公伯峡面板堆石坝混凝土面板裂缝成因分析与处理

公伯峡面板堆石坝混凝土面板裂缝成因分析与处理[摘要]：面板混凝土裂缝是西北地区混凝土面板堆石坝一直存在的问题，分
析面板混凝土裂缝产生的原因，从而为西北地区的面板混凝土防裂措施的优化提供参考。

裂缝处理是面板混凝土裂缝产生后的补救措施，处理效果直接关系到大坝的安全运行。

通过采用性能优越的材料和可靠的裂缝处理技术以覆精心的施工，公伯峡混凝土面板裂缝处理选到了预期的效果。

[关键词]：面板混凝土裂缝成因处理
1、项目概况
黄河公伯峡水电站位于青海省循化县与化隆县交界处的黄河干流上，上游76km为李家峡水电站，下游148km为刘家峡水电站。

距西宁市153km，距李家峡工程平安驿转运站118.5km。

枢纽主要任务是发电、兼顾灌溉及供水。

公伯峡水电站大坝为混凝土面板堆石坝，坝顶长度429.0m，坝顶宽度为10.0m，上游坡比1:1.4，下游坡比1:1.3～1:1.5，坝高139m。

坝顶高程2010.0m。

坝址处河谷断面极不对称，左岸为一阶梯状缓坡地形，右岸为高边坡。

2、裂缝统计
在面板混凝土浇筑养护期间，安排专人对面板裂缝进行检查。

截止水库蓄水前，共发现裂缝594条，根据裂缝开展长度统计，12m的裂缝为537条，小于12m的裂缝57条；根据裂缝开展宽度统计，缝宽大于0.2mm的31条，缝宽约为0.2mm的158条，缝宽小于0.2mm的395条。

裂缝最大长度为12m，最人宽度为0.6mm，与国内已建工程相比，裂缝率并不大。

3、裂缝成因分析
3.1基本数据
公伯峡水电站面板堆石坝混凝土面板为不等厚结构，顶部厚度30.0cm，底部最大厚度为70cm，面板分块宽度为12m和6m，共计38块，其中宽度12m的有34块，宽度6m的有4块，面板最大单块长度约218m，一次浇筑完成，中间不设水平缝。

面板总面积57431.7m2，面板总长度5024.3m。

2004年3月15日～2004年6月3日进行面板混凝土浇筑施工。

面板混凝土采取3种配合比，混凝土设计标号为C25W12F200，二级配混凝土，工程量2.6万m3。

面板基础为挤压边墙混凝土，边墙混凝土抗压强度小于6.0MPa、大于2.3MPa。

面板钢筋单层双向布置，钢筋间距为20×20cm，布置在面板中部。

3.2裂缝特点
1)裂缝出现时间早：面板混凝土人约在3天后就出现裂缝但数量很少，8～14天左右裂缝发生较快，前期裂缝较宽大约在0.1～0.3m之间，以后随着裂缝数量增多，缝宽逐步变小。

