第３６卷第６期 ２０ １ ７年１ ２月 四川水力发电 Ｖｏ１．３６．Ｎｏ．６ Ｄｅｅ．，２ ０ １ ７ Ｓｉｃｈｕａｎ Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ 混凝土面板裂缝成因分析及处理 张运花， 雷 杨 （中国水电顾问集团华东勘测设计研究院有限公司，浙江杭州摘３１１１２２） 要：某水库面板混凝土于２０１４年３月５ Ｅｔ浇筑完成，２０１７年３月发现混凝土面板表面出现数条顺坡向裂缝。监测数据 分析和有限元计算结果均表明，温度应力是导致出现顺坡向裂缝的直接原因，同时混凝土干缩加重了面板裂缝的产生与发 展。未来３年水库水位仍将维持在６０ｍ高程以内运行，水上部分面板将经受冬季严寒低温天、昼夜温差、冬春季寒潮袭击， 面板温度应力仍可能超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。为此，除对现有裂缝进行处理外，有必要对水位以上面板进行保温 措施，避免或减少面板裂缝进一步产生和发展。 关键词：混凝土面板堆石坝；面板裂缝；成因分析；处理措施 中图分类号：Ｐ３４３．３；ＴＶ６４２；ＴＶ６９８．２＋３１ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１－２１８４（２０１７）０６－０１００－０３ １工程概况 面板表面出现数条顺坡向裂缝。４月１０ Ｅｔ一４月 ３０日对面板发育的裂缝的深度和宽度进行声波 检测，并对混凝土进行取芯，了解混凝土与挤压边 墙接触情况。 某水库工程任务以城市应急备用和抗咸供水 为主、结合防洪和改善水环境等综合利用，并作为 千岛湖引水工程的重要组成部分。工程主要由混 凝土面板堆石坝、泄洪兼导流洞、输水隧洞、消力 池等建筑物组成。 水库大坝为混凝土面板堆石坝，坝顶高程７４ ｍ，防浪墙顶高程７５．２ ｍ，坝基趾板最低高程３４ ｍ，相应最大坝高４０ ｉｎ，坝顶长度２３０ ｍ，宽８ ｍ。 上游侧坡比为１：１．４，下游侧坡比为１：１．６。下游 坡面覆土绿化，覆土坡度为１：４。坝体填筑材料 自上游向下游依次分为垫层区（水平宽２ ｍ）、过 渡层区（水平宽３ ｍ）、主堆石区及次堆石区。 根据现场检测条件，累计布置５５处检测断 面，量测裂缝宽度、深度等，并在７号、９号、１１号、 ｌ４号、１６号面板钻孔取芯，每个面板钻取３个芯 样，共１５个芯样。检测成果如下： （１）水库面板共２１块，１号～６号、８号、１０ 号、１８号、２０号、２ｌ号，共１１面板本次检查未发 育裂缝；其他１０块面板共发育裂缝３０条，７号、９ 号、１１号、１２号、１３号、１４号、１５号、１６号、１７号， 面板厚度取为４０ ｃｍ，沿高程自上而下等厚 度设置。面板设垂直缝，间距为１２ ｍ，缝内设两 道止水。面板与趾板连接处设周边缝，缝内设铜 ９块面板发育１２条顺坡向裂缝，其中１２号、１４号 各发育２条顺坡向裂缝；水平向裂缝１８条。顺坡 向裂缝长度范围为７．７～２７ ｍ，水平向水平向裂 缝长度范围为２．２～１２．６ ｍ。顺坡向裂缝宽度为 ０．０９～０．６ ｍｍ，各测点深度为７～４０ ｃｍ，深度范 片及ＳＲ两道止水。面板混凝土强度等级为Ｃ２５， 抗渗标号为Ｗ８，抗冻标号为Ｆ１００。面板中部单 层双向配筋。在周边缝及垂直缝侧面设置抗挤压 钢筋（细钢筋），以提高面板边缘的抗挤压能力， 防止面板边缘局部挤压破坏。 ２裂缝的产生及检测成果 面板混凝土于２０１４年３月５日浇筑完成， 围为９—４０ ｅｍ；６条水平向裂缝宽度为０．１６～０． ３７ ｉｎｍ，深度为ｌ３～１８ ｃｍ。 （２）顺坡向裂缝位置多发育于面板中间部 位，１３＃面板一条顺坡向裂缝延伸到现水面（现水 面高程５７．