水库混凝土坝体裂缝产生原因研究及处治对策

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1、水库混凝土坝体裂缝产生原因研究及处治对策【摘要】为了保证混凝土大坝的安全可靠运行，必须对混凝土坝浇筑后出现的裂缝进行有效处治。本文结合水库工程，分析了混凝土坝裂缝的特点及产生原因，阐述了裂缝的处治方案和处治原则，并制定了相应的技术对策，以确保大坝的安全运行。本工程的处治经验可供类似缺陷工程参考借鉴。【关键词】混凝土；深层裂缝；原因；方案；处治对策水库大坝不仅为防汛抗洪调度、确保一方平安做出了巨大贡献，而且兼顾灌溉、发电、供水的重任，因此，确保水库大坝的安全就尤为重要。水利工程大坝由混凝土和钢筋混凝土承担，因此混凝土在工程建筑物中显得尤其重要。但混凝土坝在施工过程中会出现各种裂缝，其原因主

2、要是温度变化引起的，这种裂缝特别是深层裂缝和贯穿裂缝，对混凝土坝的整体性、耐久性和防渗能力具有严重的危害。为了确保混凝土大坝的安全和长期可靠运行，必须对裂缝产生原因进行分析，进而采取处治对策。1.工程概况某水库工程是以发电为主，兼有防洪、灌溉、养殖和旅游等综合利用效益水利枢纽工程，水库具有不完全多年调节能力。2•裂缝特点及产生原因分析1.1坝体裂缝特点(1)开裂的位置较为奇怪，发生在大坝内部。(2)缝面的面积较大，极为少见。2.2裂缝原因分析产生裂缝的主要原因有以下几个：(1)大坝采用的混凝土温度控制措施不合理，使二冷过程中未在高程方向上形成相对均匀的温度梯度，使二冷区与未二冷区交界处温

3、度梯度过大；同高程范围内左右岸大坝混凝土二期冷却不同步，在左右岸分界处形成明显温度梯度；二期冷却沿上下游方向划分的不同封拱温度分区冷却开始时间不同步。这些是导致大坝混凝土开裂的一个重要因素。(2)大坝按照设计要求进行15〜21d的一冷，但通水过程中还存在一定的缺陷，降温不均匀，并且在二冷开始前,坝体温度平均回升QC左右，以致二冷降温幅度过大(按观测到的坝内最高温度计算，最大降幅为18"〜19°C),这是产生裂缝的重要原因。(3)已进行封拱灌浆的下部拱坝对上部各坝段混凝土产生的约束是导致大坝混凝土开裂的重要因素。(4)对于底宽较大的拱坝，二冷6m盖重明显偏小，加剧了裂缝的产生。2.裂缝处理

4、方案及处理原则1.1裂缝处理方案由于拱坝本身受力特性，裂缝处理目的以补强加固为主，经过前期钻孔电视观测，裂缝宽度一般在lmm以内，处理方法应以化学灌浆为主。化学灌浆材料虽然较昂贵，但属于真溶液，比水泥具有更好的可灌性，而且可按工程需要调节浆液的凝固时间，有的化学灌浆材料还具有较高的粘结强度，用于结构补强可获得较好的效果。3.2处理原则利用坝后马道、栈桥、排架和检查廊道打设灌浆孔穿过坝体裂缝，通过灌浆孔将环氧浆材灌入裂缝中，将裂缝填充密实并与缝面混凝土有效粘结。考虑到裂缝分布范围较大，可视坝体结构分区灌浆。化灌材料性能首先须符合JC/T1041-2007《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》，再

5、根据生产性试验及灌浆情况调整。施工必须通过招标选择国内有类似工程经验、有强大实力的单位实施。4.混凝土深层裂缝化学灌浆工艺技术本工程裂缝处理从2008年5月开始至2009年12月，期间经过了生产性试验阶段、高程1061m以下裂缝处理、高程1061〜1084m裂缝处理、高程1084m以上裂缝处理共4个阶段。每个阶段每个灌区都根据具体情况制定灌浆方案，每个阶段每个灌区都根据灌浆情况进行总结分析，根据总结分析来优化调整灌浆工艺参数，最终总结完成了适合大范围深层裂缝灌浆的施工技术。1.1工艺流程孔位布置一钻孔f单孔压水f孔内物探测试f射浆管安装一灌区压水及外漏封堵一方案拟定、模拟灌浆一压气排水一

6、化学灌浆一灌后质量检查。2.2布孔根据生产性试验，拟定间排距6m（高差）X4m（间距）,通过压水检查情况可进行加密，浆液扩散半径能满足要求。4.3钻孔考虑到尽量减少化学浆液孔占量，钻孔孔径尽可能小，但应满足能通入射浆管，目前国内类似化灌工程基本采用60mm孔。在钻孔设备选用上，考虑到后续孔内物探的效果，且避免更多的粉沫污染缝面，本工程均选用地质钻机造孔。4.4单孔分段压水单孔压水检查采用正规单点法压水，由孔底向孔口分段压水，分段长度为5m,压水压力为0.5MPa。压水过程中通过流量的变化大致确定裂缝部位，便于与孔内物探成果相互验证。4.5孔内物探钻孔及单孔压水试验完成后，将孔内冲洗干净，

7、进行数字成像测试。主要查明以下内容：钻孔孔深、裂缝距离孔口位置、裂缝缝面充填情况、裂缝宽度及孔内其它情况。4.6射浆管安装根据各灌浆孔的孔深，用4〃钢管接箍连接到孔底作为射浆管，射浆管距孔底深度不大于10cm。为减少化灌孔占量,曾提出将止浆塞设置在裂缝外端一定距离，裂缝端灌化学材料，另外段灌水泥浆。试验表明橡胶止浆塞容易被化学材料腐蚀，密封效果不好，且不能重复使用。又提出采用模袋法制作止浆塞，现场试验发现由于钻孔较深，按预定位置放置