狗鱼塘水库坝体基础混凝土裂缝成因及治理措施浅析

丰启顺

(贵州省水利投资（集团）有限责任公司，贵州贵阳550002）

狗鱼塘水库坝体基础混凝土裂缝成因及治理措施浅析

丰启顺

(贵州省水利投资（集团）有限责任公司，贵州贵阳550002）

水库大坝混凝土由于体积较大，施工中受温度等多种因素影响产生裂缝，直接威胁大坝安全。针对狗鱼塘水库基础垫层混凝土出现的裂缝进行分析，认为产生原因为混凝土级配变化、未采取温控措施、未设纵缝，提出裂缝处理方案为裂缝宽度大于0.2 mm水泥灌浆、裂缝宽度小于0.2 mm化学灌浆、在裂缝面上方布置骑缝钢筋。方案实施后，4#和6#坝段满足规范要求，5#坝段两处裂缝灌浆水泥结石体填充质量不满足规范要求，建议进行补充灌浆。

坝体；基础混凝土；裂缝；分析及处理

狗鱼塘水库是一座小（Ⅰ）型水库，水库大坝最大坝高67 m。坝体为C15四级配混凝土重力坝，基础垫层为二级配C20常态混凝土。在基础垫层混凝土浇筑施工中，因冬季施工温控措施不到位，增加水泥用量混凝土水化热增大，砂石骨料供应不足中途停止浇筑等多种原因，导致已浇筑的基础垫层混凝土出现裂缝。因裂缝发现和处理及时，有效避免裂缝对后续工程造成影响。

1 基础混凝土裂缝产生及分布情况

2015年8月24日~10月17日浇筑大坝6#坝段基础垫层；2015年8月28日~10月25日浇筑4#坝段基础垫层；2015年9月15日~11月9日浇筑5#坝段基础垫层。施工中因砂石骨料供应量不足，大坝4#、5#、6#（部分）三个坝段基础混凝土先后浇筑到550.50 m高程后停止施工，此时共完成大坝基础混凝土浇筑方量约为6000 m3。

2015年11月2日至11月28日发现大坝4#、5#、6#三个坝段共产生裂缝9条裂缝，最大缝宽8.5 mm。度汛结束恢复施工前，2016年9月对大坝基础混凝土裂缝进行现场检测时共发现裂缝21条（含支缝）。其中4#坝段8条，5#坝段6条，6#坝段7条。采用多功能混凝土超声波检测仪等设备对基础混凝土裂缝平面分布、裂缝宽度及深度进行检测，检测情况见图1、表1。

2 裂缝产生原因分析

通过对混凝土浇筑时间、使用材料、裂缝分布发展情况综合分析，大坝基础混凝土裂缝产生的原因有级配变化、未采取有效温控措施、未设置纵缝。

图1基础混凝土裂缝平面分布图

2.1 混凝土级配变化及增加水泥用量，混凝土水化热增大

随机对大坝基础裂缝部位的混凝土进行取芯检测抗压强度，二级配C20混凝土抗压强度达25.2～35.2 MPa，达到设计强度的126%~176%，其检测结果反映混凝土抗压强度普遍偏高，排除混凝土低强问题。查阅工程资料，原设计为四级配混凝土，每方混凝土水泥用量为99 kg；而施工中更改为二级配混凝土，每方混凝土水泥用量为217 kg；每方混凝土的水泥用量增大118 kg造成水化热增大，混凝土拉应力小于混凝土的热涨应力，而温控措施未及时同步跟上导致混凝土裂缝产生。

表1 裂缝宽度及深度统计分析表

2.2 冬季低温时段浇筑未采取有效温控措施保护

2015年11月2日~11月28日发现裂缝时，该段时间正是当地进入冬季降温幅度最大时期，其中11月7日出现最大温差为16℃，由于混凝土内部与外部环境温差变化较大，现场采用彩条布进行保温覆盖达不到混凝土保温效果，是导致混凝土产生裂缝的另一个原因。

2.3 未设置纵缝对混凝土自由收缩产生约束

大坝基础混凝土未按规范设置相应的纵缝，4#、5#、5#三个坝段基础混凝土上下游都浇抵边坡基岩，混凝土热胀冷缩产生的自由收缩受到边坡基岩的约束。基础混凝土裂缝平面分布图反映，河床中部5#坝段的裂缝分布方向大致平行于坝轴线，而左岸4#坝段、右岸6#坝段的裂缝总体走向趋势为坝块中部裂缝方向大致平行于坝轴线，逐步向两坝肩上下游方向呈发散状，越接近上游侧齿墙基础处发散状分布越明显，说明坝块基础混凝土热胀自由收缩受边坡基岩约束较大。

3 裂缝处理方案

鉴于基础混凝土裂缝产生主要是因为混凝土水化热致使坝块产生温度应力问题，且混凝土浇筑时间较长，混凝土水化热反应已降低不再形成新的裂缝影响。2016年10月提出裂缝处理方案主要为裂缝宽度大于0.2 mm水泥灌浆、裂缝宽度小于0.2 mm化学灌浆、在裂缝面上方布置骑缝钢筋共3种方式进行处理。

