堆石面板坝混凝土面板震损裂缝处理技术.pdf

堆石 面板 坝 混凝 土面板震 损裂 缝 处 理技术 混凝 土工程 琏张 涛 ( 中国水利水电第十一工程局有限公司) 郭 双 ( 河南省建设集团有限公司) 【 摘要】 紫坪铺大坝混凝土面板在 “ 51 2 ”地震中遭到破坏。在面板震损部位的处理施工中，采取了合理的 技术措施，采用了合适的修补材料。处理后的检查结果和运行效果表 明，本次震损裂缝处理是成功的，确保 了 大 坝 的 安 全 运 行 。 【 关键词】 紫坪铺水利枢纽震损 混凝土裂缝化学灌浆 1 工程概况 紫坪埔水利枢纽工程位于四川省都江堰渠首工程的 上游 6 k m处 ，是 以灌 溉 、供 水 为 主 ，兼 有 发 电、防 洪 、 环境保护、旅游等综合效益的大 (I)型水利枢纽工程。 主要建筑物包括 1 5 6 m 高的钢筋混凝 土面板堆 石坝 、4条 引水发 电洞及进水塔 、1 条 冲沙放空 洞 、2条泄洪 排沙洞 及进水塔 、非常溢洪道 、地面发电厂房 。 紫坪埔水利枢纽工程距离 “ 51 2 ”大地震 震中仅 3 0 余公里，大坝混凝土面板因地震波冲击而出现不同程度 的裂缝 ，为确保大 坝安 全蓄 水 ，需要 对 面板 裂缝进 行 补 强处理 。中 国水 电十 一 局 郑 州科 研 设 计 有 限 公 司 负 责 0 1 l O mm震损裂缝处理的施工任务。裂缝处理项 目的 主要内容有：裂缝调查、涂刷水泥基渗透结晶渗透材料、 裂缝化学灌浆 、取 样检 测 。工程 于 2 0 0 8年 6月 1 5 H开 工 ，7 月 2 0日完工 ，历时 3 5 d 。 2 震损裂缝普查情况 2 0 0 8年 5月 1 6日现场勘察统计 ，混凝土 面板震损 裂 缝主要集 中在 库 区水 面 线 以上 的二 、三期 面 板施 工 缝 ， 三期面板局部出现细小裂缝 ，详见表 1 。本次 检查统计结 果 ，为水利部专家组 评定 大坝震 后 的安全 性提 供 了可靠 数据 。 ( 1 )紫坪铺坝顶高程为 8 8 0 O m，震后检查发现高程 为 8 4 5 O m的二 、三期 面板 原施 工缝 破坏 比较严重 ，大 坝 中部的 8 2 3 号 、3 2 4 O号二 、三期面板 施工缝 开裂形 成错台 ，缝 宽在 1 5 2 0 c m，缝深 为 3 5 5 0 c m，已贯 穿 混凝土面板 ，施 工缝 处 的钢筋 因二 、三期 面板错 开破 坏 成 S形 。 ( 2 )在破坏严重的二 、三期 面板 原施工缝周边及三期 面板 8 7 0 0 8 4 5 O m 范 围内 出现 多条震 损裂缝 ，缝 宽在 0 1 l O m m 之 间，缝深 为 5 5 0 c m，部 分裂缝 贯 穿混凝 土面板 ，总长度超过 6 0 0 m。 表 l 大坝面板震损 裂缝调查统计表 裂缝宽度 长度 序号 裂缝类型 备注 ( mm ) ( m ) 大坝面板原施工缝 原施工缝开裂 1 1 5 2 0 0 3 6 8 形成错 台，钢筋 贯穿裂缝 扭 曲变形 部分 裂 缝贯 穿 2 大坝面板 深层裂缝 O 2 1 O 2 0 5 9 面板 3 大坝面板 表层裂缝 4 0 指标 1 0 0 5 0 0 2 5 或破坏在 9 9 8 7 0 1 5 0 混凝土本体 宽度小于0 2 m m表层裂缝的修补材料采用 S T水泥 基渗透结 晶材料 ，它 是以高渗 透性活性 物质 为激发 物 的 复合性材料 。涂刷在 混凝 土表面 ，其 活性化 学物质 以水 为载体渗人混凝 土 内部 ，促使混 凝土 内部未 水化 的水泥 成分二次水化 ，反应 生成 不溶于水 的结 晶体 ，堵塞 混凝 土内部孔隙 ，修补细微裂缝 ，达 到防水效果 。S T水泥基 渗透结 晶材料性能指标见表 3 。 