三峡工程泄洪坝段上游面混凝土竖向裂缝的修补处理

三峡工程泄洪坝段上游面混凝土
竖向裂缝的修补处理
 
蒋硕忠  谭日陞
                               (长江科学院 湖北 武汉 430010 )
 
摘要: 本文介绍了三峡工程泄洪坝段上游面混凝土竖向裂缝概况, 确认了它的性质, 分析了它產生的原因, 提出了针对它属性的综合修补处理方案, 还对所采用的修补材料性能、作用和施工要点及初步效果做了简略的介绍.
关键词: 裂缝; 混凝土裂缝; 混凝土裂缝修补;裂缝修补材料.
   
      大坝混凝土裂缝是大坝的病害表现之一, 几乎所有的大坝混凝土工程都有不同程度的裂缝, 只是裂缝的多少、 大小(长, 宽和深) 不同而己. 国内著名的葛洲坝,兴建时期先后发现大小裂缝4807条. 大坝上游面混凝土竖向裂缝也是一种常见的病害, 我国的柘溪大头坝、 潘家口重力坝、 黄龙滩重力坝、 美国的德沃夏克重力坝、 俄国的基洛夫大头坝、 加拿大的雷沃斯托克重力坝等上游面混凝土都有较长的裂缝, 有的还相当严重. 这类混凝土竖向裂缝大部分産生在坝段的中心线附近, 并多半是施工期産生的. 一般讲産生这类缝是多种因素作用的结果, 举世瞩目的三峡大坝也未能避免这类竖向裂缝的産生.
1三峡大坝竖向裂缝概况
      三峡大坝位於中国湖北宜昌市上游30km的长江中段三斗坪地区, 是长江开发的关键性骨干工程, 具有防洪、 发电、航运等综合效益. 大坝为混凝土重力坝, 现正在施工之中. 在该坝泄洪坝段158m、90m和56m~57m高程分别设了多个表孔、深孔和底孔, 现均己施工完毕.
在该坝泄洪坝段深孔与表孔修建过程中, 於2000年10月陸续发现上游坝面导洪底孔之间的墩墙部位中部出现了竖向为主的混凝土裂缝, 其最大缝宽有1.23mm(一般仅0.1mm~0.2mm) 和最大缝深达2.5m(声波测试). 个别裂缝己发展到坝基強约束区.经国内权威专家认定,这些裂缝属表面向浅层发展的温度裂缝.
      分析该部位混凝土竖向裂缝産生的原因是诸多因素综合作用的结果. 其中受寒潮冲击引起的气温骤降, 造成混凝土内外温差过大是主要因素, 裂缝所在部位属温度变化敏感区、保温措施不夠完善和持久、以及混凝土抗拉安全余度较小等均为重要因素.
鉴於裂缝处在坝面关键部位,大坝建成蓄水后,裂缝将受到高水位的水压力作用, 可能会继续扩展和延伸,危及大坝今后的安全运行, 故在大坝蓄水前必须完成大坝混凝土竖向裂缝的修补处理工作.
2.裂缝的修补处理原则及方案
      经过一段時间的观测,大坝混凝土竖向裂缝处在高水压区,还未稳定, 属活缝.因此,提出修补这类缝的原则是让其在修补后仍可继续运动, 也就是把它看作是附加的伸缩缝来处理.由於竖向裂缝处於大坝上游迎水面, 裂缝处理应以防渗为主要目的, 防止渗水産生对缝面劈裂水压力. 因此裂缝修补应采用充填缝隙、表面嵌缝和封闭止水等综合工程措施. 而对裂缝可能发展的部位也应采取防渗处理措施.      
      根据上述修补原则,制定出大坝泄洪坝段上游面混凝土竖向裂缝的综合修补方案如下:
    (1) 缝内灌浆. 在裂缝内采用骑缝粘嘴或打斜孔的方式灌入具有一定弹性的树脂注浆材料. 在实际施工中, 由于没有可灌性好的弹性材料, 灌的是LPL环氧树脂注浆材料.
    (2) 缝口开槽充填止水材料. 在裂缝口开5cm~8cm的槽, 填充SR-2塑性止水材料.
    (3) 缝面粘贴橡胶止水片. 在缝面用螺拴铆固粘贴一层耐老化性能好的CR(氯丁橡胶)止水片, 其厚3mm, 宽60cm~120cm, 视具体情况而定. 粘贴用CR(氯丁)粘接剂
    (4) 缝周围粘贴防渗盖片. 在CR橡胶止水片上粘贴一层SR防渗盖片, 其厚6mm, 宽视具体情况而定.
    (5)澆筑混凝土保护板. 在SR防渗盖片上澆一层厚25cm~30cm, 宽950cm的二级或三级配插筋聚合物水泥混凝土保护板. 其横向钢筋在裂缝部位应该断开, 实际上钢筋沒有断开, 只是涂了60cm的沥青,以利裂缝伸缩无碍. 以上为五道主要的综合修补工程措施.
    (6)左右扩大防渗范围. 在SR防渗盖片外的坝面上再左右各喷350cm的KT-1水泥基渗透性结晶防水材料, 提高坝体混凝土的抗渗性能.
    (7)上下予防缝延伸. 修补不仅复盖整个裂缝, 而且为予防裂缝继续延伸,把修补范围还扩大至裂缝上下端各1m.
      该综合修补方案可用图1表明. 一条坝前竖向裂缝修补和防护总宽度达15m, 足见建坝者对其技术上的重视程度.

