安徽程家河水库拱坝竖向裂缝处理

安徽程家河水库拱坝竖向裂缝处理

时永年

时永年

安庆市水利水电规划设计院安徽安庆246003

摘要：程家河水库砌石双曲拱坝运行期间出现了坝身左岸竖直向裂缝，主要原因为温控措施简单，坝体温度应力大于坝体材料抗拉极限所致。利用水库除险加固机会，对坝体裂缝上、下游面进行开槽封防水堵塞，裂缝面进行化学灌浆。通过完工后运行观察，取得了良好的效果。

关键词：拱坝；裂缝；灌浆；处理

1工程概况

程家河水库拱坝是一座单圆心砌石双曲拱坝，最大坝高45m，坝顶高程329.5m，坝底高程284.5m，坝顶厚（318m高程）4.2m，坝底厚（284.5m高程）8m，坝体上下游面为厚约500mm的M15水泥砂浆砌条石，中间为C15细石混凝土砌石填腹。拱坝建成于1994年。运行期间发现左坝段离左溢流边墩30m处有一条自坝顶到基础318m高程的贯穿性裂缝。高水位运行时有水渗出，表面缝宽约2mm，缝高约12m，即从坝顶一直裂至基岩（见图1）。为了防止裂缝漏水，提高拱坝整体的耐久性，需要对程家河水库拱坝左岸上下游面出现的铅直向裂缝及坝顶裂缝进行补强加固及防渗处理。

图1程家河水库拱坝下游面立视图

2裂缝处理

2.1上、下游面裂缝处理方案

程家河水库拱坝两岸上下游面出现的铅直向裂缝处理方案见图2。上游面裂缝处理工艺如下：

（1）上游面先沿裂缝开槽，在上游槽中嵌入高弹性柔性砂浆将槽封闭；

（2）对裂缝内部进行高压化学灌浆处理；

（3）在上游面沿裂缝走向打磨宽35cm，涂刷宽30cm、4mm厚的单组分聚脲（内复合胎基布）。

该方案有内部化学灌浆补强及防渗、槽内高弹性柔性砂浆柔性防渗及表面单组分聚脲柔性防渗涂层等三道止水。可以适应因温度变化导致裂缝宽度的变化，保证裂缝的修补质量。

下游面裂缝处理工艺如下：

图2拱坝裂缝处理方案

下游面使用快干腻子封堵裂缝表面，对裂缝进行高压化学灌浆处理。最后在上游面沿裂缝走向打磨宽30cm，涂刷宽20cm、3mm厚的单组分聚脲（内复合胎基布）。

2.2施工步骤

（1）开槽：沿裂缝凿开U形槽，宽约5cm，深约3~4cm。

（2）埋设灌浆管：在裂缝两侧打斜孔，并安装灌浆嘴（不可逆专用灌浆嘴），间隔0.3m～0.5m左右，压水检查灌浆孔是否与裂缝贯穿。接近基础部位埋设低压灌浆嘴。

（3）槽内嵌填高弹性砂浆：用高压水将凿槽冲洗干净。再将调好的界面剂均匀涂在槽的表面。用高弹性聚脲砂浆回填槽，待高弹性聚脲砂浆具有一定强度后（3天）即可灌浆。

（4）灌浆：坝体部位采用聚氨酯遇水膨胀灌浆材料。灌浆从最下一个灌浆孔开始，当上方灌浆孔有浆液溢出时，停止灌浆。这样浆液在一定的压力下逐渐升高使其充满缝隙。

（5）表面涂刷单组分聚脲材料：上游面沿裂缝走向打磨宽35cm，涂刷宽30cm、4mm厚的单组分聚脲，内复合一层胎基布。

（6）下游在裂缝两侧打斜孔，并安装灌浆管，间隔0.3m～0.5m左右，压水检查灌浆孔是否与裂缝贯穿。用高强腻子封堵裂缝，进行化学灌浆。最后表面涂刷宽20cm、3mm厚的单组分聚脲（内复合胎基布）。

3施工主要材料特性

3.1单组分聚脲

方案选择的单组分聚脲为单组分，其物理力学性能见表1。

表1单组分聚脲物理力学性能

单组分聚脲主要特点为：防渗、抗冲磨性能好；强度高、延伸率大，与基础混凝土粘接好；耐老化，抗冻效果好，耐化学腐蚀；对混凝土裂缝及伸缩缝表面封闭时可以复合胎基布增强，避免裂缝处应力集中及涂层变薄的现象；不需要作用设备，施工灵活、方便。

3.2聚氨酯化学灌浆材料

大坝坝体竖向裂缝一般为温度变形缝。因此，宜采用柔性的灌浆材料。本工程采用水溶性聚氨脂化学灌浆材料，该材料是一种在防水工程中普遍使用的灌浆材料，其固结体具有遇水膨胀和较好弹性止水的特性，以及吸水后再次膨胀止水的双重止水功能，尤其适用于变形缝的漏水处理。该灌浆材料可灌性好，强度高，无毒性，当聚氨脂被灌入含水的混凝土裂缝中时，迅速与水反应，形成不溶于水和不透水的凝胶体及二氧化碳气体，这样边凝固边膨胀，体积膨胀几倍，形成二次渗透扩散现象（灌浆压力形成一次渗透扩散），从而达到堵水止漏、补强加固作用。化学灌浆材料的性能指标见表2。

表2聚氨酯化学灌浆材料主要性能指标

4结语

程家河坝体材料为浆砌石体，由于是地方建设的中小型工程，温度控制措施做得不到位。致使坝体出现裂缝现象。与坝高相当的同类坝相比，程家河拱坝裂缝规模较小，只出现了左岸一条，本地区有些坝一般出现基本对称的两条。利用小水库除险加固的机会，按上述方法对本坝裂缝进行了加固。经几个多月的观察，蓄水后处理部位的坝面无渗水，处理效果良好，受到业主单位及设计单位的好评。