080水利工程2021-07-15 10:57:31
水庫混凝土面板堆石壩面板裂縫成因及修補
1 工程概況
道塘水庫位于松桃縣孟溪鎮木耳鄉坪南河上,壩址位于木耳鄉的道塘與龍頭山兩村之間。貴州省松桃縣道塘水庫是一項以灌溉為主,兼有灌區農村人畜飲水等綜合利用效益的中型Ⅲ等水利工程,灌區范圍包括松桃縣境內的孟溪、普覺、寨英、大坪、平頭、太平等6個鄉鎮,灌區人口14.8萬人。壩址控制流域面積68.3km,多年平均流量2.2m3/s,多年平均年徑流量6940萬m3。多年平均氣溫為16.3℃,最冷月1月平均氣溫為4.8℃,最熱月7月平均氣溫為27.3℃。大壩正常蓄水位557.00m,死水位526.00m,總庫容1940萬m3,總灌溉面積為5522.6公頃。
松桃縣道塘水庫工程主要由攔河大壩、溢洪道、泄洪洞以及灌溉渠系建筑物等組成,道塘水庫樞紐工程位于松桃縣中部孟溪境內,攔河大壩為混凝土面板堆石壩,壩頂高程561.3m,防浪墻高程562.5m,最大壩高65.3m,壩頂長度192.1m,壩頂寬7m,上游壩坡1:1.4,下游壩坡1:1.5,并在533m高程設馬道,馬道寬2m,下游綜合坡度1:1.545。
道塘水庫大壩面板為等厚面板,面積14029m2,厚度0.35m,面板混凝土設計強度等級為C25(R28,二級配),抗滲等級W8,抗凍等級F100。面板那共計22塊,中央9塊面板,每塊寬12m;左側面板6塊、右側面板7塊,每塊寬6m。
2 簡要施工過程
2007年4月30日第一塊面板混凝土開始澆筑,2008年6月29日面板全部澆筑完成;2008年1月13日至2月13日因凝凍導致工程全面停工,前期已完成的11塊面板混凝土受到凝凍傷害,2008年3月經初步檢查,發現面板出現大量的裂縫,累計約有98條裂縫,裂縫總長約848.5m。在面板混凝土澆筑完成后,2008年10月再次對面板裂縫進行檢查,經統計約有269條裂縫,裂縫最大寬度0.6mm,最小寬度0.25mm,均為貫穿性裂縫。
經業主、設計、施工、監理單位詳查、分析,面板出現大量裂縫的原因主要有兩方面:1)2008年的“凝凍災害”使面板混凝土受損;2)由于整個工期拖長,面板混凝土澆筑完成后未能采取有效的養護措施。
3 面板混凝土裂縫修補
針對面板裂縫缺陷,根據設計單位提出的裂縫化學灌漿的修補方案,現場按照如下施工程序進行面板裂縫修補施工:
判斷裂縫狀態→布孔→安裝注漿嘴及封縫→壓風測孔→注漿→表面封堵→工程驗收。
化學灌漿布置圖
3.1 準備工作:
A.描述:現場查找裂縫,根據裂縫走向進行標示,并繪制出裂縫示意圖;
B.記錄:根據裂縫的情況填寫《混凝土裂縫性狀描述表》,并交由監理、施工單位質檢人員驗收、確認;再進行下一道工序。
C.磨縫:采用手持打磨機沿裂縫進行打磨,打磨的寬度為裂縫兩側各40mm,打磨厚度為3mm;
D.洗縫:打磨完成后采用清水、風槍對裂縫進行洗縫,吹干凈裂縫,以保證縫口張開,內無雜物、粉塵和其它影響封縫粘接的污物;進行布置孔位;
E表面封堵:用環氧砂漿封堵;
F.布孔分類:裂縫寬度0.4mm以上的裂縫間隔500mm左右布孔,裂縫寬度0.4mm以下的裂縫間隔300mm左右布孔;
G.開孔:根據規定間距采用打孔機進行打孔,孔深為30mm,直徑為27mm的騎縫孔;
H.洗孔:采用清水、風槍對打好的孔進行壓風清理。
I.記錄:填寫《混凝土裂縫縫面打磨清理檢查表》,并交復監理、施工單位質檢人員驗收、確認。
3.2 安裝注漿嘴:
A.安裝注漿嘴:用定位針穿過進漿管,對準孔內縫口插上,然后將注漿嘴壓向注漿孔內;
