1、1长江三峡水利枢纽A 标段大坝上游面混凝土表面裂缝处理摘 要：三峡工程标段大坝上游面表面裂缝， 经采取“缝 内灌浆、凿槽嵌缝、表面防护及扩大表面防护” 的综合方案进行处理，使建筑物结构满足设计要求。其非常安全的处理方案选择和详尽的施工工艺， 为其它工程裂缝处理方案选择 提供可参考价值。关键词：混凝土裂缝；灌浆处理；防护和保护 1 概况三峡二期工程左岸厂房坝段A 标段，包括左岸非溢流坝段 12 号18 号坝段和左岸厂房坝段 1 号10 号坝段(含安 坝段) ，沿坝轴线方向长 561.3m，其中左非每坝段宽20m，左厂坝段分实体坝段（宽 13.3 m）和钢管坝段（宽 25 m） ，每坝段之间设一条
2、横缝。标段内最大坝高 150m，最大坝底宽度 118m。标段内共有 10 个电站进水口，孔口尺寸9.2m13.2m，10 条直径 12.4m 的引水压力钢管，3 条排沙管底孔，孔口尺寸5.0m7.8m，3 条直径 5.0m 的排沙钢管。标段内混凝土方量 300.64 万 m3。A 标段自 1997 年 12 月 11 日左厂 2-1 甲第一块混凝土浇筑至 2002 年 9 月 28 日，除坝顶栏杆等小结构外，主体工程全部到达坝顶 185m 高程。期间最高完成年浇筑 103.8万 m3 混凝土，按照招标文件技术要求每年低温季节对未达到稳定温度的混凝土进行中、后期冷却和表面保温。2001 年底，上
3、游围堰破堰进水验收，要求对上游坝面相应高程以下进行详细检查，在上游坝面发现裂缝 19 条，2002 年 135m 蓄水验收，2003 年 2 月再次对所有上游坝面进行详细检查，原先已发现裂缝并处理的裂缝没有扩展，但由于受该低温季节影响，在其它部位发现较多裂缝共 44 条。比同类工程裂缝控制标准每万方混凝土危害性裂缝 16 条，三峡工程每万方混凝土危害性裂缝控制标准在 0.5 条以内，虽然裂缝条数控制在（实际每万方混凝土危害性裂缝 0.21 条）标准之内，且均为表面浅层裂缝，但是仍然引起参建各方的高度重视。2 裂缝产状描述、分类及原因分析2.1 裂缝产状描述、分类2从裂缝产状来看，裂缝宽度大多在
4、 0.11mm 以内，个别缝最大缝宽 11.5mm 之间，缝深检查在 2.5m 以内，均属于表面浅层裂缝，尚未破坏坝体结构整体性，在经过必要的灌浆和表面防渗处理后，对大坝整体受力条件和应力状况影响不大。但裂缝长时间受水的压力和侵蚀会使水工混凝土建筑物产生渗水、降低耐久性，甚至危及建筑物的整体性和稳定性。2.2 裂缝成因分析从迎水面砼裂缝产状来看，左厂坝段主要是顺水流方向的垂直裂缝，水平层间缝只有一条，大多数裂缝出现的位置均在钢管坝段（宽 25m）中间部位；左非坝段水平裂缝居多，垂直裂缝较少。上述出现裂缝的部位分布极有规律，初步分析可能与坝体结构有关。二是裂缝发生的时间在坝体纵横缝灌浆完成后并经
5、历一个夏天后的秋、冬季节。从坝体温度条件分析，进行接缝灌浆时，坝体混凝土达到稳定温度（指蓄水后的稳定温度） ，但在施工期经过夏季后，坝体混凝土温度可能回升，经实际闷温检查坝体混凝土温度在 1820之间，回升 35。如果不再保温，至秋冬季节气温下降，尤其是气温骤降，加大了内外温差和表面温度梯度，对坝体防裂十分不利。初步分析认为，上游面混凝土表面裂缝产生的原因是诸多不利因素叠加综合影响所造成。坝体纵横缝灌浆完成后，没有继续进行坝面保温，在多次受低温季节较大的气温骤降后，造成混凝土内外温差和表面温度梯度过大，是产生裂缝的主要原因，另外坝体横缝灌浆约束了坝体自由收缩，也增加了上游坝面的附加拉应力。 3
