水库混凝土重力坝裂缝修复探究

引言

某核电厂专用淡水水库大坝坝型为碾压混凝土重力坝，坝顶长度369m，共分 9 个坝段：左岸两个非溢流坝段，中间河床布置两个溢流坝段，右岸五个非溢流坝段。竣工十多年后，大坝坝体出现了多条混凝土裂缝，本文大坝裂缝及长期存在的渗水问题开展了专题研究，并制定裂缝修复方案及时进行处理。

1、大坝裂缝及渗水等缺陷情况介绍

通过对该水库混凝土重力坝的全面检查，存在的缺陷情况如

1）坝体上下游存在外观质量缺陷：2# 和 6# 坝段下游面各有坝顶自上向下横缝一条，并伴有明显的渗水痕迹；7# 和 8# 坝段下游面各有坝顶自上向下竖向缝一条，未见明显的渗水痕迹；8# 坝段上游面有坝顶自上向下竖向缝一条，未见明显的渗水痕迹；左岸上游混凝土护坡有竖向裂缝多条。

2）灌浆排水廊道内存在多处明显的渗水现象，如左岸廊道内斜坡段混凝土预制块边墙结构缝、集水井内侧边墙交接处和右岸廊道出口转角处的边墙与拱顶结构缝等，且渗水处有白色矿物质流出沉积物。同时，集水井内侧边墙发现一条明显的裂缝，伴有明显的渗水痕迹。

2、裂缝修复及渗水处理方案

基于该水库碾压混凝土坝坝体裂缝的现状，且裂缝仍存在不断发展、恶化的可能性。为避免裂缝的发展恶化，经过多次现场勘察与研究，制定了一套适用于本工程的性价比最优的裂缝修复处理技术方案。

2.1 修复内容

2.1.1 裂缝处置

坝裂缝包括碾压混凝土坝坝体表面（含顶部）裂缝，灌浆排水廊道裂缝，放空管消力池内侧边墙裂缝等。裂缝处治：对于裂缝宽度小于0.1mm 且裂缝深度较浅的细小裂缝，采用环氧胶泥（或者采用专用裂缝修补胶）进行涂刷表面封闭处理；对于裂缝宽度大于等于 0.1mm的，采用压力灌注法处理 [1]。

2.1.2 结构局部破损修复

结构局部破损环氧砂浆修复：对坝体溢流面右岸导墙表面多处呈横向分布的钢筋外露、锈蚀和溢流堰上游面混凝土局部骨料外露的混凝土表面破损采用环氧砂浆修复。

2.2 主要材料及参数普通钢筋：符合国标要求。

混凝土局部表面破损修补采用环氧砂浆。环氧砂浆胶结构材料：环氧树脂；固化剂：乙二胺 ；增韧剂：二丁脂 ；骨料：中砂（细度模数 2.5， 含泥量 <1% ,含水量 <0.5% ）。参考配合比为环氧树脂：干砂：乙二胺：二丁脂 =100 ：250：8：17 。

技术指标：抗压强度 >50Mpa

采用专门的裂缝修补胶，在施工现场按产品说明书的配合比现场调配。环氧胶泥基本性能指标应符合表2.2-1 要求。

2.3 施工工艺及注意事项

为遵循因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护并满足结构强度、刚度、耐久性、适用性的要求，主要的施工工艺介绍如下。

2.3.1 混凝土表面修补

针对部分结构局部混凝土保护层厚度不足，蜂窝空洞，板底凹坑，砼剥落以及露筋、钢筋锈蚀等缺陷，先凿除松散砼，露出新鲜砼，钢筋除锈，涂钢筋阻锈漆，然后用环氧砂浆修补。用环氧砂浆修补混凝土表面缺陷时，应严格按产品说明执行。

