大坝混凝土面板震损裂缝处理技术

PAGE9-xx水利枢纽大坝混凝土面板震损裂缝处理技术xx1xx21.xx科研设计有限公司，河南郑州市，4500012.xx有限公司，河南郑州市，450000摘要：本文简要介绍了xx大坝混凝土面板“5.12”震损破坏情况，重点叙述了震损部位的处理技术措施、所采用的修补材料及其处理效果。处理后的检查结果和运行效果表明，本次震损裂缝处理是成功的，确保了大坝的安全运行。关键词：xx水利枢纽；震损；混凝土裂缝；化学灌浆1、工程概况紫坪埔水利枢纽工程位于四川省xx渠首工程的上游6km处，是以灌溉、供水为主，兼有发电、防洪、环境保护、旅游等综合效益的大（Ⅰ）型水利枢纽工程。主要建筑物包括156m高钢筋混凝土面板堆石坝、4条引水发电洞及进水塔、1条冲砂放空洞、2条泄洪排砂洞及进水塔、非常溢洪道、地面发电厂房。紫坪埔水利枢纽工程距离“5.12”大地震震中仅30余公里，大坝混凝土面板因地震波冲击而出现不同程度的裂缝，为确保大坝安全蓄水，需要对面板裂缝进行补强处理。xx科研设计有限公司负责对0.1mm～10mm震损裂缝处理的施工任务。裂缝处理项目的主要内容有：裂缝调查、涂刷水泥基渗透结晶渗透材料、裂缝化学灌浆、取样检测。工程于2008年6月15日开工，7月20日完工，历时35天。2、震损裂缝普查情况2008年5月16日现场勘察统计，混凝土面板震损裂缝主要集中在库区水面线以上的二、三期面板施工缝，三期面板局部出现细小裂缝，详见表1。本次检查统计结果，为水利部专家组评定大坝震后的安全性提供了可靠数据。2.1xx坝顶高程为880.0m，震后检查发现高程为845.0m的二、三期面板原施工缝破坏比较严重，大坝中部的8#~23#、32#~40#二、三期面板施工缝开裂形成错台，缝宽在1.5cm～20cm之间，缝深为35cm～50cm，已贯穿混凝土面板，施工缝处的钢筋因二、三期面板错开破坏成“S”形。2.2在破坏严重的二、三期面板原施工缝周边及三期面板870.0m～845.0m范围内出现多条震损裂缝，缝宽在0.1mm～10mm之间，缝深为5cm～50cm，部分裂缝贯穿混凝土面板，总长度600余米。表1大坝面板震损裂缝调查统计表序号裂缝类型裂缝宽度(mmm)长度(m)备注1大坝面板原施工工缝贯穿裂裂缝15～200368.0原施工缝开裂形形成错台，钢钢筋扭曲变变形2大坝面板深层裂裂缝0.2～10205.9部分裂缝贯穿面面板3大坝面板表层裂裂缝＜0.2414.83、裂缝处理方案3.1处理技术方案根据混凝土面板检查情况及运行使用需要，设计人员和业主在充分论证各类裂缝处理的技术方案后确定：（1）二、三期面板施工缝开裂形成错台的贯穿裂缝，首先凿除裂缝两边各50cm的面板混凝土，将破坏变形的“S”形钢筋全部割除，置换焊接同型号钢筋，再回填浇注同标号面板混凝土；（2）宽度大于0.2mm的裂缝，采用化学灌浆的方式灌注低粘度无溶剂环氧结构胶，进行补强加固；（3）宽度小于0.2mm裂缝，采取在缝面涂刷水泥基渗透结晶材料，进行修补处理。3.2主要材料与设备3.2.1灌浆修补材料灌浆材料主要采用NE-Ⅳ型环氧结构胶和ST水泥基渗透结晶材料。NE-Ⅳ环氧结构胶是一种双组份无溶剂环氧树脂灌注材料，具有黏度低、粘结强度高、柔韧性好、无收缩、无毒、可灌注潮湿裂缝等特点。表2NE-Ⅳ型环氧结构胶的主要性能指标抗拉强度MPaa抗压强度MPaa胶凝时间h与砼粘结抗拉强强度MPaa不挥发物含量％％黏度（25℃，mPa·s）指标≥10.0≥50.02～5＞4.0或破坏在砼本体体≥99.870～150宽度小于0.2mm表层裂缝的修补材料采用ST水泥基渗透结晶材料，它是以高渗进性活性物质为激发物的复合性材料。涂刷在混凝土表面，其活性化学物质以水为载体渗入混凝土内部，促使混凝土内部未水化的水泥成分二次水化，反应生成不溶于水的结晶体，堵塞混凝土内部孔隙，修补细微裂缝，达到防水效果。表3ST水泥基渗透结晶材料性能指标抗压强度MPaa抗折强度MPaa湿基面粘接强度度MPa抗渗压力MPaa第二次抗渗压力力MPa渗透压力比％指标≥20.0≥3.0≥1.00.70.93003.2.2主要设备表4主要设备表序号设备名称规格/型号单位数量1取芯钻机CDS-1600台12电动灌浆泵GM-512台23电动角磨机1000W台54电动冲击钻博世40S台25清洗机DM8032台16空压机0.8m3/00.8MPPa台13.3施工技术措施3.3.1化学灌浆施工技术措施3.3.1.1工艺流程缝面清理→灌浆孔布置及钻孔→封缝埋嘴→试漏→灌浆→拆嘴封孔→检验3.3.1.2缝面处理用电动角磨机将裂缝两边各约20mm的混凝土表面清理干净，再用高压水冲洗裂缝表面，确保缝面无浮尘、污垢、苔藓及其它杂物等。