧为 45°,另一侧为 60°,孔深穿过裂缝 20cm左右,钻孔完成后采用高压气冲洗干净,保证钻孔通畅。所有钻孔均用作灌浆孔,对互不串通的孔,采用单孔内循环注浆,串通孔采用平行注浆,串通区采用从一侧到另一侧的注浆顺序。钻孔结束后,在填缝前,用高压气体反复吹洗,保证孔缝畅通。堵孔按盲孔处理并回填。

  4)安装灌浆嘴:

  在高压气体吹扫干净的孔内安装灌浆喷嘴,并用扳手或钳子拧紧,以防漏气、漏浆。灌浆前,在灌浆孔内安装阻塞器(或埋管),通过灌浆管口施加灌浆压力压水,检查灌浆管口是否牢固,是否进水。

  5)裂缝封闭:

  灌浆孔封闭,防止灌浆漏浆,保证灌浆压力,使灌浆在压力作用下渗入裂缝深部,保证灌浆质量。为使混凝土缝隙充满泥浆,保持压力,保证泥浆不外渗,凿槽嵌缝材料用环氧水泥砂浆密封。裂缝封闭养护一段时间后,待密封砂浆达到一定强度后,进行压缩空气泄漏试验,检查封缝和灌浆管座的密封效果,对漏气处进行修补和密封,直至无渗漏为止[3]。

  6)灌浆前检查:

  灌浆前需要采用用洁净压缩空气对裂缝与埋管、贴嘴之间的畅通性以及封缝的密封性、管路安装的牢固性、可靠性等进行压风检查并做好记录。若发现质量问题需要及时处理,最终结果直到合格。风压≤最大灌浆压力的 30%。

  7)灌浆次序:

  混凝土竖向裂缝(包括斜缝)灌浆方法宜采用自下而上、自深到浅的方法进行。对于混凝土水平裂缝(包括近水平裂缝),应从内到外,从一端到另一端进行灌浆。灌浆应按孔(嘴)数顺序进行。什么时候采取分区灌浆,就是在裂缝规模较大,灌浆设备的正常工作能力不足以支持和灌浆质量得不到保证时采用这种方法,分区方法方式有钻孔封堵、间隔灌浆分割等,以形成各自独立的灌区。采取优先灌浆情况是,某些灌浆嘴的进水量特别大,串通范围特别广的孔洞用这种方式[4]。

  8)灌浆:

  灌浆设计压力 0.30-0.50MPa, 在灌浆过程中,除已灌浆或正在灌浆的孔和喷嘴外,所有的孔和喷嘴都是敞开的,以便排气和排水。灌浆程序是逐级提升灌浆压力,每级提升的压力是0.05MPa。在还没有灌浆的灌孔嘴出浓浆时,先将孔嘴封死,并坚持继续在原孔灌浆,需要达到的结果是原孔在设计压力下不再吸浆或者吸浆量< 0.1min/L,再换灌临近没有出浓浆或没有出浆的孔嘴,直到最后一个孔嘴的灌浆吸浆量< 0.03min/L,灌浆结束延迟10min后完成[5]。

  9)封孔、打磨:

  灌浆结束时一定要等到孔内灌浆材料固化后,按工程要求规定,按步骤对埋管、贴嘴及封缝材料来进行拆除清理和(或)封孔。并将灌浆嘴割除、打磨然后环氧胶泥抹平。

  7、 质量管理

  7.1 、质量保证措施

  裂缝化学灌浆施工的每道工序均由现场技术人员控制。需要进行技术交底及其质量要求交底对参加化学灌浆的施工技术人员,前提条件是在化学灌浆施工前。必须严格按照规范和设计要求施工,没有得到监理工程师认可同意,无论在什么况下不得更改施工措施及施工方案。

  7.2 、裂缝质量检测

  施工过程中一定要对化学灌浆材料及其各道工序的质量检测并做好记录。检测时间要把握好,就是应根据所灌材料的性能在灌浆结束后适当时间来进行。

  混凝土裂缝化学灌浆质量检测检查孔位布置在坝顶距上游面1.5m处,从坝顶钻骑缝孔,钻至孔底以下至少0.5m。

  检查孔压水试验其压力采用 0.3MPa, 并稳压 10-20min 后结束。

  检查结果<3LU,满足设计要求。成果见表4。

  表4 裂缝孔压水试验表
表4 裂缝孔压水试验表

  8、 结 语

  裂缝处理后,我部对裂缝深度持续观察,裂缝并未往下发展,裂缝已经基本稳定,坝体廊道内及大坝下游坝面,无明显渗漏,化学灌浆取得了良好的效果。

  参考文献

  [1]徐凯沿河县甘溪水库工程大坝裂缝处理方案浅谈[J].内蒙古水利, 2021(01):51-52.
  [2]邵红艳高碾压混凝土拱坝裂缝成因分析及处理[J]水利技术监督, 2020(05):202-205.
  [3]李斌.大坝裂缝缺陷堵漏加固施工技术探讨[J.工程技术研究,2020,5(13):97-98.
  [4]陈孝银.夏浦县大墩里水库大坝裂缝成因综合分析及处理方法[J]湖南水利水电,2020(01):77-79,85.
  [5]刘征涛葆窝水库大坝裂缝成因分析及处理措施[J.红水河。2019,38(04):20-22.

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