７ １ＴＩ）以下，其余顺坡向裂缝延伸到现 水面高程６０ １ＴＩ附近渐灭。 ２０１４年４月５日对面板表面检查，发现混凝土表 面出现裂缝，经检测均为表面裂缝，未见贯穿性裂 （３）各条顺坡向裂缝缝宽、深度由高高程向 低高程逐渐变窄、变浅；除１５号面板顺坡向裂缝 未贯穿外，其余各面板顺坡向裂缝均有贯穿。 缝。２０１７年３月６日现场巡视检查发现混凝土 收稿Ｅｔ期：２０１７—１２－０１ 皿Ｓｉｃｈｕａｎ Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ 张运花等：混凝土面板裂缝成因分析及处理 ２０１７年第６期 （４）７｝≠面板ＺＫ７—２和ｌ １号面板ＺＫ１ １—２钻 孔中混凝土面板和挤压边墙存在脱空，分析认为 主要原因为面板混凝土局部振捣不密实所致，与 面板变形、坝体变形无关；其余钻孑Ｌ混凝土面板和 挤压边墙接触良好，既未胶结，也未见明显脱空。 面板总体面貌见图ｌ，面板裂缝总体情况见 图２。 ３面板裂缝成因分析 一般认为，根据面板产生裂缝的原冈不同可将 图１面板总体面貌 －．． 面板裂缝分为结构性裂缝和非结构性裂缝两类。 】Ｄ Ｚ４ ＯＱ ２ ．３０ ４ｊＯ防浪墙顶高程 ７ ｎ坝￣ｅ ｖ７４＼／，．７７４ ｎ ３Ｑ Ｚ生 罔２ 面板布置不意陶 根据对实测资料（气温、库水位、大坝各监测 仪器伴测温度、大坝变形、面板应力应变）及非正 常工况下大坝应力应变计算成果进行分析，综合 结构应力和温度应力、｝昆凝土干缩应力对面板裂 （２）Ⅱ类裂缝：缝宽０．２ ｍｉｌｌ＜６≤０．５ ｍｍ裂 缝且不贯穿，或缝宽６≤０．２ ｍｍ且为贯穿缝； （３）Ｉｌｌ类裂缝：缝宽６Ｉ＞０．５ ｔｏｎｉ裂缝，或缝宽 ６＞／０．２ ＩｎｌｌｌⅡ为贯穿缝。 缝的影响，裂缝成因总结如下：自２０１４年４月面 针对水庠混凝土面板裂缝发育现状，为确保 板浇筑至今，水库未能正常蓄水，６０ Ｉｌｌ高程以上 面板一直暴露在自然环境中，在某次寒潮来袭或 者冬季持续低温的天气条件下，受到的温度拉应 面板补强结构能与原坝体面板、趾板防渗系统 形成安全、可靠、封闭的防渗体系，满足大坝正 常运行的原则，同时方便施］二以确保工期，根据 力超过了抗拉强度，温度应力最大值为坝轴线方 “多道没防、复合防水、堵防结合、综合治理”的 向且发生在单块面板中间，所以最先在每块面板 中间位置产生了顺坡向裂缝；另外，６０ ｎ，ｌ高程以 上面板一直处于水上，表面水分蒸发快于内部，表 面发生干缩变形，表面收缩应力加重了面板裂缝 产生与发展。 原则，考虑到ＳＲ塑性填料＋ＳＲ防渗保护盖片 方案，保证牢高、施Ｔ也较简便，阙此推荐ＳＲ塑 性填料＋ＳＲ防渗保护盖片方案作为本次针对 Ⅱ类、Ⅲ类裂缝处理方案。 ４．２ 处理万法 综上所述，水库河床部位面板出现的顺坡向 裂缝的产生与结构受力无直接关系；温度应力是 导致面板产生裂缝的直接原因，混凝土干缩加重 了裂缝的产生与发展。 ４面板裂缝处理 ４．１ 裂缝分类 Ａ接采用裂缝表面遮盖封闭处理措施，ＳＲ塑 性填料贴 裂缝表面，塑性填料缝顶用防渗保护 盖片密封防渗保护盖片、 ４．３ 处理措施 打磨清理缝面一刷底胶一ＳＲ材料找平一ＳＲ 防渗保护盖片粘贴一表面锚同。 ４．４处理主要步骤 （１）Ｉ类裂缝（浅层裂缝）：缝宽６≤０．２ ｎｌｎｌ 且不贯穿； （１）清理缝面：对裂缝的表面进行打瞎清理， Ｓｉｅｈｕａｎ ＷａｔｅｒＰｏｗｅｒ皿 第３６卷总第１９５期 四川水力发电 ２０１７年ｌ２月 清理宽度为裂缝两侧各１０ｅｒａ，将局部不平整的混 凝土表面打磨平整，要求清理后表面无浮尘、无杂 质； （２）刷底胶：在干净干燥的缝槽上均匀刷涂 第一道ＳＲ底胶，底胶涂刷宽度应至固定角钢处； 底胶干燥后（１小时以上），刷第二道ＳＲ底胶；待 底胶表干（约０．