             
            图1. 大坝泄洪坝段上游面混凝土竖向裂缝的综合修补示意图         
 
3 修补所用材料
      前述大坝裂缝综合修补方案中己经提到了多种修补材料, 现将这次裂缝修补所用的各种材料及其主要性能列於表1 之中.
 
表1. 修补所用的各种材料及其主要性能
 
材料名称
用途
性能
性能指标
1.LPL环氧注浆材料
灌缝
粘度(25°C,cps.)
350
 
 
抗压强度(Mpa)
50
 
 
弹模(N/mm2)
2190
2.SR-2塑性止水材料
填槽
粘接延伸率(25°C,%)
≥250
 
 
抗渗性(MPA)
≥1.5
3.CR橡胶止水片
贴面
扯断伸长率(%)
≥800
 
 
扯断弹度(Mpa)
≥25
4.CR粘接剂
粘止水片
剝离强度
(N, 试件宽2.5cm)
≥80
 
 
剪切强度(Mpa)
≥1.96
5.SR防渗盖板
贴面
抗撕裂强度(N)
纵向82--178
 
 
 
横向113--196
 
 
抗渗性(Mpa)
≥1.5
6.KT-1水泥基
表面防渗
抗压强度(Mpa)
≥18.0
渗透结晶防水材料
 
湿面粘接强度(Mpa)
≥1.0
 
 
抗渗性(Mpa)
≥1.2
7.插筋聚合物水泥
 混凝土防护板
修补面防护
抗压强度(Mpa)
R28=250(二或三级配)
 
