大花水大坝混凝土裂缝化学灌浆处理工艺

大花水大坝混凝土裂缝化学灌浆处理工艺

刘 辉   昝玉凤

（深圳市霸魁防水工程有限公司，广东 深圳 518040）

摘要 大花水电站大坝10号、11号和3号裂缝是所有出现裂缝中最具代表性的，裂缝于2006年11月进行了化学灌浆处理，处理工艺主要以斜孔灌浆，骑缝孔排气、排水、返浆等兼做保压后并灌孔的工法处理。大花水电站2007年11月建成投产，经过压水抽芯检查、坝体临时挡水、初期蓄水和发电运行等检验初步表明，裂缝的综合处理效果明显，保证了坝体的运行安全，从而为其他碾压混凝土坝的施工及类似裂缝的处理提供了有价值的参考。

关键词  大坝、碾压混凝土、贯穿性裂缝、化学灌浆

1工程概述

贵州清水河大花水电站位于贵州省开阳县境内，电站总设计装机容量2×100MW，工程挡水建筑物为碾压混凝土薄拱坝，坝高134.5m，坝顶高程873m，坝底高程738.5m，坝顶厚7m，坝顶弧长198.43m，拱冠梁处断面底厚23m，拱端厚25m，厚高比为1:0.171，2007年11月30日建成投产。

2裂缝现状描述

大花水电站大坝混凝土裂缝是发生于施工阶段，成因复杂。大坝10号、11号和3号裂缝初步分析主要是因为在施工阶段因水泥水化热及外部气温的作用引起混凝土收缩而产生的裂缝。大坝10号、11号和3号裂缝均为贯穿性裂缝，裂缝为规则的条状，没有交叉。10号和11号裂缝位于拱坝846高程处，且分布较为对称。3号裂缝位于重力墩上游面进水口附近，是大坝裂缝中最长的一条。2006年11月经长时间观察发现此三条裂缝已经稳定，即裂缝已经不再发育也不再扩张。

2006年12月，由于工期原因，优先处理了大坝10号和11号裂缝，为成功处理大坝上的裂缝尤其是最长的3号裂缝积累了经验。大坝10号裂缝位于拱坝846高程左侧，水平长为11m，裂缝上下游长度为5.6m裂缝深度为5.6m，裂缝表面平均宽0.8mm。大坝11号裂缝位于拱坝846高程右侧，水平长为11m，裂缝上下游长度为7.2m裂缝深度为7.2m，裂缝表面平均宽1.0mm。大坝3号裂缝位于重力墩上游面，水平长为13.08m，裂缝上游长度为42.1m，裂缝深度为13.08m，裂缝表面平均宽1.15mm。

混凝土收缩裂缝危害较大，尤其是大坝上、下游混凝土表面，长期暴露在大气中和水面下，影响更大。如不加以防止，可能会造成严重后果。经业主、设计、监理和施工单位一致同意进行化学灌浆处理。

图1 大花水电站大坝上游面视图（单位：cm）

3裂缝化灌工艺简介

确定工法时应根据裂缝形状选择环氧灌浆材料和灌浆设备。不同的环氧灌浆材料其性能指标和渗透性亦不同，所要求的灌浆设备也不同。在大花水电站大坝混凝土裂缝处理时选用的灌浆材料为PSI-CW环氧灌浆材料，灌浆设备为德曼氏系列灌浆机。现将工法做以小结。

大坝10号、11号和3号裂缝其处理工艺主要以斜孔灌浆，骑缝孔排气、排水、返浆等兼做保压后并灌孔的工法来处理。

由于贯穿性裂缝一般缝深较深，如果用钻骑缝孔埋嘴工法进行化学灌浆，灌后质量难以达到设计要求，故采用钻斜孔与钻骑缝孔埋嘴相结合的方法进行。其工艺流程为：裂缝描述→钻骑缝孔和斜孔→清洗裂缝、骑缝孔和斜孔→缝与孔、孔与孔连通性检查→置埋灌浆嘴、封缝→化学灌浆→质量检查（以压水为主、取芯为辅）→表面修饰。

