理论教育 江垭水库大坝施工缺陷处理:混凝土裂缝处理、布置孔

江垭水库大坝施工缺陷处理:混凝土裂缝处理、布置孔

时间:2023-10-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:在业主召开的技术讨论会上,专家组作出了“已浇的垫层混凝土可以适应大坝实际承载性能的需要,在对混凝土中已产生裂缝等缺陷处理后,可在该混凝土上继续浇筑坝体上部混凝土”的结论。8号坝段布置Ⅲ序孔,共38个,灌注水泥4960kg,其后布置3个检查孔,压水检查透水率q<1Lu。2)5号、7号坝段高程171~198m裂缝,恰好位于坝面体形突变处,且裂缝两侧,一侧为R28200号常态混凝土,另一侧为R90200号碾压混凝土。

江垭水库大坝施工缺陷处理:混凝土裂缝处理、布置孔

(一)垫层混凝土低强及裂缝处理

大坝5号、6号、7号坝段114~115m高程岩基上的垫层混凝土于1996年4月6日至5月14日浇筑完毕。这些混凝土被基础副排水廊道分隔成大小不等的9个浇筑块。浇筑温度19~28℃,所取9组机口试件28d抗压强度为15.8~18.1MPa,未达到20MPa的设计指标。涉及范围为9块混凝土中的7块,方量7409m3。汛期基坑过水,已浇混凝土产生19条裂缝,其中贯穿至基础的有6条,其余为表面浅层裂缝,宽度为0.04~1.80mm,主要集中在5号、6号坝段的第二块。

垫层混凝土低强是由于使用了广州造纸厂生产的木钙缓凝引气剂,混凝土短龄期强度偏低;同时混凝土中掺用了相当数量的粉煤灰,早期强度也上不来,但后期强度有较大的增长。机口取样90d龄期抗压强度达到25.4~32.1MPa,满足设计规定VCC R200强度指标。从垫层混凝土中取出18个芯样(118~154d龄期)抗压试验结果,芯样强度达到17.1~31.5MPa,合格率为86.8%,换算成90d龄期强度,平均值为27.8MPa,保证率99.1%。垫层混凝土的后期实际总体强度相对有较大提高。

产生裂缝的原因是由于拌和楼刚开始运行,混凝土生产不正常;无温控措施,浇筑进度缓慢,致使块体最高温度普遍超过允许温度;在基岩约束作用和气温骤降、基坑过水的冷击作用下,沿着块体的薄弱部位发生了裂缝。在业主召开的技术讨论会上,专家组作出了“已浇的垫层混凝土可以适应大坝实际承载性能的需要,在对混凝土中已产生裂缝等缺陷处理后,可在该混凝土上继续浇筑坝体上部混凝土”的结论。

根据专家意见和现场裂缝检查的实际情况,分部位进行了处理:首先沿所有裂缝凿槽砂浆嵌缝,并在裂缝比较集中的5坝段第二块全部铺设φ28@20双向钢筋网,其他块的裂缝布置跨缝钢筋φ28@20,长度6m和7m间隔布置,其中有两条较小裂缝的并缝筋长度为4m和5m;在未出现裂缝的帷幕线附近9.5m宽范围内,布置纵向φ28@25,横向φ20@33的钢筋网。所有6条贯穿性裂缝均钻孔埋设灌浆管路,引入副排水廊道施灌,并埋设裂缝计进行观测。持续观测表明,裂缝宽度一直变化很小。

1998年5月对垫层裂缝进行了灌浆,以0.5MPa压力共灌注625号普通硅酸盐水泥0.541t。

(二)坝体防渗区渗漏处理

为了检查坝体上游部位二级配防渗区施工质量,对上游防渗区共进行了3次钻孔压水试验。

第一次1997年8月,检查范围从高程155m、158m(汛期停浇)钻孔至坝踵常态混凝土垫层。压水试验时,4号、8号坝段152~158m高程,局部透水率偏大(q>1Lu),且4号坝段上游面152.6~154.0m高程之间右侧2/3坝段宽范围有不连续分布的渗水点。8号坝段在交通竖井上游壁也有出水点。为此,对上述两个部位进行水泥灌浆。4号坝段布置Ⅱ序孔,共18个孔,灌注水泥4210kg,其后布置2个检查孔,压水检查透水率q<1Lu。8号坝段布置Ⅲ序孔,共38个,灌注水泥4960kg,其后布置3个检查孔,压水检查透水率q<1Lu。

