鄧輝紅

(中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004)

1 工程概況

銀盤水電站位于烏江下游河段，壩址位于重慶市武隆縣境內(nèi)，壩址控制流域面積74910 km2，上游接彭水水電站，下游為白馬梯級(jí)，是兼顧彭水水電站的反調(diào)節(jié)任務(wù)和渠化航道的樞紐工程，是重慶電網(wǎng)的主力電站。水庫正常蓄水位215 m,總庫容3.2億m3，大壩為混凝土重力壩，最大壩高80 m,共安裝4臺(tái)單機(jī)容量150 MW的軸流式水輪發(fā)電機(jī)組，年發(fā)電量26.9億kW·h，樞紐建筑物從左到右依次布置為電站廠房壩段、泄洪壩段、船閘壩段。

2 裂縫成因分析

2.1 裂縫發(fā)現(xiàn)及檢查情況

2.1.1 上閘首Ⅱ區(qū)右塊

上閘首Ⅱ區(qū)右塊在其第14層(EL188.0～EL191.0)倉面發(fā)現(xiàn)一條裂縫，從上閘首Ⅰ區(qū)與Ⅱ區(qū)分縫位置(0+3.5)至下游樁號(hào)0+14.334，左右樁號(hào)為1+482.1，縫長8.834 m，采用40倍讀數(shù)顯微鏡觀測裂縫寬度為0.4 mm。沿裂縫50 cm、4 m、8 m處各鉆10個(gè)斜孔檢測縫深，經(jīng)通氣檢查，縫深為300 cm左右(EL188.0～EL191.0)，根據(jù)《烏江銀盤水電站混凝土質(zhì)量檢查及缺陷處理技術(shù)要求》(長銀設(shè)【2008】第008號(hào))中大體積混凝土裂縫分類及評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，此裂縫初步判斷為Ⅳ類裂縫。

2.1.2 泄12#壩段

泄12#壩段在泄12#-Ⅰ-13閘墩發(fā)現(xiàn)一條裂縫，該裂縫位于泄12#Ⅰ區(qū)中部，上下游樁號(hào)為0+9.175，左右起止樁號(hào)為1+447.8～1+443.3，縫長4.5 m，采用40倍讀數(shù)顯微鏡觀測裂縫寬度為0.3 mm。沿裂縫50 cm、2 m、4 m處各鉆11個(gè)斜孔檢測縫深，經(jīng)通氣檢查，縫深為350 cm左右(EL191.5～EL195.0，12層至13層)，根據(jù)《烏江銀盤水電站混凝土質(zhì)量檢查及缺陷處理技術(shù)要求》(長銀設(shè)【2008】第008號(hào))中大體積混凝土裂縫分類及評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，此裂縫初步判斷為Ⅳ類裂縫。

2.2 施工及澆筑情況

2.2.1 上閘首Ⅱ區(qū)右塊

上閘首Ⅱ區(qū)右塊14層，樁號(hào)0+3.5～0+22.5，1+473.85～1+497.1，EL188.0～EL191.0，澆筑層厚3 m。全倉最寬處19 m，最窄為9.5 m。設(shè)計(jì)混凝土等級(jí)為C25(二)F150W10。上閘首I區(qū)右塊上游側(cè)，左右側(cè)均布置有結(jié)構(gòu)鋼筋，上下游側(cè)未布置鋼筋。

上閘首右-Ⅱ-14于2012年12月9日至開始澆筑，到2012年12月12日澆筑完成19層。按照倉面設(shè)計(jì)由上游往下游方向臺(tái)階澆筑。用K80塔機(jī)澆筑，倉面配置φ100振搗棒4根、砼工5人、自卸車3輛，資源配置滿足施工要求。采用臺(tái)階法澆筑，共分6個(gè)臺(tái)階，臺(tái)階高50 cm，臺(tái)階寬度1.5～2 m。

2.2.2 泄12#壩段Ⅰ區(qū)

泄12#壩段I區(qū)12層～13層，樁號(hào)0-11.7～0+38、1+435.35～1+443.1，EL190.0～EL195.0，澆筑層厚2.3～2.7 m。全倉最寬處12.75 m，最窄為3 m。設(shè)計(jì)混凝土等級(jí)為C35(三)F150W8(抗沖)。倉面左右側(cè)及上下游側(cè)均布置有結(jié)構(gòu)鋼筋。

該裂縫貫穿的倉面澆筑時(shí)間跨距較大，從2012年8月30日至開始澆筑12層，到2012年9月23日完成13層澆筑。按照倉面設(shè)計(jì)由上游往下游方向臺(tái)階澆筑，采用MQ900門機(jī)和K80塔機(jī)配合澆筑，倉面配置φ100振搗棒4根、砼工6人、自卸車3輛，資源配置滿足施工要求。采用臺(tái)階法澆筑，共分5個(gè)臺(tái)階，臺(tái)階高50 cm左右，臺(tái)階寬度1.5～2 m。