表 3 S T水泥基 渗透结 晶材料性 能指标 抗压强度 抗折强度 湿基面 抗渗压力 第二次 渗透压 项 目 黏 结强度 抗渗压 力 力 比 ( MIP a ) ( M a ) ( M P a ) ( M a ) ( M P a ) ( ) 指标 2 0 o 3 o 1 o O 7 O 9 3 0 0 3 2 2 主要设备 ( 见表 4 ) 表 4 主 要 设 备 表 序号 设备 名称 规格 型 号 单 位 数 量 1 取芯 钻机 C D lS一 】 6 D 】 2 电动灌浆泵 G M一5 1 2 2 3 电动角磨 机 1 o o o w 5 4 电动冲击钻 博世 4 o s 2 5 清洗机 D M8 0 3 2 1 6 空气 压缩 机 o 8 m 3 O 8 MP 8 1 4 2 3 3 施工技 术措施 3 3 1 化学灌浆施工技术措施 3 3 1 1 工艺流程 缝面清理一灌浆孔布置 及钻孑 L 一封 缝埋 嘴一 试漏 一 灌浆一拆嘴封孑 L 一 检验 。 3 3 1 2 缝面处理 用 电动角磨机将 裂缝两 边各约 2 0 m m 的混凝 土表面 清理 干净 ，再用高压水 冲洗裂缝 表面 ，确保缝 面无 浮尘 、 污垢 、苔藓及其他杂物等 。 3 3 1 3 灌浆孔布置及钻孔 ( 1 )详细检查 、分析裂缝 的情况 ，根据裂 缝的 宽度、 走向、长度等基本数据确定钻孔的位置和间距。 ( 2 )布孔方式 ：布孔采用骑缝孔和斜孔 ，当缝宽大于 l mm时采用骑缝孑 L ，小于 l mm时采用斜孑 L ，斜孔中心距 离裂缝一般为 5 2 0 c m，为确保 灌浆效 果 ，尽量 在裂缝 两侧布置双排孑 L 。钻孑 L 布置见图 1 。 图 1 钻孔布置示意图 ( 单位 ：c m) ( 3 )孔距一般为 2 0 3 0 c m，孔径为 1 4 m m。 ( 4 )本 次裂缝 处理 的混 凝土 面板厚 度为 3 5 5 0 c m， 据 此确 定钻孔 深 度 为 2 o 4 0 c m，孔 向向 上 ( 有利 于 出 渣)并与混凝土面成 4 5 。 6 O 。 夹角 ，一定要穿过裂缝。 3 3 1 4 封缝埋嘴 用高压风将孔内灰渣清理 干净 后 ，埋设专用灌浆 嘴 ， 外露长度为 7 8 c m，使用专用扳手将 灌浆嘴下部 的密封 胶圈压紧并固定 牢固。采 用高强度 N E I I 环氧砂浆封缝 ( 此材料抗压强度、黏结强度和抗冲磨强度高，完全满足 裂缝的封闭和保护 ，故不需 对裂缝 周 围混 凝土进 行凿槽 处理) 。 3 3 1 5 试 漏 在裂缝 和孔 口处涂 少量肥皂 水 ，用 大于灌浆 压力 的 高压气体检查各 灌浆孔 之间 的串通情况 以及封缝 密闭效 果 ，发现不连通 的灌浆 孔影 响灌浆质 量时 ，则进 行补钻 灌浆孔 ，发现缝 面漏气 点时 ，采用 快凝结 构胶或 堵漏灵 及时封堵。 3 3 1 6 排水 为确保环氧浆液与混凝 土黏结 牢 固，应 尽量把 混凝 土缝 内的水分 排 出。具体 操 作 为 ：将 灌 浆 孔 全 部 打开 ， 用高压风将 缝 内 的积 水尽 量 吹挤 干 净 ，如 缝 内仍 有 积 水 ，可 以采 取 向缝 内 灌压 丙 酮 赶 水 ，将 缝 内的 水 赶 出 缝 外 ，然 后 再 用 高 压 风 将 缝 内 的 丙 酮 吹 挤 出 混 凝 土 裂缝 。 3 3 1 7 灌 浆 用电动灌浆泵 向裂缝内灌注环氧结构胶，灌浆压力 由低 到高逐级 提升 ，一 般控 制在 0 3 0 5 MP a ，灌浆顺 序为从下至上 ，从 深 至浅 。灌 浆采 用单 孔和 多孔并 联 灌 注进浆方式进 行 。当进 浆顺 利 时应 降低灌 浆压 力 ；当邻 孑 L 出现纯浆后 ，暂停压浆 ；将注浆 嘴移至 邻孔继续 灌浆 ， 在规定 的压力并浆 ，直到灌浆结束 。 灌浆结束 标准 ：在 设计 压力 下 ，当浆 液 溢 出临近灌 浆孔或进浆注量 g O 0 0 5 L mi n时稳压 1 0 mi n ，即可结束 该孔 的灌浆 。 