6、 裂缝处理设计 3.1 裂缝处理方案选择裂缝处理以防渗为主要目的，并兼顾恢复坝体整体性要求，经过调研、试验和多种方案研究比较并借鉴类似问题的处理经验，确定上游坝面裂缝采用“缝内灌浆、凿槽嵌缝、表面防护及扩大表面防护等”综合处理方案，制定了详细的施工工序、方法、工艺要求和质量控制标准。该处理方案经过国内有关专家咨询和业主组织审查，已经得到落实和并同意实施。下图为上游面裂缝处理方案示意图。33502 7 1 50350 7 1 4 26涂 150裂 缝 处 理 示 意 图裂 缝氯 丁 橡 胶 片 （ 厚 3 ） .裂 缝 长 度 6 的 裂 缝 ， 防 渗 盖 片 宽 50 。说 明 ：灌 注 环
7、 氧 浆 材3 板 角 钢 压 条 （ 7 4） 间 距 根 据 实 酌 定 。1图 中 单 位 ： 尺 寸 以 厘 米 计 。 板 （ 厚 ） 防 渗 盖 片 （ 厚 ）4 厚 氯 丁 橡 胶竖 向 间 距 . 缝 2螺 栓横 缝横3.2 裂缝处理主要材料选择3.2.1 缝内灌浆材料选用低粘度环氧类灌浆材料 LPL。其特点和优点：高弹性模量：粘结界面处应力有效转移。高热变温度（HDT）：即使高的环境温度下抗徐变。低粘度：即使小于 0.1mm 的细微裂缝也能有效灌渗。可工作时间长：有充裕时间进行更深更复杂的灌渗。比例予包装：避免配置误差。固化发展快：使修补区域迅速发挥作用。性能参数（7 天养护
8、后）：抗拉强度12MPa；抗压强度 50MPa；抗折强度 30MPa；粘结强度混凝土抗拉强度。主要特征见表 2： 表 2 浆材主要特征表项目 A 组分 B 组分状态 稀状液体 稀状液体颜色 无色 琥珀色4配置比例组分（体积比） 1.35 1比重（混合后） 1.051.09Kg/cm3黏度（25时） 350cps热变温度 60最低施工温度 5可工作时间（1 升配）27时 2 小时养护时间（ASTM D695）天 7 天3.2.2 凿槽嵌缝、表面防护材料：选用 SR2 塑性止水配套材料， 缝面防护材料选用氯丁橡胶片，宽 4060cm，厚 3mm。SR2 塑性止水配套材料特点：具有独特的高塑性；产品
9、耐高温、耐低温及耐老化性能优异；冷施工操作简便；与混凝土等多种材料均有良好的粘结力。SR2 主要性能指标见表 3。表 3 SR 2性能指标项目 测试条件 SR-2 SR-310 850 1000-20 350 400-40 200断裂伸长率（% ）-50 200耐热性 45倾角，80，5hr 流淌值（mm）4 4抗渗性 5mm 厚，48hr 不渗透水压（MPa）2.0 2.0施工度 25，锥入度值（mm） 915 915比重 称量法 1.5 1.55施工方法 冷施工 冷施工4 主要施工简况 4.1 施工时段裂缝灌浆按设计要求宜在每年 12 月次年 2 月间进行，此时段裂缝张开度最大，浆液可最大