該裂縫貫穿的倉面澆筑時(shí)間跨距較大，從2012年5月13日至開始澆筑18層，到2012年8月8日完成20層澆筑。按照倉面設(shè)計(jì)由上游往下游方向臺(tái)階澆筑，采用MQ900門機(jī)澆筑，倉面配置φ100振搗棒4根、砼工6人、自卸車3輛，資源配置滿足施工要求。采用臺(tái)階法澆筑，共分5個(gè)臺(tái)階，臺(tái)階高50 cm左右，臺(tái)階寬度1.5～2 m。

裂縫相關(guān)倉面的澆筑時(shí)間如表1所示。

表1 裂縫相關(guān)倉面澆筑時(shí)間

2.3 混凝土保溫和養(yǎng)護(hù)情況

混凝土澆筑過程中均處于高溫或低溫季節(jié)，澆筑完成后及時(shí)進(jìn)行了保溫被覆蓋，并進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)[2]，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28 d[3]。

2.4 外界氣溫情況

泄12#壩段I區(qū)12層～13層澆筑時(shí)間跨度較大，主要澆筑時(shí)間在7～9月份的高溫季節(jié)，而上閘首右-Ⅱ-14澆筑時(shí)間在低溫季節(jié)，根據(jù)天氣網(wǎng)提供的武隆縣7～11月氣溫變化曲線可知，7、8、9月份，晝夜溫差較大，均在10 ℃以上，最大值達(dá)到16 ℃；9月中旬、10月初、10月中旬出現(xiàn)了3次10 ℃以上的氣溫驟降、陡增的過程，5 ℃以上的氣溫驟降、陡增達(dá)10次。

2.5 混凝土澆筑溫度及內(nèi)部溫度檢測

根據(jù)《銀盤水電站二期工程大壩與電站廠房混凝土施工(含溫控)技術(shù)要求》中第7.2.3條規(guī)定，5～10月份采用預(yù)冷混凝土澆筑，每倉澆筑都進(jìn)行了出機(jī)口溫度檢測[4]，數(shù)據(jù)顯示，出機(jī)口溫度在12～14 ℃范圍內(nèi)，見每月試驗(yàn)月報(bào)。11、12月采用自然溫度混凝土。

高溫季節(jié)澆筑的混凝土，在混凝土覆蓋冷卻水管后開始通水[5]，通8～10 ℃制冷水，通水時(shí)間一般大于15 d[6]。

根據(jù)試驗(yàn)室提供的埋設(shè)在混凝土內(nèi)部的溫度計(jì)測量出混凝土內(nèi)部溫度見表2。從表2中可以看出，混凝土內(nèi)部溫度均滿足設(shè)計(jì)允許要求，混凝土上下層溫差也小于設(shè)計(jì)規(guī)定值。

表2 混凝土內(nèi)部溫度檢測 ℃

2.6 裂縫成因分析

從裂縫的走向來看，上閘首Ⅱ區(qū)右塊的為順?biāo)鞣较?，?2#壩段的為垂直水流方向，且裂縫形成時(shí)間比較早。

(1)泄12#壩段分別受2012年堵路窩工、滲水點(diǎn)高差限制的影響，層間歇時(shí)間均大于10 d，最大達(dá)72 d，超過設(shè)計(jì)允許間歇時(shí)間。

(2)7、8、9月份，晝夜溫差較大，均在10 ℃以上，最大值達(dá)到16 ℃。9月中旬、10月初、11月中旬出現(xiàn)了3次10 ℃以上的氣溫驟降、陡增的過程。澆筑塊側(cè)面暴露時(shí)間長，沒有采取保溫措施，較大的溫升溫降使混凝土表面產(chǎn)生較大溫度應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫[7]。

3 施工工藝流程

灌漿施工工藝流程：鉆孔→清縫(風(fēng)、水輪換沖洗干凈)→埋管→嵌縫→灌漿→封孔→檢查(鉆孔取芯、壓水檢查)[8]。

3.1 鉆孔

跨縫布置斜灌漿孔，孔徑≤40 mm，孔深1 m，孔距2 m，采用手風(fēng)鉆鉆孔[9]。

3.2 沖孔、清槽

灌漿前需進(jìn)行鉆孔孔壁沖洗?？妆跊_洗可采用大流量水或風(fēng)水聯(lián)合沖洗，從孔底向孔外沖洗的方法進(jìn)行孔壁沖洗。沖洗至孔內(nèi)巖屑?xì)埩艉穸炔淮笥?0 cm結(jié)束，沖冼時(shí)間可至回水清凈10 min止[10]。沖洗水壓為該段灌漿壓力的80%并不大于1.0 MPa，若該值大于1.0 MPa時(shí)，采用1.0 MPa。