第二次1998年3月,从浇筑层183m、188m高程钻孔至160m高程,主要是检查斜层碾压区。在上游防渗区96段压水试验中,有3段q>1Lu,其中1个数值略超过1。其他2个试验段在8号坝段,其高程在166.5~169.5m之间,且压水时上游面未发现出水点。考虑到上游坝面190.0m高程以下设有防渗涂层,故未对该局部范围进行特殊处理。

第三次1999年6月,自241.4m高程钻孔至202m高程。经过对大坝上部防渗区压水试验后,对上游面出露点或透水率q<1Lu的层面,在坝面以2.0m深的钻孔对渗漏层面进行水泥灌浆,灌浆压力为0.6~0.8MPa。3号、4号、8号、9号坝段共灌入水泥2953kg,其中以8号、9号坝段230.09m高程层面灌浆量较多,灌入水泥989kg。

(三)大坝上游面裂缝处理

1.裂缝情况

大坝上游面裂缝检查进行过多次。第一次于1998年6月,大坝上游面防渗涂层施工时,共发现3条垂直裂缝,4号、5号、7号坝段各1条,裂缝宽度0.1~0.7mm,其高程范围在137~164m。第二次检查在水库下闸蓄水后的1999年1月,利用水面船只、门机或吊车下吊篮进行裂缝检查,共发现7条垂直裂缝,分布于3号、4号、5号、7号、8号、9号坝段,裂缝宽度0.1~1.2mm,其高程分布在171~219m间。1999年3月处理上游面裂缝时,又在3号坝段发现两条,这样上游坝面裂缝共12条。2000年3月水库水位降至死水位时检查3号、4号、8号、9号坝段,发现原有裂缝又有一些延伸。其后,业主、监理多次检查未发现新的裂缝。大坝上游坝面裂缝分布见图8-25。

图8-25 江垭大坝上游坝面裂缝分布示意图

2.裂缝产生的原因

江垭大坝施工时,对温度控制比较重视。从坝内埋设的温度计所反映各分区混凝土最高温度,满足了标书对大坝分区允许的最高温度要求。但从坝面裂缝产生的部位和分布分析,温度原因是主要的,但还有其他方面的因素。

1)大坝3号、4号、5号、7号、8号、9号坝段其横缝间距为33.25~35m,各坝段均有裂缝。而6号坝段横缝间距为21.5m,没有裂缝,故坝段较长是引起裂缝原因之一。

2)5号、7号坝段高程171~198m裂缝,恰好位于坝面体形突变处,且裂缝两侧,一侧为R28200号常态混凝土,另一侧为R90200号碾压混凝土。这也是5号、7号坝段在该处产生裂缝的另一个原因。

3)BL8—2裂缝恰好与坝面垂直观测电缆束位置相重,电缆束距坝面30cm。BL9-1裂缝恰好与上游观测水位计位置相重,水位计埋管距坝面50cm。这些观测设施也诱发了裂缝的产生。(www.daowen.com)

4)坝体高程160m与高程200m廊道,临水面厚8~9m,下游侧厚1m,高度4.5m,均为常态混凝土(R28200号),虽然也按入仓温度15℃来控制,因其绝热温度升高,进入冬季,表面受气温影响骤降,也是引起裂缝的因素。

3.大坝上游面裂缝处理

因水库已蓄水,故裂缝处理分为水上部分和水下部分。裂缝处理的材料为水溶性聚氨酯。根据裂缝具体条件采用两种水溶性聚氨酯浆材Hw和Lw,其配比在1.5∶1~1∶1.5变化。Hw与Lw性能见表8-61。