①裂缝描述：根据现场实际情况，对裂缝进行缝深、缝宽、缝长及高程等进行描述并做好记录，画草图记录裂缝走向，用以布置注浆嘴及灌浆压力的确定。

②钻骑缝孔和斜孔： 依据布孔图钻孔，严格按照施工图纸进行。
   ③清洗裂缝、骑缝孔和斜孔：用高压水沿裂缝开口向两边冲洗，以保证缝口敞开无杂物，该工序较为重要，会直接影响到灌浆时缝面是否漏浆。

④缝与孔、孔与孔连通性检查：先通水检查，再通风进行检查，并做好详细记录。孔通性满足灌浆要求时进行下一工序，如果不满足重复钻骑缝孔和斜孔以下工序。
    ⑤置埋灌浆嘴、封缝：化学灌浆材料的渗透性能较好，造价高，为保证注浆质量，节省浆液，要求对缝面进行止浆，可采用速凝材料如堵漏剂等，为封堵密实，再在其上涂抹高强的环氧胶泥等材料即可。

⑥化学灌浆：灌前单孔用初凝时间较长的稀浆液进行通孔,然后单孔灌注环氧浆液；灌注过程中若有串漏孔，可在排出积水和稀浆后进行并灌，灌浆顺序以灌浆原则进行。灌浆原则为：由较底高程向较高高程的灌浆孔灌注，相同高程的灌浆孔以先中间后两边，先深孔后浅孔的顺序。

⑦质量检查：裂缝化学灌浆质量检查采取以压水为主、取芯为辅的方式进行，灌浆结束七天后进行压水试验，二十八天后进行取芯检查，具体时间依据环氧灌浆浆材的不同而不同。

⑧表面修饰：质量检查完成后，剔除灌浆嘴和清理裂缝周边杂物，将施工面尽力恢复到原样。

(a)骑缝孔布孔图

(b)骑缝孔剖面图

图2 大坝裂缝处理示意图（单位：cm）

4施工工艺成果

4.1 灌浆施工中，大坝裂缝灌浆时，由斜孔起灌，骑缝孔依次反浆，大坝10号、11号和3号裂缝等裂缝，灌浆孔连通性比较好，灌一个斜孔整条裂缝的孔都出现反浆，效果极为明显，得到施工单位、监理单位、设计单位和业主的一致认可。

4.2压水检查结果：

大花水电站化灌处理过的每条裂缝压水试验都满足设计要求，且每条裂缝的压水检查孔布置不少于2个，处理的多条裂缝其透水率为0 Lu，达到较好的处理效果。

2007年11月电站建成开始发电，经过半年多的发电运行，均未发现渗漏水现象，蓄水后大坝各项安全监测数据正常。

4.3取芯检查结果：

取芯成果芯样裂缝内浆液充盈饱满，效果理想，得到各单位的一致好评。坝体已正常蓄水和成功发电，其运行结果也表明坝体的裂缝化学灌浆的成功。

5几点体会

5.1化学灌浆孔连通性至关重要，灌浆前应切实做好孔与缝，缝与缝的连通检查，确保灌浆孔务必过缝。

5.2斜孔布置数量在满足灌浆要求的同时应尽量少，避免对大坝造成二次伤害。

5.3大坝内的冷却水管必须要采取必要的保护措施，否则灌浆时将造成不必要的浪费。

5.4化学灌浆时，环境温度和混凝土本身的温度对于灌浆影响较大，应做好相应的降温措施。

5.5如果条件允许，尽可能做到每条裂缝灌浆前应安装测量裂缝开合度仪器，以便化学灌浆结束有可靠的科学依据。

5.6灌浆设备和灌浆材料的匹配性，这样更有利于灌浆质量。

5.7压水和取芯检查后，应对压水孔和取芯孔进行回填处理，在满足质量检查的同时，应尽量将取芯孔兼做压水孔，以减轻坝体伤害。

   用钻斜孔与钻骑缝孔埋嘴相结合的工法对大坝裂缝的化学灌浆虽然处理得比较成功，但也付出了较大的代价，希望为其他碾压混凝土坝的施工及类似裂缝的处理提供了有价值的借鉴。

主要参考文献

[1] DL/T 5112-2000《水工碾压混凝土施工规范》

[2] SL 282-2003《混凝土拱坝设计规范》

[3] GB50108—2001《地下防水工程技术规范》

[4] GB50208-2002《地下防水工程质量验收规范》