大坝裂缝处理的综合分析

李俊伟

李俊伟（中国水利水电第八工程局有限公司，湖南长沙410000）

摘要：本文结合不同大坝水库大坝面板混凝土的裂缝处理方案，对裂缝的发生和发展机理进行了详尽地分析，并在此基础上，针对不同大坝面板的裂缝特点，提出了解决裂缝问题的面板裂缝修补设计方案，为不同地区混凝土大坝面板裂缝问题的解决奠定了基础。

关键词：混凝土面板裂缝；原因分析；处理方案

大坝面板是水电工程中的基础设施，由于其体积大，在浇筑时混凝土的温度应力和收缩力较大，坝体表面容易产生不同程度的裂缝。水利水电工程中渗漏水现象非常普遍，如何采取有效的止水材料和方法来防治水工建筑物渗漏水已成为目前急需解决的问题。本文就大坝裂缝处理的不同施工方案做个介绍。

1天生桥水电站大坝面板缺陷处理案例

1.1面板主要缺陷。（1）面板裂缝。混凝土面板自施工期浇筑，随即产生裂缝，进入蓄水期及初运行期，原有的部分裂缝在延伸和扩展的同时又产生许多新裂缝，根据施工期面板裂缝调查，至2000年1月，检查发现面板大小裂缝总数1581条，大于0.3mm有376条，最大宽度为4.0mm，深度达34cm。裂缝主要为水平走向，左岸裂缝斜向右下方，右岸裂缝斜向左下方，大致与面板施工接缝成四十五度到六十度角。（2）面板脱空。2000年初在大坝防浪墙未浇筑前，检查Ⅲ期面板顶部787.3m高程，37块面板存在不同程度的脱空，最大脱空46.7mm。（3）面板破损。水上部分经现场实测，破损部位破损后裂缝宽窄不一，最宽达数厘米；水下破损混凝土经现场测量，存在破碎带，破碎条带混凝土厚约5cm，面板破损深度平均约0.2m，最大深度0.25m，发生在754.42m高程。经现场检查，局部面板钢筋出露，水平向钢筋弯曲、外露，手掌可插入缝内。

1.2缺陷对工程安全运行的影响。天生桥一级水电站面板堆石坝设计遵循了“一防二限三排水”的渗流控制原则。面板及止水系统、灌浆帷幕，通过趾板连接，形成坝体的防渗线。大坝监测成果在一定程度上反映面板主要缺陷，虽然只是局部或部分监测项目。由于大坝变形还未稳定，及时处理大坝运行中产生的缺陷，对大坝安全运行十分必要。

1.3缺陷处理。（1）面板裂缝处理。为确保面板使用的耐久性，共对裂缝进行两次修补。从裂缝灌浆量大小、灌浆缝钻孔取芯、裂缝灌浆质量及灌浆缝压水试验等方面判断，灌浆质量良好。（2）面板脱空处理。面板的顶部开口直接进行灌浆处理，灌入粉煤灰和水泥，经现场钻孔检测，这次面板灌浆取得了较好的效果。另外，在施工期间，中间部位面板的顶部和中部止水结构缝和裂缝有冒浆现象，通过自流式限流灌浆方式处理冒浆。（3）大坝裂缝处理建议。大坝面板长期处于高温低水位运行状态，建议对该运行工况深入研究，掌握温度和水位变化对产生面板缺陷及影响。加强大坝安全监测工作，加强面板间接缝、表面温度的变化的监测，特别是面板应力应变、周边缝变化、坝体变形、大坝渗透压力和渗流量等的监测，并结合地震台网监测资料，对监测数据进行整理分析，及时掌握大坝的工作性态。

2小山水电站大坝面板混凝土裂缝测试及处理案例

2.1面板裂缝测试。对于裂缝深度即裂缝的内观测试，采用了美国捷姆斯仪器公司研制的混凝土超声测定仪和钢筋扫描仪。前者系利用超声波绕过裂缝末端的传播时间来计算出裂缝深度，后者是利用仪器产生的磁场并测量由磁性材料的存在而引起该磁场的任何变化，从而确定钢筋距离仪器底部的距离和位置。混凝土超声测定仪和钢筋扫描仪的配套使用可有效地剔除混凝土内钢筋的影响，使混凝土内缺陷的测量更加准确和可靠。这表明在面板混凝土的施工过程中确实存在着局部质量问题。应该说明的是两次外观检测均发现，大多数裂缝为水平走向的横缝。