５小时），即可进行ＳＲ施工；若底 胶过分干燥时（不粘手），需要重新补刷底胶； （３）ＳＲ材料找平：待ＳＲ底胶表干后，将ＳＲ 材料搓成小条并揿捏成厚１０ ｍｍ左右薄饼状，在 混凝土接缝面上，从缝中间向两边揿贴５ ｍｍ～１０ ｍｍ厚ＳＲ材料找平层到ＳＲ盖片宽度，然后堆填 出设计规定的ＳＲ材料形状，并使表面平滑； （４）ＳＲ防渗保护盖片粘贴：逐渐展开ＳＲ防 渗保护盖片，沿裂缝将ＳＲ防渗保护盖片粘贴在 ＳＲ材料找平层上，用力从盖片中部向两边赶尽空 气，使盖片与基面粘贴密实。对于需搭接的部位， 必须再用ＳＲ材料做找平层，而且搭接长度要大 于５ ｅｍ，搭接部位先刷ＳＲ底胶，再进行搭接粘 贴； （５）锚固：ＳＲ防渗保护盖片需用角钢锚固在 缝两侧混凝土上。 ６结论 （１）坝体、周边缝与垂直缝变形量值均较小， 在正常范围内；现场检查大坝各部位未发现异常； 面板混凝土取芯检测表明，混凝土面板和挤压边 墙接触良好，既未胶结，也未见明显脱空；面板可 自由伸缩，受下部挤压边墙约束不明显；坝址河床 宽阔、两岸岸坡较缓，河床部位面板一般受两侧岸 坡部位面板挤压，呈受压状态；对于本工程河床部 位面板出现的顺坡向裂缝，从结构受力角度分析， 无明显结构受力条件，因此，本次面板出现的顺坡 向裂缝的产生与结构受力无明显关系。 （２）监测成果反映水上部分面板温度变幅明 显大于水下部分，水上部分面板应力以拉应力为 主，水下部分以压应力为主；裂缝检测表明，顺坡 向裂缝主要发育于水上部分面板，裂缝基本延伸 至水面附近尖灭；温度应力估算表明，温差在１２ ℃时可产生４．４３ ＭＰａ的拉应力，面板即可能产生 裂缝，坝址温差在１２℃以上的天气时有发生。自 衄Ｓｉｃｈｕａｎ Ｗａｔｅｒ Ｐｏｗｅｒ ２０１４年４月面板混凝土浇筑完成后，水库一直未 能正常蓄水，６０．００ ｍ高程以上面板一直暴露在 自然环境之中，受环境温度影响显著，温度变幅 大，运行工况差，温度应力是导致出现顺坡向裂缝 的直接原因；另外混凝土干缩加重了面板裂缝的 产生与发展。 （３）大坝渗流量未见增大趋势，目前渗流量 约在１．２３【／ｓ，量值较小；坝基渗压各测点测值稳 定，未见异常；大坝变形正常；现场检查坝顶、上下 游坝坡均未发现异常。因此，目前面板出现的顺 坡向裂缝，尚不影响大坝安全。 ７建议 其一，未来３年水库水位仍将维持在６０ ｍ高 程以内运行，水上部分面板将经受冬季严寒低温 天、昼夜温差、冬春季寒潮袭击，面板温度应力仍 可能超过混凝土抗拉强度而产生裂缝。为此，除 对现有裂缝进行处理外，有必要对水位以上面板 进行保温措施，避免或减少面板裂缝进一步产生 和发展。其二，在水库正常蓄水前，水库放空，对 混凝土面板进行全面检查，对发现的裂缝等问题 再作处理。其三，增加裂缝开度监测。其四，完善 日常巡视检查工作，定期对大坝面板、坝顶、下游 坝坡等部位开展巡视检查。 参考文献： ［１］罗福海，张保军，夏界平．水布垭大坝施工期面板裂缝成 因分析及处理措施［Ｊ］．人民长江，２０１１，４２（１）：５０—５３． ［２］ 陈念水．公伯峡水电站面板堆石坝水位变动区面板裂缝成 因分析［Ｊ］．西北水电，２０１５，（６）：２３—２７ ［３］ 宋文晶，孙役，李亮，王云清．水布垭面板堆石坝第一期 面板裂缝成因分析及处理［Ｊ］．水力发电学报，２００８，２７ （３）：３３—３７ ［４］ 马君寿．混凝土面板堆石坝面板发生裂缝问题刍议［Ｊ］．大 坝与安全，１９９１，（２）：１—６ 作者简介： 张运花（１９８４－），女，山东菏泽人，毕业于大连理工大学水工结构 工程专业，工程师，中国电建华东勘测设计研究院有限公 司从事工程设计工作； 雷杨（１９８４一），女，四川巴中人，毕业于河海大学水文与水资源 专业，工程师，中国电建华东勘测设计研究院有限公司从 事工程管理． （责任编辑：卓政昌）