3.3 埋設(shè)灌漿管

應(yīng)騎縫鉆孔或斜向鉆孔至裂縫深部，然后在孔內(nèi)埋設(shè)灌漿管。每孔埋設(shè)一根灌漿管，管徑16 mm，埋入孔內(nèi)40 cm。

3.4 嵌縫

在縫口表面鑿寬10 cm，深5 cm的U形槽，洗干凈后用預(yù)縮砂漿分層分段填槽，每層厚度≤2 cm，每段長度為2 m，要求填封密實(shí)，無滲水。

3.5 密封檢查

為保證密閉空腔的密閉性及承受灌漿壓力作用，應(yīng)對(duì)封縫密封效果進(jìn)行檢查。辦法是，待封縫膠泥或水泥砂漿固化后，沿縫涂一層肥皂水，并從灌漿嘴向縫中通入壓縮空氣，若無冒泡現(xiàn)象，表示密封效果良好，否則應(yīng)予修補(bǔ)[11]。

3.6 配制漿液

灌漿材料采用毒性低、親水性環(huán)氧材料，粘結(jié)強(qiáng)度≥2.0 MP，抗?jié)B標(biāo)號(hào)≥S8，具有較好的可灌性[12]，能深入縫寬小于0.2 mm左右的細(xì)裂縫。

3.7 灌漿

灌漿主要設(shè)備為灌漿泵，目前國內(nèi)尚無定型化學(xué)灌漿泵，一般是根據(jù)工程需要自行配制，包括貯氣罐、空壓機(jī)或手動(dòng)氣泵；附屬設(shè)備包括灌漿嘴(或灌漿盒、灌漿管)、連接管道及攪拌器等。灌漿時(shí)應(yīng)對(duì)全部設(shè)備進(jìn)行檢查，并接通管路，用壓縮空氣將孔道及裂縫內(nèi)粉塵吹凈[13]。灌漿壓力：開灌后進(jìn)漿壓力為0.05 MP，分級(jí)逐步升至0.3 MP，當(dāng)吸漿率<5 mL/min時(shí)，灌漿壓力可提升到0.5 MP；灌漿時(shí)從裂縫一端開始，以一孔為進(jìn)漿孔，以裂縫對(duì)面相鄰孔為回漿孔，當(dāng)相鄰孔回濃漿時(shí)，將灌漿孔扎死，按此程序依次灌漿；灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)吸漿率<1 mL/min時(shí)，延續(xù)灌注30 min結(jié)束。灌漿結(jié)束后，應(yīng)立即清洗管道及設(shè)備。

3.8 埋封口結(jié)束

灌漿后，待縫內(nèi)漿液初凝而不外流時(shí)，可拆下灌漿嘴(盒)，用環(huán)氧膠泥或灌漿液水泥膏，對(duì)灌漿孔進(jìn)行封口，并抹平。清除灌漿嘴(盒)上漿液，以備重復(fù)使用[14]。

3.9 埋灌漿質(zhì)量檢查

灌漿密實(shí)情況，一般可采用向縫中通入壓縮空氣或壓力水檢驗(yàn)，也可鉆芯取樣檢查漿體的外觀質(zhì)量[15]，測試漿體的力學(xué)性能。

3.10 監(jiān)測

在裂縫處理部分分別埋設(shè)了10個(gè)測縫計(jì)和滲壓儀進(jìn)行變形和滲壓觀測，觀測結(jié)果表明：數(shù)據(jù)都在正常范圍內(nèi)。

4 結(jié)論

裂縫處理的主要原則是進(jìn)行表面封堵，防止高壓水滲入裂縫，避免裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，裂縫處理的主要方法采用化學(xué)灌漿法，化學(xué)灌漿法以鉆孔、清縫、埋管、嵌縫、灌漿、封孔、檢查的流程對(duì)大壩混凝土裂縫進(jìn)行施工。在裂縫處理過程中，對(duì)大壩裂縫處理中采用的化學(xué)灌漿材料進(jìn)行了取樣檢測，大壩通過化學(xué)灌漿施工處理后，使已經(jīng)裂開的壩體形成固結(jié)整體，大大地提高了混凝土的抗?jié)B能力和抗壓與抗拉強(qiáng)度。通過鉆孔壓水檢查、轉(zhuǎn)孔孔內(nèi)錄像進(jìn)行質(zhì)量檢查，壓水透水率有很明顯的下降，從檢查孔成果分析，充填良好率、粘結(jié)率都達(dá)到較高的百分比，充分說明灌漿效果比較理想。大壩主體裂縫化灌處理效果完全滿足安全鑒定要求。