蔺河口碾压混凝土拱坝水平层间缝的综合处理

蔺河口碾压混凝土拱坝水平层间缝的综合处理1概述陕西蔺河口水电站位于位于陕西省岚皋县境内，电站总装机72MW，大坝枢纽工程为碾压混凝土双曲拱坝，最大坝高96.5m，坝底宽度为27.2m，坝顶高程515m，坝顶弧长为311m。大坝碾压混凝土于2001年12月23日开始施工，采用通仓、薄层碾压（摊铺厚度34cm，碾压厚度30cm）、连续上升法浇筑，至2003年6月25日完成全部碾压混凝土浇筑并于同年10月27日下闸蓄水。2004年5月1日该电站开始发电。2002年8月，在大坝右拱圈侧455.1m高程坝面上发现一条水平裂缝，经压水试验与取芯检查，表明水平裂缝位于大坝第11碾压升层（EL452.7m~EL455.7m）的第8、9碾压层面之间，上下游坝面裂缝在压水检查时存在连通现象，可以初步判断该裂缝为水平贯穿性层间裂缝。经参建各方的检查研究并听取有关专家的咨询意见后，先后两次对该层面水平裂缝进行了以化学灌浆和坝上游面嵌缝防渗封堵为主，锚筋桩加固为辅的综合处理。该裂缝经过处理后，压水检查成果、坝体初期蓄水和一年来的发电运行检验表明综合处理效果明显，从而保证了坝体的运行安全，同时也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。2水平缝的发展过程及其成因探讨2.1水平缝的发展过程2002年8月8日发现大坝右拱圈侧上游面有一条水平裂缝（可能在此之前已出现，但未及时发现），对现场查看，发现下游面相应高程也有水平裂缝，水平裂缝缝的表面有氢氧化钙溶出物。经测量，上游面裂缝平均高程EL455.1m，下游面裂缝平均高程EL455.26m。2002年8月16日进行压水试验，裂缝渗水情况表明：上、下游坝面的水平裂缝均出现渗水，局部还有小股纤细水流喷射；此时，大坝上游坝面水平裂缝长约40m，下游坝面水平裂缝长约20m，最大裂缝宽度小于0.3mm。第一次裂缝化灌处理后，2002年10月21日发现水平裂缝局部仍有渗水现象，并且在进一步向拱冠方向扩展，第一次化灌未能取得预期的效果。2002年11月20日开始第二次裂缝处理，在钻孔施工过程中，尤其是在对化灌孔进行压风赶水时，裂缝进一步向拱冠方向发展。经测量，上游面EL455.1m水平裂缝从右坝肩延伸至距拱冠（4#诱导缝）19.95m处（如图1所示），下游面EL455.26m水平裂缝从右坝肩延伸至距拱冠28.6m处，裂缝面积约1000m2，这样大面积的水平裂缝在国内外碾压混凝土工程中都是罕见的，处理难度相对大。诚图矩1忙危蔺河口碾途压混凝土族坝的上游放面视图2.2水平层间裂缝成因初探根据施工单位试验室和业主试验室的检测结果及监理工程师旁站记录，从原材料到现场施工质量、碾压混凝土物理力学指标以及取芯查结果表明，第11升层的RCC本体质量与其它升层并无显著性差异，且能满足设计要求。同时，第8、9碾压层的层间间隔时间也满足施工规范（DL/T5112-2000）要求。根据现场施工记录，从2002年5月6日至10日，在浇筑第11升层的碾压混凝土时，埋设的PVC冷却水管曾多次出现漏水情况（现场PVC冷却水管接头为套管连接并用铅丝绑扎，未采用硫化热粘接），2002年8月30日才将El.461.0m以下的冷却水管用砂浆将其封堵。从2002年5月5日至8月30日之间，大部分时间用冷却水对混凝土进行冷却，进水温度约为6~9℃，但2002年5月10日至25日采用河水冷却，当时的水温为15~24℃。由于冷却水的高位水池在530m高程，到裂缝层面EL455.1m处有75m左右的水头，水头差大，水力劈裂作用大。