3.1 水泥灌浆

对比较严重的裂缝，应在低温季节，温度降至坝体稳定温度即17℃后进行灌浆。灌浆水泥采用42.5 MPa水泥，最大水泥颗粒外径小于缝宽的1/5，细水泥浆液水灰比可采用3、2、1、0.5四级，灌注时由稀至浓逐级变换。灌浆压力采用0.3 MPa，当吸浆率大于0.5 L/min时，压力应小于0.3 MPa；当吸浆率小于0.5 L/min时，适当升压，最大不超过0.5 MPa。

3.2 化学灌浆

化学灌浆材料选用环氧树脂。环氧树脂收缩率比水泥大得多约为2%，适宜灌较细的裂缝，低黏度浆液可灌入宽0.1 mm裂缝，高黏度浆液只能灌入0.2 mm宽的裂缝。同时环氧树脂黏合力强、黏结强度高达0.6 MPa~1.0 MPa，抗拉强度3 MPa~5 MPa，可室温固化，是化学灌浆首选灌浆材料。化学灌浆压力采用0.2 MPa~0.3 MPa，若吸浆量少就尽可能提高灌浆压力。灌浆顺序为自外向里进行，外侧灌浆管灌浆时，打开内侧灌浆兼排气管，直至灌浆管、裂缝缝面出浆时，暂停外侧灌浆管灌浆，然后从内侧灌浆管灌浆，直至裂缝出浆时暂停灌浆。

4 裂缝处理效果分析

根据处理方案要求，2016年10月l7日~27日对坝体基础混凝土裂缝进行了灌浆处理，共完成裂缝处理21条，总长207.40 m;完成灌浆孔133个，进尺400 m,灌注水泥16.8 t。灌浆处理结束后，2016年11月21日对坝体裂缝密实度进行了检测，以分析裂缝内水泥结石体充填程度。检查时现场布置并检测了15条裂缝，检测结果反映总体裂缝处理效果比较明显。除5#坝段因灌浆时冷却管未封堵，2#、3#裂缝处理后仍存在局部不密实情况外，4#坝段、6#坝段裂缝灌浆处理效果达到设计要求。具体情况:

（1）4#坝段裂缝灌浆后裂缝脱空面积合计36.19 m2，裂缝灌浆前脱空面积225.85 m2，水泥结石体填充面积占灌浆前裂缝面积的84%，考虑4#坝段靠近岸坡位置尚未进行坝基固结灌浆，地下涌水严重，靠近岸坡坝段裂缝灌浆压力难以达到规范和设计要求。后期实施岸坡坝段周结灌浆时可对裂缝脱空部位灌浆补强，裂缝填充效果将得到提升、加强，水泥结石体填充面积占灌浆前裂缝面积的比例将大于85%。故判断4#坝段裂缝灌浆质量合格。

（2）5#坝段裂缝灌浆后裂缝脱空面积合计21.55 m2，裂缝灌浆前脱空面积78.32 m2，水泥结石体填充面积占灌浆前裂缝面积的72%，判断5#坝段裂缝灌浆质量不满足规范和设计要求。通过了解和分析，5#坝段裂缝灌浆水泥结石体填充效果不理想达不到规范和设计要求的原因，主要是灌浆钻孔时破坏到冷却水管，钻孔和冷却水管形成连通通道，灌浆时冷却水管进出口端未封闭，使整个灌浆孔未达到封堵状态；当灌浆达到一定压力时，浆液从冷却水管端口冒出产生漏浆，导致裂缝部分脱空面积浆液充填不满，从而产生5~3裂缝脱空面积较大的问题。

（3）6#坝段裂缝灌浆后裂缝脱空面积合计7.15 m2，裂缝灌浆前脱空面积69.55 m2，水泥结石体填充面积占灌浆前裂缝面积的90%，故判断6#坝段裂缝灌浆质量满足规范和设计要求。6#坝段靠近岸坡位置尚未进行坝基固结灌浆，靠近岸坡坝段实施岸坡坝段固结灌浆时可对裂缝脱空部位灌浆补强，裂缝填充效果将得到进一步提高。

对于5#坝段5~2、5~3裂缝灌浆水泥结石体填充质量不满足规范和设计要求的问题，建议设计单位重新提出灌浆技术要求和检测方法，施工单位进行补充灌浆，直到灌浆效果满足规范和设计要求。补充灌浆时选择在温度低于10℃时段进行，浆液水灰比可采用2、1、0.5三级由稀至浓，开始宜灌注水灰比为2的浆液，待排气管出浆后，改换水灰比为1的浆液。当排气管排出的浆液水灰比接近1时，换成水灰比0.5的浆液灌注。灌浆压力采用0.3 MPa，当吸浆率大于0.5 L/min时，压力应小于0.3 MPa；当吸浆率小于0.5 L/min时，适当升压，最大不超过0.5 MPa。

5 结语

水工混凝土因体积大的特殊性，施工难免产生裂缝问题，特别是夏季高温和冬季低温天气浇筑大坝坝体混凝土时，必须掌握气温并做好温控和养护措施，条件允许时应尽量选用低热水泥，掺和粉煤灰和减水剂等材料，混凝土浇筑后及时进行表面保温和保湿。同时在设计上充分考虑坝体基础大体积混凝土浇筑时温度应力因素，合理设置结构缝，留给坝块自由伸缩的空间。通过多种方法综合运用，可最大限度降低混凝土裂缝产生的几率，保证工程施工质量的同时加快工程建设进度。

TV544

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1673-9000（2017）03-0067-02

2016-01-09

丰启顺（1976-），男，贵州兴义人，高级工程师，主要从事水利工程质量监督检测建设管理工作。