10、限度地充填缝面。裂缝灌浆必须在 3 月底之前完成。IIA 标段上游面裂缝灌浆在 3 月底之前完成，其余处理工作于 2003 年 4 月 25 日全部完成。4.2 裂缝处理施工过程4.2.1 坝面裂缝处理程序裂缝处理程序：排架搭设裂缝检查、描述缝面清理灌浆嘴（孔）施工封缝试气检查LPL 化学灌浆“U”型凿槽坝面修整（磨平干燥）嵌填 SR2止水材料粘贴橡胶片粘贴 SR2防渗盖片PVC 板表面保护盖片两侧表面喷涂 KT1 防水材料完工验收4.2.2 裂缝处理各工序施工概况 裂缝检查与描述：分部位清洗大坝上游面后，会同业主、设计、监理一起对上游坝面裂缝情况进行仔细检查，对裂缝位置、形状、走向、缝长、缝
11、宽以及缝面是否渗水等进行描述，缝宽采用读数放大镜测读。对缝宽0.3mm 或缝长5m 的裂缝，除检查上述项目外，还进行缝深检查，缝深检查采用钻斜孔压风为主进行。 裂缝灌浆：首先清洗缝两侧，清洗干净后骑缝粘贴灌浆嘴，灌浆嘴间距 30cm 左右，然后采用 1438 环氧胶泥封缝，两天后试气检查封闭及灌浆嘴的串通情况，压风从底部开始向上逐孔进行，风压 0.2MPa0.3MPa，发现外漏返工处理。所有裂缝均采用 LPL（上海麦斯特公司生产的无溶剂环氧材料）灌注，灌浆设备采用LPL 浆材专用配套设备 CD15 自动稳压灌浆泵进行灌注，CD-15 型自动稳压灌浆泵是用于双组份环氧树脂化学灌浆的配套设备，其系
12、统工作原理是：将 A、B 两种组份分别适量储于供浆罐中，设备运行时，两种组份材料通过压缩空气送入 CD-15 配比箱内，并在配比箱内完成定量配比后，通过空气单向流动控制装置，由定量活塞泵压入混和器，充分完成混合后的 LPL 材料由输出端进入裂缝。灌浆压力控制在 0.4MPa，竖直缝自下而上逐孔灌注，6串通孔出浆后封闭，不再单独灌注。灌浆结束标准：不吸浆继续屏浆 30min 结束。每条缝灌浆均连续进行。 嵌填 SR2止水材料：裂缝灌浆完成 7 天后对裂缝进行凿槽，凿槽前依据裂缝走向进行 U 型槽槽线放样，凿成 5cm 深，8cm 宽的 U 型槽，冲洗干净并经验收合格。待槽干燥后开始嵌填 SR2胶
13、泥工艺，先在 U 型槽内均匀涂刷两道 SR2材料底胶，第一道底胶在常温下自然干燥 1 小时再涂刷第二道底胶，第二道底胶在常温下自然干燥半小时，用手触摸不沾手时进行嵌填 SR2止水材料作业。嵌填时将 SR2止水材料搓成细条，按“先里后外”的原则将 SR2止水材料分层填入槽内，用木榔头锤击密实，外表与砼表面平齐。嵌填完一段后在表面涂上一层 SR2底胶，并及时贴上隔离膜片，防止 SR2止水材料表面被污染。 粘贴橡胶片：采用中南橡胶厂生产的氯丁橡胶片（橡胶片宽 60cm，厚 3mm） ，裂缝区及上下端 1m 范围内粘贴。橡胶片粘贴施工前，先将橡胶片按需要尺寸形状裁好，将粘贴橡胶片位置的砼表面用钢丝刷、
14、砂纸等打磨。除去表面尘物，用洗涤剂溶液清洗粘贴面，再用水清洗并烤干粘贴面。粘贴施工时，先用毛刷蘸胶，在砼与橡胶片表面均匀涂刷，待第一遍的胶膜干至不粘手且略带粘性时，再涂第二遍胶，待第二遍的胶膜干至不粘手且略带粘性时，立即进行粘合，然后用橡胶锤敲压密实。 粘贴 SR2防渗盖片：粘贴作业前先进行基面清理。基面清理主要包括基面打毛、基面清洗、自然凉干或烘干。防渗盖片的粘贴要求基面尽可能平整，大的错台必须打磨平顺，局部孔洞、凹陷需用 SR2材料找平，以保证粘贴质量。同时，橡胶片和防渗盖片的粘贴必须在干燥的环境下进行。防渗盖片粘贴采用 SR2材料配套底胶，底胶的涂刷方法与嵌填 SR2材料时相同。粘贴时由