另外，由于刚摊铺碾压完后即对混凝土进行冷却，冷却水的冷激引起的温差也将在碾压混凝土内部产生拉应力，例如，在2002年6月，冷却水的进水温度为6~9℃，出水温度为10~18℃，当时混凝土的温度为30℃，冷却引起的温降为4~9℃。但刚摊铺碾压的混凝土强度很低，若通水时间过早，发生漏水，冷却水将沿水平碾压层面，将层面的胶凝材料稀释、带走，严重影响层面的结合质量，从而形成薄弱面，且在冷却水温降的作用下可能产生初始裂缝。至于2002年10月后的裂缝扩展，一方面是由于混凝土内部温降，温度应力产生的原因。如T341温度计紧邻裂缝位置，位于460m高程3＃和4＃诱导缝的中部，距上游面的距离为3.4m，该部位的混凝土浇筑温度为14℃，在2002年10月的温降约为14℃；另一方面，第一次裂缝处理时的压水、压风都会在缝端产生应力集中，导致裂缝进一步向拱冠方向扩展。综上所述，层面PVC冷却水管接头漏水，高位水池冷却用水的水力劈裂和通水过早引起的温降很可能是形成层间薄弱面和甚至水平裂缝的起因，随后在混凝土温度降低过程中产生的温度应力及裂缝处理过程中外力的干扰很可能是水平裂缝扩展的原因。因客观条件限制，以上这些对该裂缝形成和发展原因的推断只是局限在定性的分析基础之上，有待进一步通过计算论证才能的最终形成科学的论断。3水平缝的综合处理3.1第一次裂缝处理裙根据拱坝赚规范赶（幕SL28膏2-20锐0糕3鸭）对拱坝廉混凝土的灾抗拉强度搏要求及拱剖坝应力分蛇布特点，灵第一次的浆裂缝处理院设计方案本在作业面槽布置乳了余8码排渡共奔18耽4捆个换3结Φ政3怜2温锚筋桩，棉钻孔直径巷大田于醋110m映m捧，上傻游敢3丑排的间排装距约枕为融1.5×罩1.5蛛m抢，下贵游娇5肠排的间排天距约诉为壤3.0×锹3.0六m躺，锚筋桩垮设计孔拔深啊9.3柏m笋；布置翼了衰5抽排捐共揉8乎4左个化学灌动浆孔，间身排距约载为烫3.0×骗3.0正m照，化灌孔玻孔苏深椅6.8先m增，孔径午为宅110m顽m迅和续90m螺m铅；在坝上蜂游裂缝面施布置了化羽灌埋管、攻在下游裂介缝面布置松了灌浆贴旋嘴。第一禽次裂缝处腐理所在坝身面高程振为敢461.日4惜m利。根据坝袍体防渗要托求，在上牵游缝面采椒用凿槽回灶填峰S赌R捡止水填料后和环氧砂浪浆、表面罗贴一层环察氧玻璃布孙的措施。缠处理范围燕为缎3愤#批诱导缝上望游以猜左索26.7火5谊m缝、下游以程左葵10.0肺m搞，向右处蹦理询至川455.银1部m惊高程右拱要端，裂缝策处理面积慢约选890m桌2挎。所用化里学灌浆材壮料介为枝LP培L礼，基挺液左A脂与基介液枯B效的体积比誉为凝1.3崭5获：键1份，划LP哨L锡浆液的粘钞度较大。束3.2负猴第二次裂购缝处理倦由于第一言次化学灌臣浆没有取舒得预期的械效果，而割且裂缝继腾续向拱冠槐方向发展登，为了进钱一步增强报缝面防渗诱、提高裂卡缝区域混每凝土的抗邮拉强度、璃限制裂缝萍的发展，探随后进行洋了第二次僵裂缝处理减。第二次染裂缝处理系所在坝面咽高程裤为润47食0.7杆m痰，处理设来计方案在晋工作面布愤置迈了艇6桥排钻共台15尊0胜个化学灌阻浆孔，第府一排距上焦游面咽2.0m手，第二排甘与第一排妖的间距为鸽2.0m塑，其余各盟排之间的凤间距败为佩3姻.0m众，孔距朱为巡3.0辞m足，化灌孔涉孔羽深当16沟m掩，孔其径阅Φ启56m搏m蜓，过丢缝扣40c箱m尺；在裂缝幻新扩展区仪至拱冠有（简4断#延诱导缝）脸间布置复了勤1涛9疮根逝3栽Φ劫3西2翻锚筋桩（臭钻孔直率径够90m帅m像）封锁缝盐面左端，庙限制水平炸裂缝向拱晨冠发展，护孔阶深喇18.6喝m框；在裂缝诱扩展最前饱沿至拱冠拿之间预腐埋晕4接3仿个化灌孔欺引慧至积47拉8觉廊道的观搁测室，根恨据裂缝发堡展情况在肤适当的时眉间对其进裤行化灌；们在上下游浴面布置了受排气管，虚灌浆采用饺纯压式赶逗灌法。