2)遇大风、下雨、下雪和气温、湿度变化较大后，裂缝发展较快。

3)裂缝基本为水平方向，与坡面方向垂直。

4)裂缝开展宽度小，在多数在0.1～0.2mm左右，≤0.2mm裂缝占裂缝数量的66.5％。

5)裂缝一般为通缝，12m通缝占总数的90.4％，0～7m长度的裂缝占总数9.6％。

6)裂缝大部分集中在面板顶0+50～0+150m(斜长)范围内，一序块面板与二序块面板裂缝数量差别不大。

7)裂缝统计：截至6月24日，共检查了38块面板，开裂32块，≥0.2mm裂缝199条，裂缝长度2386m，平均41.6延米／1000m2。

3.3裂缝成因
综合分析，面板混凝土裂缝是多种因素综合作用产生的。

公伯峡大坝位于高原寒冷气候区域，多年平均气温8.5℃，极端最底气温-19℃。

面板混凝土浇筑期间最高气温为29.0℃，最低气温为-2.0℃。

气温低、暴雨频繁、温差大、风速大、湿度低、气候干燥、寒潮频繁，成为裂缝产生的主要原因。

面板混凝土浇筑质量不均匀，局部振捣不够，是裂缝产生在该具体部位的
原因之一。

面板混凝土一次施工，不分水平缝，单块长达218m，这也是面板裂缝的原因之一。

至于挤压墙平整度足否会对面板混凝土产生应力约束。

还待进一部研究。

也是存混凝土表面止水施工过程中，由于工序的需要，将养护材料临时拆除，短时暂停洒水养护，也使后期产生了少量裂缝。

4、裂缝处理
4.1宽度0.2m裂缝的处理
裂缝宽度>0.2mm的裂缝采用化学灌浆、柔性GB止水材料表面粘贴封闭处理方法。

面板裂缝的化学灌浆材料采用华东院研制的Hw和Lw两种水溶性聚氨酯材料。

其特点是遇水立即发生聚合反应，聚合后的固接体具有良好的延伸性、弹性和抗渗性，固结体在水中浸泡后对人体无害，对水质无污染，对混凝土和钢筋无腐蚀。

Hw、Lw具有良好的亲水性，遇水能均匀地分散乳化，进而凝胶固化。

水既是稀释剂，又是固化剂。

不会产生未固化浆液的流失现象。

Lw的固结体为具有水胀性的弹性体，适应变形能力强，并可遇水膨胀，具有弹性止水和以水止水的双重功能。

Hw浆液粘度低，可灌性好：强度高，对潮湿面的粘结力强。

宽度>0.2mm的裂缝按如下施工工艺施工：
1)清理裂缝表面沿裂缝用铲刀铲除混凝土表面析出物、灰尘。

用钢丝刷或电动打磨光机打磨。

使砼面洁净、新鲜。

清洁宽度为裂缝两边各2～3cm，总宽度4～6cm。

2)钻孔和埋设注浆管沿裂缝一侧10cm位置，用冲击钻沿缝间隔30cm打斜孔，倾角45°～60°，孔径16mm，孔深25cm，使其穿过缝面，并用风冲洗干净。

灌浆塑料管直径10mm，用棉纱将灌浆塑料管包紧，并浸透HW浆液，带浆液滴净后插入孔内6cm，外露长度10～15cm，用螺丝刀、手锤将棉纱塞紧。

3)封缝沿缝面及的，能灌浆嘴周围均匀涂刷1cm宽HK961环氧增厚剂，保证缝面及灌浆嘴外密封，避免浆液外漏。

4)试压灌浆结束24h后做压水试验，以了解吃浆量、灌浆压力及各孔之间的串通情况，同时检验止封效果。

5)灌浆：采用华东院研制的手压灌浆泵，灌浆压力0.3～0.5MPa，灌浆顺序由上而下，由深而浅。

当邻孔出现纯浆液后，将灌浆管由铁丝扎紧，继续灌浆，所有邻孔都出浆后，继续维持0.3MPa压力灌浆3min，停止灌浆。

6)待浆液固化(一般24h即可)后，割掉灌浆嘴，进行下一步表面处理。

7)表面处理裂缝完成灌浆处理后，还要进行表面处理，处理工艺同宽度0.2mm裂缝处理的钻孔取芯检查
为检查化学灌浆的效果，对面板裂缝进行了处理前后取芯对比试验。

通过对钻取的芯样进行分析，灌浆处理满足设计要求。

灌浆前钻取的混凝土芯样沿裂缝面分开，整体较为密实，坚硬。

局部含少量气泡孔。

灌浆后钻取的混凝土芯样完整，整体较为密实，坚硬，局部含少量气泡孔，经化灌后，裂缝中填充化灌材料，填充密实，而且具有一定的强度，灌浆后裂缝结合密实。

5.3宽度>0.2mm裂缝处理的压水试验
为了进一步了解面板裂缝处理的效果，现场先后对面板裂缝进行了多次压水试验。

试验采取在每条化灌裂缝上随机钻2～3个检查孔进行压水试验检查裂缝的灌浆效果，压水压力为灌浆压力的80％，保持压力3分钟。

压水后，均未发现化灌裂缝缝面出现渗水现象。

压水试验结束后，所有检查孔均采用化灌方式进行封孔。

5.4裂缝处理效果评价
对宽度0.2mm裂缝的处理效果，根据取芯结果和压水试验的结果分析，面板裂缝化学灌浆的施工质量是可靠的，达到了预期的效果，裂缝的处理满足设计要求。

通过采用性能优越的材料和可靠的裂缝处理技术以及精心的施工，公伯峡混凝土面板裂缝处理达到了预期的效果。