15、一端逐渐展开防渗盖片，一边撕掉保护纸，一边粘贴防渗盖片。盖片粘贴上去以后，用光滑的木棍用力从盖片中间向两边赶尽空气。然后用橡胶锤锤实防渗盖片，使盖片与基面粘贴密实。防渗盖片周边用50mm50mm 角钢封闭，各接缝、边缘要求用 SR2材料封缝，封缝质量要求平整密实，SR 2材料表面再用 HK961 腻子盖面，腻子要求涂刮均匀、厚薄适中。 PVC 板安装：防渗盖片采用 PVC 板保护。PVC 板规格尺寸 2m1m，一般横向摆放。PVC 板采用角钢压条固定，施工时预先按设计要求钻孔，后将 PVC 板紧贴坝面临时固定，穿过 PVC 板在坝面钻设锚栓。坝面垂直段锚栓孔内灌注 1438 锚固剂，牛腿反坡段
16、锚栓内灌注 HK982 锚固剂。 涂刷水泥基渗透结晶型防水材料 KT1：涂刷水泥基渗透结晶型防水材料 KT1 前，7需对砼表面进行处理，用高压水枪或钢丝刷清洗除去表面浮浆、油垢等至表面微毛，然后用水充分浸透基层砼，要求涂刷表面做到“毛、潮、净” 。KT1 涂刷要求做到均匀、无遗漏、无空白，涂层厚度按 1Kg/m2 耗量控制。待表面涂层厚度达足够硬度后（约 10 小时） ，进行洒水养护，保证涂层始终处于湿润状态。14 天以后养护结束。6 施工质量评价IIA 标段裂缝灌浆长度总计 366.3m，灌注 LPL 材料总计 114.13L 平均单耗约为 311.6 ml/m。裂缝灌浆完成后，进行钻孔取芯
17、检查 11 个孔，取芯长度 3050cm（喜利得钻，孔径 90mm） ，所有芯样显示，浆液充填饱满。说明选用的化学浆材渗透性、可灌性等较好，灌浆效果明显。裂缝处理以一个坝段为单元，由裂缝处理工作组负责完工验收和质量评定工作。单元工程质量经四方小组评定，全部满足设计要求。IIA 标段上游面裂缝处理已通过专家、业主、设计、监理等各方签字验收，并经过 135m 蓄水考验，满足设计要求。7 结束语大体积混凝土施工，裂缝产生无法避免，尽可能减少裂缝出现是质量控制的一个重要方面，出现裂缝采取怎样方案，各个工程不完全一样，三峡工程标段大坝砼上游面裂缝处理承建四方给予了高度重视，并采取了较为严密和安全的处理方
18、案，裂缝经过处理以后，已经受了上游 135m 蓄水的考验，进水后基础廊道上游壁无渗水和“出汗”现象，从所埋设的仪器监测结果来看，裂缝呈闭合状态。中国工程院副院长、两院院士潘家铮对大坝砼上游面裂缝的处理措施发表了自己的看法，他认为三峡工程裂缝的处理措施非常安全，甚至超过了设计要求，但三峡工程这么重要，为了加大安全系数，可以把工作做得更充分一点。大坝砼上游面出现裂缝，由于各个工程质量要求不同采取的处理方案也不尽相同，但三峡工程上游面裂缝采取的非常安全的处理措施可以为其它工程的裂缝处理提供较为详尽的参考资料，在选择裂缝处理方案时，根据工程的质量要求而择优选用。（作者：许常玉 青云公司质 量办副主任 1964 年生 工程师 赵志芳 青云公司质量办 1965 年生 工程师 邮编：443133）