2.2面板裂缝处理方案设计。修补方案，根据小山水电站面板混凝土裂缝发展现状，应采取内灌外贴的修补方案。即向裂缝内灌注补强或止水材料，裂缝表面粘贴防水材料。

2.3建议及总结。通过分析，认为引起小山水电站面板混凝土裂缝的原因很多，其中面板混凝土细骨料中0.16mm以下颗粒偏多，水泥用量较高而引起混凝土干缩变形较大是产生裂缝的前提条件；施工时拌和系统计量精度和生产能力不够而导致混凝土坍落度不稳和供料不及时，模板滑升方式和速度不合理而引起的潜在质量缺陷以及面板混凝土裸露时间过长是产生裂缝的直接原因；而坝体的不均匀变形则是裂缝发育的不可忽视的外在影响因素。根据裂缝发展状况进行了面板混凝土裂缝处理方案设计，经施工单位实施后，达到了裂缝处理的预期目的，保证了面板的运行安全。

3里墩水库大坝裂缝产生分析与处理案例

3.1裂缝产生的原因。大坝建在超深厚的软土层上，淤泥层厚大，且坝体相对较高。随着坝体升高，由于地基排水固结产生不均匀沉降，大坝两岸地基的沉降差也随之增大，由此导致轴向拉应变超过了土体的极限拉应变，因而产生横向裂缝。

3.2裂缝的处理方法。（1）裂缝处理按《碾压式土石坝施工技术规范》（SDJ213-83）中接缝处理的有关规定进行。（2）开挖前向裂缝中灌石灰水，灌后进行局部挖探坑查看裂缝沿伸情况。实际情况表明裂缝基本垂直，两岸裂缝深度均达3m。（3）根据防渗要求，粘土区域各级平台处理深度为1/6水头厚度，此深度下部分裂缝宽度仍>1cm，其下铺垫复合土工膜作防渗处理。风化坡积土部位因设计无防渗要求，开挖1m后原土覆盖并碾压密实。（4）裂缝开挖到位后，上下游挖槽锚固土工膜，复合土工膜性能及焊接质量应符合规范要求。

3.3建议及总结。软粘土地基上建坝，地基沉降量大，沉降差也大，坝体难免出现裂缝，并且会威胁到大坝安全，故建议设计规范考虑防裂设计问题，同时设计单位和施工单位对此应予以足够重视，尽可能做到事前控制。施工方面：严格掌握填筑程序及质量标准。施工方法应尽可能使沉降差最小，同时保证土方碾压后的干容重达到设计要求。

4观音阁水库大坝裂缝处理案例

4.1裂缝成因、对坝体的影响及处理原则。根据实际施工情况，初步分析产生裂缝的主要原因有以下几点：（1）混凝土浇筑温度偏高，坝体上下层的内表温差过大；（2）坝址地处寒冷地区，气温年度变幅大，混凝土表面越冬保护标准偏低，造成越冬层面强度薄弱。经对上游面233.25m高程裂缝的稳定性分析表明：该条裂缝即使不处理，其稳定安全系数已达1.87，已足够安全。坝体层间稼定性校算结果表明：该裂缝若不处理，其安全系数为4.46，坝体稳定完全满足要求。因此裂缝处理的主要着眼点应放在防渗上。根据观音阁水库混凝土坝上游233.25m高程水平裂缝的实际情况及计算分析结果，裂缝处理应遵循以下原则：（1）由于233.25m高程水平裂缝长期处于水下，因此，裂缝处理方案必须能够适应长期水下环境；（2）通过观音阁水库水文资料及水库调度运用原则分析，观音阁水库只有在极特殊干早年份，库水位才能降低到233.25m高程以下，而且维持时间估计只有两个月左右。因此，选择的处理方案必须保证能在两个月内完成；（3）根据裂缝的成因分析，裂缝应按“活缝”处理；（4）鉴于裂缝不会危及坝体稳定，所以处理的主要着眼点应为防渗。（5）方案应力求技术上可靠、方法上简单、经济上合理。

4.2裂缝处理方案。根据试验结果，最终选定裂缝处理方案为锚固方案，这种处理方案的优点如下：施工速度快、适应变形性能良好、耐老化性、杭渗性及低沮下的工作性能较好，能满足防渗要示、安全度较高。

5案例分析总结

各个方案具有自己的特色，我国目前在建或拟建的大型碾压混凝土大坝非常多，在设计与施工阶段，宜将左右岸大斜层施工方法作用首选方案，尤其是河床较宽、坝轴线较长的碾压混凝土大坝，以便充分发挥碾压混凝土筑坝技术的优势。本文探讨了多种方案，希望为因地制宜建设大坝提供参考。

参考文献

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[2]王利民，赵华增.钢筋混凝土纤维强化塑料复合梁的弯曲失效线弹性断裂力学模型[J].山东理工大学学报（自然科学版），2004（5）.