为臂了确保坝诸体防渗，葬在上游缝社面采用凿宾槽回接填搁S文R内止水填料脑和环氧砂讲浆，上下析游缝面表稻面贴一层寺环氧玻璃甘布的措施抖，上、下烤游坝面裂万缝处理剖城面如助图被2置所示。掠处理范围屯：上下游绵缝面从右辰拱端到距政拱冠礼（盘4阿#朽诱导缝）廊分别街为讨19.5型5根m证和模28.6蜘m推处，裂缝愚处理面积可约柳1000葬m慎2谦。第二次脊裂缝处理兄采用的化山学灌浆材碎料为中啊化惯79匪8解－傍L遮，在龙羊育峡水电工聚程的基础霸处理中得叔到了成功井应用，对稼窄缝处理被的适应性丧较好。锚车筋桩孔内兔回填砂浆蹄强度达设敌计强度原的混50坡%呼后才能进寿行灌浆施成工；上游循表面缝的超环氧砂浆驻回填应在另洗孔结束撕后进行，绳并且强度速达设计厘的甘50鱼%部后才能进伍行中扬化晴79做8匹化学灌浆英。南4赶鼻裂缝处理蕉的化灌工俗艺简介般第二次裂敢缝处理的摄工序为：罩坝面清跳理浩→俘化灌孔及移锚筋桩造狸孔（回转凉岩芯钻机盈造孔；同正时进行上夕游面凿槽亮）晨→症工作面的的清代理稠→瞒高压水清抛洗锚筋桩要孔卷→配锚筋桩孔恰排错水卫→路锚筋桩安渗装及回填核砂浆封采孔获→珠锚筋桩砂僻浆等惠强蝇3蝶天后用风扭水混合物尖清洗化灌哑孔蜻→件灌浆孔管笔路的埋设仓及封孔（哲灌浆孔设楼进浆管和慌排气管；表同时进行枯上下游缝道面的封堵竟和排气管携施工辰）大→睡化灌孔回波填砂浆等理强剩3头天后进行叉高压水洗亚缝和居化灌孔压照水足→勒化灌孔压西水试验（鲜确定最大缎灌浆压力温）延→战高压风排召除缝面及撕孔内积水考（上下游蝴缝面的封仔堵、排气睛管安装结电束刻）旁→滤灌注丙酮当排尿水息→渣高压风排右出孔内丙圈酮（回收竿）筑→倡PSI-由CW限化学灌枪浆失→毙上下游面锡排气管灌岗浆钟→过待蹄凝盆→族检查孔的树布置及施敢工。竞(a灰)转上游面裂秒缝粱(b抵)沈下游面裂挥缝裤图睡2这肾上下游缝国面处理的抄示意图（袭单位接：酬c疮m臣）劫根据试验倾结果，芬PSI-弯CW纸浆液滑在拳2竟0悔℃大环境条件帜下起始黏的度约瓦为题16mP剪a.专s侮，正常配醋方的浆液妥历均时拐1隔2文℃配的浆液黏潜度约赛为竹33~5拳5mP鞠a.垃s踩之间，只层要灌浆压耽力适当，由纯灌历时回有保障，是该黏度的涨浆液仍具持有较好的缝可灌性。令裂缝灌浆款效果不仅倍与缝宽、经浆液黏度岸有关，还荡与灌浆压胸力、纯灌拐历时和灌三浆机具有吵关。在缝袖宽一定的醋情况下，精根据缝宽羽的大小、欠缝面的性异状选择相猫应的化灌留材料、灌慢浆机具、影灌浆压力明、纯灌历浑时和结束浇标准，对瓦裂缝缺陷腊处理至关示重要。而浇且，灌浆握压力、纯趴灌历时和爆结束标准捎应根据工断艺试验和为现场施工扮情况进行地及时调整姻。立PSI-冶CW蜡的化学灌很浆采用化车灌专用计傻量泵，排轿量和压力逝可根据实味际情况调贵整。每个议化灌孔埋级设一根进般浆管和一决根排气管层（属4何′虹铁管），淘用高压灌茶浆管连接随灌浆泵和煌灌浆管路风。顶大规模化惕灌前进行机了中排化喇798-超L朵化学灌浆作现场生产夏性试验，祝用于检验越压丙酮和遣化灌各工卵序，化灌裤最大压力腹为爪1.2M什p煮a准。试验时畅下游坝面雅裂缝及右做坝肩下游戴有个固结产灌浆检查闭孔依次出尺水、水和劲丙酮混合挡物、丙酮越、丙酮和泽浆液混合胁物、直到虚出浆。试且验验证了吐在缝面内伟丙酮赶水瓣、浆赶丙拥酮的预期轧效果。悲5虑堪裂缝处理皮的效果爷5.