     這里特别提一下,选用氯丁橡胶止水片作为裂缝缝面封闭防渗止水材料主要是因为它是人类合成较早的橡胶, 至今己有70余年历史. 其性能比天然橡胶和通用合成橡胶都要好, 能耐油、耐溶剂、耐氧化、耐老化、耐酸碱、耐燃, 所以人们称它为”万能橡胶”. 它也是最早出现并且至今仍是主要的工业止水片 (防水卷材). 其工业用途也主要用它对大气、臭氧和海水的稳定性, 制电缆包皮和海底电缆包皮. 在我国五十年代就能生産, 也有近五十年的应用. 在水利上,国内外早己用它来做修补混凝土裂缝的材料. 如1982年葡萄牙人用它修马拉德巴坝、1985年中国用於修东江双曲拱坝和1988年用於修珠窝大坝等. 不过近些年来,三元乙丙橡胶止水片 (防水卷材)也作大坝裂缝粘贴修补防渗止水材料, 在国内外也有不少应用实例.
4施工注意事项
      由于国内尚无能适应混凝土缝伸缩变形的化学注浆産品, 故在综合修补方案中,粘贴能适应裂缝变形的氯丁橡胶止水片就成了最为关键的一道防水措施.前己述国内外都有大坝上游面混凝土竖向裂缝粘贴橡胶止水片的报导, 但也有一些做得不很好, 施工上尚感有些困难. 因此本文着重介绍混凝土面粘贴橡胶止水片应注竟的事项
   (1)    橡胶止水片必须严格把好进货质量关, 搞好检验和验收工作.
   (2)    待粘贴的混凝土表面打磨平整. 有坑凹不平或蜂窝麻面可用早强水泥砂浆将其补平.
   (3)    待粘贴的混凝土表面須干燥、清洁、无灰. 可用喷灯或吹风来进行干燥、除灰作业.
   (4)    橡胶止水片表面必须平整、清洁、无灰和无油污.
   (5)    粘贴橡胶止水片的粘接剂应选用与所用橡胶止水片同一类的橡胶做基材.
   (6)    刷粘接剂的工具刷子等必须清洁.
   (7)    待粘贴的混凝土面与橡胶止水片应同时涂刷粘接剂. 两者刷了粘接剂后都应等候粘接剂中溶剂挥发掉, 直至表面不粘手时再粘贴, 以免过早粘贴会使夹层中溶剂挥发不出而在橡胶表面鼓泡.
   (8)    粘贴作业人员应用手从一个方向向另一个方向紧压止水片,使粘贴的每块面积夹层中的空气都被趕掉.
   (9)    粘贴作业完后若发现止水片面上有鼓泡, 可用医用注射器针头戳破并吸走其中的空气, 然后立即用胶补上针口.
  (10)橡胶止水片周边必须用压条压住. 压条用予设的紧固螺拴压紧. 压条周边与螺帽周围均要用胶封死.
5修补初步效果
      三峡大坝泄洪坝段上游面混凝土竖向裂缝今年” 五一” 節前一期修补工程己告完工, 其五道防线综合防渗修补处理应该说是万无一失的.破堰挡水后捡查,廊道、廊道壁无渗水,排水沟无弄常已初步说明问题. 当然其最终止水、防渗和封闭效果尚待蓄水发电运行后进行观察评價, 作出结論.
 
参考资料
1.  [英]R..T.L. 艾倫、S.R. 爱德华兹编著, 范见抚、李金玉译, 混凝土建筑物修补[M], 水利电力出版社出版. 1992.9.
2.  蒋元駉、韓素芳主编 , 混凝土工程病害与修补加固[M], 北京:海洋出版社.  1996.7.
3.  林孔勇等主编, 工业橡胶制品 , 橡胶工业手册第六分册[M], 北京: 化学工业出版社. 1993.6.
4.  肖田元、邢京萍,  朝阳寺水电站大坝横缝粘贴锚固橡胶防渗层施工总结报告[R],北京:中国水利水电科学研究院.  1996.10.
 
作者简介:蒋硕忠(1939~)男,湖北应城人,长江科学院副总工程師,教授级高工,主要从事化学灌浆研究. 
 
Special Treatment for Vertical Cracks on the Upstream   Face of the Concrete Dam in Three Gorges Project
JIANG Shuo-zhong , TAN Ri-sheng
(Yangtze River Scientific Institute, Wuhan 430010  China)
 
Abstract: Special treatment for vertical cracks on the upstream face of the concrete dam in Three Gorges Project is introduced briefly in this paper.
Key words: crack ; concrete crack ; repairing crack ; repairing materials for the crack .
 
 刊登于:广州化学,Vol.27. 2002

[关闭窗口][打印]
 

版权所有 Copyright 2005 中国水利学会化学灌浆分会
地址: 武汉市黄浦大街23号
电话: 027-82829881、027-82829733   电子邮箱 :lizhen@mail.crsri.cn、jiangsz@mail.crsri.cn