3.3.1.3灌浆孔布置及钻孔（1）详细检查、分析裂缝的情况，根据裂缝的宽度、走向、长度等基本数据确定钻孔的位置和间距。（2）布孔方式：布孔采用骑缝孔和斜孔，当缝宽大于1mm时采用骑缝孔，小于1mm时采用斜孔，斜孔中心距离裂缝一般为5cm～20cm，为确保灌浆效果，尽量在裂缝两侧布置双排孔。图1钻孔布置图图1钻孔布置图（3）钻孔时孔距一般为20cm～30cm，孔径为14mm。（4）本次裂缝处理的混凝土面板厚度为35cm～50cm，据此确定钻孔深度为20cm～40cm，孔向向上（有利于出渣）并与混凝土面成45°～60°夹角，一定要穿过裂缝。3.3.1.4封缝埋嘴用高压风将孔内灰渣清理干净后，埋设专用灌浆嘴。将专用灌浆嘴埋入孔内，外露长度为7cm-8cm，使用专用扳手将灌浆嘴下部的密封胶圈压紧并固定牢固。采用高强度NE-Ⅱ环氧砂浆封缝(此材料抗压强度、粘接强度和抗冲磨强度高，完全满足裂缝的封闭和保护，故不需对裂缝周围混凝土进行凿槽处理)。3.3.1.5试漏在裂缝和孔口处涂少量肥皂水，用大于灌浆压力的高压气体检查各灌浆孔之间的串通情况以及封缝密闭效果，发现不连通的灌浆孔影响灌浆质量时，则进行补钻灌浆孔，发现缝面漏气点时，采用快凝结构胶或堵漏灵及时封堵。3.3.1.6排水为确保环氧浆液与混凝土粘结牢固，应尽量把混凝土缝内的水份排出。具体操作为：将灌浆孔全部打开，用高压风将缝内的积水尽量吹挤干净，如缝内仍有积水，可以采取向缝内灌压丙酮赶水，将缝内的水赶出缝外，然后再用高压风将缝内的丙酮吹挤出混凝土裂缝。3.3.1.7灌浆用电动灌浆泵向裂缝内灌注环氧结构胶，灌浆压力一般控制在0.3MPa～0.5MPa，灌浆压力由低到高逐级提升，灌浆顺序为从下至上，从深至浅。灌浆采用单孔和多孔并联灌注进浆方式进行。当进浆顺利时应降低灌浆压力；当邻孔出现纯浆后，暂停压浆；将注浆嘴移至邻孔继续灌浆，在规定的压力并浆，直达到灌浆结束；灌浆结束标准：在设计压力下，当浆液溢出临近灌浆孔或进浆注量q≤0.005L/min时稳压10min，即可结束该孔的灌浆。3.3.1.8拆嘴封孔灌浆结束后48小时，即可拆除灌浆嘴，然奇用环氧砂浆封闭灌浆孔。3.3.1.9灌注效果检验待环氧砂浆固化强度达到设计要求后，在已灌过浆的混凝土裂缝上布设检查孔钻，进行压水试验检验灌浆效果。3.3.2水泥基渗透结晶渗透材料涂刷施工技术措施3.3.2.1工艺流程

基层处理→基面湿润→制浆→涂刷灰浆→检验→养护3.3.2.2基层处理用电动钢丝刷或高压水枪清理裂缝两边各约20mm宽的混凝土表面，使之露出干净粗糙的混凝土表面，不能残存浮尘、污物等。3.3.2.3基面湿润用水充分湿润待施工基面，保持混凝土表面得到充分的湿润，使混凝土基面达到饱和面干状态。3.3.2.4制浆按比例将计量过的粉料与干净水倒入容器内，用手电钻装上有叶片的搅拌棒或戴上胶皮手套用手及抹子拌和，搅拌3-5分钟，使浆料拌和均匀；一次调料不宜过多（调成后不准再加水及粉料，一次成型），要在20分钟内用完。3.3.2.5涂刷（1）涂刷时要用专用半硬的尼龙刷。（2）涂刷时要注意来回用力，确保凹凸处满涂，并厚薄均匀。不能有过厚的沉积，防止在过厚处出现开裂，涂层厚度一般为1mm左右。（3）一般要求涂刷2道，即在第1层涂料达到初步固化（约1~2h）后，进行第2道涂料涂刷。当第1道涂料表面干燥过快时，应浇水湿润后再进行第2道涂料涂刷。3.3.2.6施工质量检验涂层施工完毕后，应检查涂层是否均匀和有暴皮现象，如有不均匀或暴皮现象，须及时进行修补。3.3.2.7养护（1）涂层终凝后3-4小时后，采用喷雾式撒水养护，每天喷水养护3-5次，保持表面湿润，连续养护2-3天。（2）施工完毕后中48小时内，施工面避免雨淋、霜冻及刮擦。4、施工质量检查4.1化学灌浆施工质量检查4.1.1压水检查灌浆施工完毕14天后，进行压水试验检查，压水设备采用HY-1型手压化学灌浆泵，在0.5MPa的水压下，测得各孔吸水率为0ml/min。4.1.2钻孔取芯检查及芯样力学性能测试灌浆施工完成28天后，清除局部裂缝表面环氧砂浆，可见缝面浆材充填饱满；钻取五个混凝土裂缝芯样检查，裂缝中浆材充填密实（见图2）。对所取芯样进行劈裂抗拉测试，平均抗拉强度为2.16MPa。图2灌浆芯样照片4.2水泥基渗透结晶涂层质量检查涂层施工完毕3个月后近距离目视检查，涂层表面完好，没有起皮、剥落、裂纹等现象。5、结语5.1xx水利枢纽大坝混凝土面板震损裂缝的处理是严格按照修补技术方案执行和控制的，按期完