2.3.2 裂缝表面封闭修补

针对裂缝宽度 <0.15mm 的裂缝，采用环氧胶泥表面封闭处理。

1）工艺流程：基面处理→表面清理→点刮打底→面刮找平→养护→检查质量。

2）工艺要点

a）基面处理。用角磨机将表面打磨平整，并消除基面上的薄弱水泥浆层、污垢附着物等，使表面外露混凝土。

b）表面清理。用高压水或高压风清除表面沙粒、粉尘。

c）点刮打底。使用三角铲或小型刮刀逐个把施工面上的气孔、麻面、凹槽用环氧胶泥填充密实。

d）配制环氧树脂胶泥。将环氧树脂胶泥调和均匀，一次调和量以在可使用时间内用完为准。用量推荐：环氧胶泥为0.7\~1.2kg/m2。

e）面刮找平。待第一层的环氧胶泥基本固化时（施工后约4\~12h  刮抹第二层环氧胶泥  刮抹好的施工层表面要平整  光滑  无施工缝及划痕等。

f）为确保固化，封缝胶应静养 12h 以上。

2.3.3 压力灌注胶修补裂缝

1）工艺流程：缝口表面处理 $$ 粘贴注浆嘴和出浆嘴 $$ 封缝 $$ 密封检查→灌浆→封口结束→检查。

2）工艺要点

a）裂缝的检查与确认。裂缝修补前应现场核实裂缝的数量、长度、宽度等，在裂缝附近沿裂缝画出标记线，并标明裂缝宽度和长度。

b）裂缝缝口表面处理。用钢丝刷或者砂轮机将裂缝走向 5cm 宽范围内加以打磨，清除水泥浮浆、松散物、油污等，露出清洁、坚实的混凝土表面。

c）注浆嘴间距。根据裂缝宽度和长度决定注浆嘴的间距。注浆嘴底座间距为 20～30cm_⨀ 。

d）裂缝处表面封闭。在裂缝附近 2～3cm 的范围内用密封胶封闭，厚度 2cm 左右。

e）注入注射胶。将注射胶按照说明书比例进行称量  混合搅拌充分。再根据浆液流动性选择注浆压力  一般为 0.1\~0.4MPa。裂缝压浆应自下而上进行。

f）固化养护。当排气孔冒出浆液时，停止注浆，并用环氧胶泥封孔。然后再以较低的压力维持 10min 左右，方可停止注浆。条件容许时应静养24\~72h，进行固化过程的养护。

g）混凝土表面磨修。静养完成后，可拆除固定注浆嘴基座，并用砂轮机等将密封胶除去并磨平。

3）材料要求。所有进场树脂材料质量和性能指标，应符合有关现行国家标准和行业规范标准。要求修补胶粘度小，渗透性、可灌性好。

2.3.4 深层裂缝裂缝处理方法

深层裂缝采用灌浆处理，灌浆的布置原则为：在距离裂缝一侧0.5\~1.0m 处，以45° \~60°向里钻深孔与裂缝相交，孔距1.5m 左右。在填缝达到一定强度后，方可进行灌浆，具体灌浆方法如下。

1）灌浆采用常规灌浆工艺，施工工艺如下：

钻进至设计孔深→洗孔→埋管→灌浆→灌浆结束→封孔

2）灌浆方法采用“孔口封闭孔内循环灌浆”方法。

3）灌浆压力为 0.1 Mpa \~0.5Mpa。

4）灌浆材料主要采用 MFC-GM 超细水泥；灌浆用水采用干净河水。

5）浆液变换。灌浆浆液的浓度应由稀到浓，逐级变换。灌浆采用水灰比为 2：1、1：1、0.8：1 等 3 个比级，视裂缝注入情况而定。开灌水灰比采用1：1。

6）灌浆顺序：先灌侧面裂缝上的灌浆孔，从下到上进行；平面上的灌浆孔从左向右进行。

7）灌浆结束标准。在规定压力下，当注入率不大于 0.4L/min 时，持续灌浆30min，灌浆可以结束。

3、结语

混凝土裂缝是当代土木工程遇到的最严峻的挑战之一，一直以来是困扰着工程运行管理单位并亟待妥善解决的一大难题，若不及时采取针对性措施进行控制，裂缝必将会逐渐发展、扩大和恶化，从而严重降低混凝土的耐久性能，长此以往必将影响建筑物的结构安全使用及服役寿命，甚至最终会导致建筑物结构的破坏，影响生命与财产的安全。通过对该水库混凝土重力坝的详细检查，本文在此基础上编制了详细的裂缝修复方案，给后续裂缝的修复施工提供了指导，为提高碾压混凝土大坝结构耐久性能，并延长工程寿命奠定了良好基础。

参考文献

[1] 中华人民共和国水利部 《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》（SL/T62-2020）