表8-61 水溶性聚氨酯Hw与Lw性能

(1)水上部分裂缝处理

水上部分裂缝处理自1999年3月19日开始,当时库水位约为173.32m。首先在水面建立的工作平台上,沿裂缝走向凿成外窄3.0cm、里宽3.5cm、深4.5cm的沟槽,经冲洗风干后,填满预缩砂浆。随后在缝的两侧打斜孔,斜孔与坝面的交角为60°穿过缝面,孔距为1.2~1.5m。深孔孔位距裂缝1.0m,孔深2.2m。浅孔孔位距裂缝0.5m,孔深1.2m。上述钻孔完成后,进行压水试验,以检查裂缝贯通情况与预缩砂浆封闭情况。压水时,控制压力为0.4MPa。化学灌浆时,由低部位向上灌注,其灌浆压力控制在0.6~0.8MPa之间。灌注完成后,钻孔压水检查,水压力0.4MPa,不渗水。2000年3月水库低水位时对个别向下延伸的裂缝进行补灌。水上裂缝化学灌浆缝总长200.18m,总进浆量1447.3L,最长的裂缝为44.21m,出现在5号坝段高程175.36~219.57m。

(2)水下部分裂缝处理

水下部分裂缝有3条,分布于4号、5号、7号坝段各1条。1998年夏天,上游坝面防渗涂层施工时,对裂缝凿槽,用防渗涂层材料进行处理。但水库下闸蓄水后,在基础灌浆廊道内,测得坝体18号(5号坝段中间部位)与59号(7号坝段中间部位)排水孔渗水量较大,约占当时灌浆廊道坝体总排水量的90%。其次在5号坝段中间部位(桩号0+142.5m)高程160m排水廊道上游侧墙裂缝涌水。这些现象说明4号、5号、7号坝段的裂缝,虽然经过简单处理,但裂缝仍然存在,库水经裂缝渗向坝体排水孔。因而决定在160m高程廊道内向上游防渗体裂缝打钻孔,进行化学灌浆,钻孔交裂缝位置于坝轴线上游2.0m,距上游坝面3.0m。灌浆材料采用水溶性聚氨酯,Hw∶Lw为1.5∶1。考虑到灌浆时库水位已达196.0m以上,故灌浆压力采用1MPa,化学灌浆完成后,效果明显,渗水大量减少。

(四)大坝廊道裂缝处理

1.廊道裂缝情况

120m高程廊道裂缝主要出现在顶拱,基本沿坝轴线方向,但不连贯。4~8号坝段均有发生。

160m高程廊道内裂缝均垂直于坝轴线,基本位于坝段的中部,4号、5号、7号、8号坝段各1条,5号坝段呈环状,其他坝段在上游侧与顶拱有显露。上述4条裂缝中仅5号坝段环形缝有渗水,最大渗水量为17L/min,化学灌浆后基本不渗水。

200m高程廊道内裂缝均垂直于坝轴线,也基本位于坝段的中部,3号坝段有2条,4号、5号、7号、8号、9号坝段各1条,基本在上游侧显露。200m、160m高程廊道内裂缝展示图见图8-26。

图8-26 EL200m、160m排水廊道裂缝展示图

2.廊道裂缝处理

各廊道的裂缝均采用化学灌浆处理,化学灌浆材料Hw∶Lw采用1∶1,灌浆压力为0.6~0.8MPa,有渗水时用高值。160m高程廊道内渗水严重的5号坝段裂缝采用深、浅孔化学灌浆处理,一般裂缝打浅孔与埋灌浆盒施灌。

施灌中高程160m廓道5号坝段环缝进浆多,裂缝较深,其他裂缝吸浆量较少。

通过以上处理,大坝上游面及廊道内渗水得到有效控制,其施工方法和使用材料是可行的,时至目前,裂缝没有新的变化。

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