3 3 1 8 拆 嘴封孔 灌浆结束后 4 8 h ，拆除灌浆嘴，然后用环氧砂浆封闭 灌浆孔 。 3 3 1 9 灌注效果检验 待环氧砂浆 固化强 度达 到设计 要求 后 ，在 已灌 过浆 的混凝 土 裂 缝 上 布设 检 查 孔 ，进 行 压 水 试 验 检 验灌 浆 效果 。 3 3 2 水泥基渗透结 晶渗透材料涂刷施工技术措施 3 3 2 1 工艺流程 基层处理 一 基 面 湿 润 一 制浆 一 涂 刷 灰 浆 一 检 验 一 养护 。 3 3 2 2 基层处理 用电动钢丝刷或高压水枪清理裂缝两边各约 2 0 mm 宽的混凝土表面，使之露 出干净粗糙的混凝土表面，不 能残存浮尘 、污物等 。 3 3 2 3 基面湿润 用水充分湿润待 施 工基 面 ，保持 混凝 土表 面得 到充 分的湿润 ，使混凝土基面达到饱和面干状态 。 3 3 2 4 制浆 按 比例将计量过 的粉 料 与干净 水倒 入容 器 内，用手 电钻装上有叶片 的搅拌棒 或戴 上胶皮 手套 用手 及抹 子拌 和，搅拌 3 5 mi n ，使浆料拌和均匀。一次调料不宜过 多 ，要在 2 0 mi n内用完 。 3 3 2 5 涂刷 ( 1 )涂刷时要用专用半硬 的尼龙刷 。 ( 2 )涂刷时要注意来回用力，确保凹凸处满涂并厚薄 均匀 。不能有过厚 的沉 积 ，防止 在过 厚处 出现开 裂 ，涂 层厚度一般为 l mm左 右。 ( 3 )一般要求涂刷 2道 ，即在第 1层涂料达到初步 固 化后 ，进行第 2道涂料 涂刷 。当第 1 道 涂料 表 面干燥 过 快时 ，应浇水湿 润后再进行第 2 道涂料涂刷 。 3 3 2 6 施工质量检验 涂层施工完毕后 ，检 查 涂层 ，如有不 均 匀 或 爆 皮 现 混凝土工程 象 ，须及 时进行修补 。 3 3 2 7 养 护 ( 1 ) 涂层终凝后 3 4 h后 ，采用 喷雾式 洒水 养护 ，每 天喷水养护 3 5次 ，保持 表面湿润 ，连续养护 2 3 d 。 ( 2 )施 工完 毕 后 4 8 h内 ，施 工面 避免 雨 淋 、霜 冻及 刮擦 。 、 4 施 工质量检查 4 1 化 学灌 浆施 工质量 检查 4 1 1 压水检查 灌浆施工完 毕 1 4 d后 ，进行 压水 试验 检查 ，压水设 备采用 HY一1 型手压化学灌浆泵 ，在 0 5 MP a的水压下 ， 测得各孔吸水率为 0 mL mi n 。 4 1 2 钻孔取芯检查及芯样力学性能测试 灌浆施工完成 2 8 d 后 ，清除局部 裂缝 表 面环氧砂浆 ， 可见缝面浆材充填饱满 ；钻取五个混凝 土裂缝 芯样 检查 ， 裂缝中浆材充填密实 ( 见图 2 ) 。对所取芯样进行劈裂抗 拉测试 ，平均抗 拉强度为 2 1 6 MP a 。 图 2 灌浆芯样照片 4 2 水泥 基渗 透结 晶涂层 质量检 查 涂层施 工完 毕 3 个 月后 近距 离 目视检 查 ，涂层 表面 完好 ，没有起皮 、剥落 、裂纹等现象 。 5 结束语 紫坪铺水利 枢纽大 坝混凝 土 面板震 损裂缝 的处 理是 严格按照修补技术方案执行和控制的，按期完工，确保 了枢纽 大坝 提前安全 蓄水 ，为下游 灾 区人 民的生产 和生 活提供 了保 障。 处理后 的施 工检查 结果 表 明，混凝 土裂缝 被浆 液充 填饱满 、密实 ，裂隙 中 的浆 脉 清 晰，浆 液凝 固后与 混凝 土黏结牢 固。 2 0 0 9年 5月 ，对运 行 了 1 0个 月 的修 补 大 坝 面 板 进 行 了复查 ，混凝 土 面板 震 损 裂 缝修 补 效 果 良好 ，缝 面平 整 密 实 ，没 有 出 现 二 次 开 裂 、凸 凹变 形 等 异 常 现 象 。 因此 ，紫坪铺大 坝 面板震 损裂缝 处理 技术 方案 选择 正确 ，施工质量满足工程运行要求 。 4 3