B.固定注漿嘴:采用環氧膠泥對注漿嘴進行堵塞固定,1分鐘后抽出定位針應保證定位針不附粘膠,再采用環氧膠泥對孔邊縫進行封堵處理;
3.3 壓風檢查:
A.壓風開始時間:封縫完成12h后進行壓風檢查;
B.方法:測孔采用風檢、風檢壓力不能超過灌漿壓力的50%,即0.2MPa。檢查前先將各注漿嘴接上孔口管,檢查1#孔時,將2#孔軟管的另一端插入肥皂水中,其它孔封閉。當對1#孔壓風,插入2#孔軟管的水中出現氣泡時,表示1#孔是貫通的。按此方法檢查每一個孔的貫通情況,做好詳細記錄,同時封閉所有的注漿嘴;
C.記錄:填寫《混凝土裂縫封縫貼嘴壓風檢查表》,并交復監理、施工單位質檢人員驗收、確認。
3.4 注漿:
A.注漿順序:注漿時按照從下至上的順序;
B.注漿設備及材料:設備采用專用化學灌漿泵;材料采用改性環氧灌漿材料;
C.注漿壓力:注漿起始壓力為0.2MPa,最大壓力不超過0.6MPa;
D.注漿方法:先灌注1#、3#、5#、7#孔,展開2#、4#、6#、8#號孔,當2#、4#、6#、8#孔由開始的流出水到流出漿水混后物直至流出純環氧漿液后,2#、4#、6#、8#,開始并灌,并展開9#、11#、13#、15#號孔,依次類推進行注漿,灌注時要注意相鄰孔口的反漿情況,當鄰孔反漿后,排掉鄰孔中的積水后接通孔管進行并灌,依此方法由下至上逐孔灌注;
E.閉漿:當灌漿吸漿量為0ml/min時,繼續屏灌15min再結束灌漿,(屏漿壓力0.4Mpa),達到屏漿要求后進行扎管閉漿;
F.記錄:填寫《混凝土裂縫化學灌漿綜合成果表》,交由監理、施工單位質檢人員驗收、確認。
3.5 表面封閉:
A.時間:在灌漿結束7天后進行;
B.方法:鏟除注漿嘴,對混凝土有損傷的部位采用環氧膠泥進行處理;
沿縫涂刷20cm寬1cm厚丙乳砂漿
3.6 驗收
施工完成7天后對每一條裂縫及貫穿性裂縫均采用壓水檢測,壓水檢測合格標準為透水率(Lu)≤0.1,壓水試驗壓力為0.2MPa。
4 裂縫產生的原因分析
道塘水庫面板混凝土于2007年4月30日第一塊面板混凝土開始澆筑,2008年6月29日面板全部澆筑完成,歷時一年零兩個月,施工工期較長,期間經歷一個低溫冬季(2008年凝凍)、兩個高溫夏季。
對于夏季高溫天氣施工,施工單位做了一定的溫控措施,即:在拌和機和砂骨料堆頂部搭蓋涼棚,以降低溫度;拌和用水采用附近14-16℃的地下水拌和等溫控措施。從現場溫度監測數據看,在7月份當氣溫30℃時,機口混凝土最高溫度為25℃,入倉混凝土最高溫度為28℃,滿足溫控要求。面板混凝土壓實清光后用濕麻片覆蓋,并噴水連續養護。2008年凝凍前,已澆筑完成的面板混凝土未發現存在裂縫。
2008年的凝凍災害的突然來臨,讓施工單位措不及防,也無法采取任何補救保溫措施,已澆筑完成的面板幾乎全部出現裂縫,特別是臨近凝凍前澆筑完成的MB13塊(澆筑時間2008年1月2日至5日)出現26條裂縫,故此認為低溫凝凍是造成面板混凝土裂縫的主要原因之一。
由于種種原因,本工程在2008年6月完成面板混凝土澆筑后,工期拖延較長,一直未能下閘蓄水。后期的噴水養護時有時無,面板長期暴露未能得到有效的養護。2010年4月再次對面板進行檢查時發現又出現了32條裂縫,第一塊澆筑的MB16塊裂縫總計有28條。因此認為面板在下閘蓄水前,應進行連續養護。無連續有效的養護也是造成面板混凝土裂縫的主要原因之一。
面板作為混凝土面板堆石壩防滲體系的重要部位,混凝土面板堆石壩在下閘蓄水前,進行連續有效的養護以減少和消除面板產生裂縫的必要手段,也是節約施工成本的有效方法。
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