袖1型缝面吃浆批量分析兼在整个化殃灌过程中老，每间圆隔神2~床3部小时对化肾学浆液中峡化默798-陵L报进行黏度贿检测，以蛮保证浆液辨的可灌性升。根据原础始记录，预大部分化夜灌孔的浆极液起始黏乌度都俗在伶8~12恼m.Pa龟s逃之间，每循个孔化灌裕结束前的竭浆液黏度她都龄在纽20~2汇5库m.Pa中s取以内。整瓶个化灌过班程中，灌梨浆压力稳纺定，压力慎值和纯灌怕历时满足饱设计要求译。劳第二次裂撤缝处理的唤水平裂缝剃面积由约伤1000片m吴2扯。坝面中猪化燕798-编L悼化学灌申浆登(斩不含引管刮区超)庆的总耗浆垮量为矛5176奖.2脑L脉，其中的岸管路占浆融1325燥.3破L滴，弃浆量仍为普176.娘4经L巨，压力进依浆量厅(驻包括漏浆肿量样)妈为摄3674晴.5宜L扇，估计压靠力净吃浆突量为奸830.恶5笛L韵。上游缝效面排气管蜂压力净吃弱浆形量到32贿.蹄7午L榜，下游缝谈面排气管帖压力净吃解浆午量脏72店L馒。可见，备水平裂缝鞋缝面充填宰了大量的艳中助化亿798-料L骗浆液。阔200包3睁年桃8序月在坝顶补进行了钻庆孔取芯，叼最大芯样也长傍度专10.5治7绢m滥。利用裂日缝处理区带域的钻孔决还可对裂芽缝处理进夏行质量检扫查，在芯影样的该层桌面上可以月清楚看到嚼填充饱满搂的化学浆坦材。景5.汽2掉中群化道798-愈L羡与混凝土陡的粘结性梳能节为了验证烟中朽化帐798-窃L议浆液与碾狂压混凝土冷的粘结强权度表，装200妥2后年证1锣2掏月将由碾袭压混凝厕土嘴90坦d江龄期劈拉象试验破型岂后得到试有块用中大化搜798-鼠L虹浆液粘结颈起来，在些室内养境护肿28拔d舰和菜90蝇d西后用劈拉弯试验测定沫浆液的粘关结强度，模28d随后混凝土铺粘结劈拉荣强度约为萄2.园29冬Mpa裙～液2.56置Mpa秩，齿90袄d到后混凝土板粘结劈拉骑强度约为捆2.但2超.撤26灾Mpa兴～手3竭.喜23庭Mpa急。从劈裂佛后的试验死块来看，颂大多数混泰凝土劈裂奉是从混凝梅土处断开疫，而不是调从粘结处阀断开，表拜明中盒化饰798-援L偷与混凝土衣的粘结性袍较好。挣同时要说筝明的是，允该粘结试运验结果与桌实际灌浆盐效果还是占有一定差际距的，在绒钻孔取芯坚过程中，坡几根芯样踢均在裂缝谷面断开，动说明实际低灌浆粘结封强度达不优到原混凝屯土本体强崇度。欠5.柱3废压水检查化结果以化灌结束姐后罩于质200迁3京年纳8句月在化灌视区布置喘了姨4缸个压水孔鸟，亦在书EL45效6长m裕～晒EL45澡4m帐(剧穿铃过排EL45毒5.1响m漠水平裂缝娘缝蛇面勾)门试验段的希透水率依犬次愧为枪0.00秧312珠L型u群、筋0.00泛284映L悄u皇、丈0.00惊53L苍u董、驰0.03蚂66L护u致，满足设绕计要求。尚工程蓄水即前对预埋洪管区进行零了压水检雾查，结果伸表明裂缝妨没有再向靠拱冠进一逢步扩展。敌另外，坝衣体裂缝处喘理还经受队了招200律3图年秤7皱月临时度坏汛挡水铲和恒200着3伐年陡1舞0净月开始的玉蓄水考验攻；妖200坊4霞年触5拆月开始发玩电，经过渔一年多的嗓发电运行洁，均未发揪现渗漏水伞现象，蓄框水后大坝穷各项安全夫监测数据候正常。织6静杜几点经验色和教训认（炼1帽）墙态碾压混凝栗土在次高侧温和高温铜季节的施姿工是各工钉程不可避视免的问题侧，目前所向采用的埋伏设塑料冷浑却水管的委办法是行莫之有效的咳温控措施锡之一，但溪要切实做跪好水管的题接头处理凝，避免碾他压设备可亦能对其造下成的破坏暗。躲（领2畏）根据碾惨压混凝土唯的温度过陆程特点和隙凝结时间叶，应选择杨合适的冷幸却水通水岸时间，这商样即使水好管发生损际坏，也不咽会对碾压岩混凝土层肤面造成太蓄大的损伤马