大坝坝体砼裂缝处理化学灌浆.docx

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大坝坝体砼裂缝处理化学灌浆

大坝坝体砼裂缝处理化学灌浆

1、大坝混凝土裂缝简述

2006年10月25日大坝4#坝段EL223m~EL224m仓基础垫层混凝土浇筑完成后，首次发现4#坝段EL224m出现裂缝，该裂缝于2006年11月08日处理完成后，接着2006年11月27日大坝碾压混凝土7#~9#坝段EL223m~244m仓施工时发现10#坝段左侧面EL244~EL250.9出现裂缝，截止2007年10月15日，大坝混凝土共出现裂缝54条，按裂缝类型分：

混凝土表层龟裂和Ⅰ类裂缝共27条，Ⅱ类裂缝20条，Ⅲ类裂缝4条，Ⅳ类裂缝3条；按混凝土种类分：

常态混凝土出现32条（闸墩裂缝较多，呈一定规律性），泵送混凝土11条，碾压混凝土11条；按仓面混凝土升层高度分：

0.3~1m垫层出现裂缝有2条，2.0m浇筑升层出现裂缝有3条，3.0m浇筑升层出现裂缝有13条，4.5m浇筑升层出现裂缝有33条，6.0m浇筑升层出现裂缝有3条；按裂缝出现的坝段分：

4#坝段4条、5#坝段4条、6#坝段6条、7#坝段5条、8#坝段6条、9#坝段3条、10#坝段17条，11#坝段2条，12#坝段5条，13#坝段2条。

基础垫层混凝土裂缝

4#坝段EL224m基础垫层混凝土裂缝成因主要是在基础强约束区处理地质缺陷混凝土厚度不均所引起的。

12#坝段0.3m厚垫层混凝土是浇筑泵送混凝土，单位水泥用量大，水化热较高，故形成了较集中的表层混凝土龟裂。

碾压混凝土裂缝

由于前期碾压混凝土施工过程中，冷却水管出现损坏、堵塞、被盗等原因，造成水管畅通率低，初期和中期通水效果差，导致大坝内部温度长期居高不下，进入低温季节后，由于保温工作做得不及时，混凝土内外温差过大从而形成温度裂缝。

彭水水电站大坝原招标文件中规定碾压混凝土夏季不进行施工，但由于工期需要，依据“彭水监[2006]第053号文”《关于加强夏季混凝土施工温控要求的通知》要求，对夏季混凝土施工采取了行之有效的措施，尤其是对混凝土拌合、混凝土施工运输、混凝土入仓温度、混凝土浇筑温度、混凝土养护等工作做了特殊安排和要求。

2006年11月27日碾压混凝土7#~9#坝段EL223m~244m仓正在施工时发现10#坝段左侧面出现裂缝，该裂缝成因主要是7#~9#坝段和10#坝段高差达28m，并且当时气温骤降，加之10#坝段左侧面保温工作迟缓等原因造成。

闸墩混凝土裂缝

闸墩混凝土主要采用常态混凝土和泵送混凝土浇筑，常态混凝土出现裂缝32条（闸墩裂缝较多，主要是在闸墩中间顺水流方向呈一定规律性），泵送混凝土11条，经初步分析裂缝成因之一是闸墩混凝土内部初始温度较高，特别是泵送砼（砼标号高，单位水泥用量多，水化热产生的温度较高），最高温度达61.3℃；溢流面高程至EL274m段闸墩混凝土全部变更为C40砼后胶凝材料用量增大，混凝土温升大。

经过计算比较分析，上闸墩混凝土自溢流面至EL274m均采用C40砼（二、三级配、泵送砼），水泥用量分别为316kg、288kg、355kg，水泥水化热温升达到30~36℃。

大坝闸墩混凝土浇筑时主要由右岸混凝土拌和系统2#、3#楼供料，其中2#楼有骨料预冷和二次风冷，3#楼只有骨料预冷，加之3月下旬气温突然升高又未开始生产预冷混凝土，出机口温度稍有偏高。

闸墩初期通水情况，大坝EL254m~EL265m冷却水管引入EL255.4m廊道内，共埋设冷却水管77组，实际通水共有69组，通水率89.6%；大坝EL265m以上冷却水管从闸墩侧面或下游引出，共埋设冷却水管256组，实际通水共有252组，通水率98.4%，冷却水管大部分是在混凝土浇筑后即开始进行初期通水冷却，初期通水30天后，检查进水温度与出水温度相差1~2℃，自2007年06月08日，开始通混合水，进水温度为14℃~15℃，出水温度为18℃~19℃。

根据坝体所埋设的温度计变化情况，温度较高部位混凝土通水30天后，相应部位大多数温度下降了20%~28%。

裂缝处理

对于各个坝段出现的裂缝，按照长江委设计文件《彭水电站混凝土质量检查及缺陷处理技术要求》相关条款规定及西北院监理中心的相关批复文件进行处理，发现一条及时处理一条，处理后满足要求。

裂缝检查项目主要有裂缝位置、形状、走向、缝长、缝宽、缝深及缝面是否漏水等，对于缝宽≥0.3mm或缝长≥5m的裂缝，还进行缝深检查，缝深检查采用钻斜孔压风为主进行，必要时增加了孔内摄像和声波法检查。

进行化学灌浆裂缝处理

按照混凝土裂缝处理的原则，Ⅲ类裂缝采用化学灌浆+凿槽嵌缝+沿裂缝铺设骑缝钢筋（Ф28-Ф36，L=4.5m-6.0m）限裂。

Ⅳ类裂缝都是按照设计相关文件进行了处理，大坝工程所使用的化学灌浆材料为HK-G-2、HK-G-3环氧材料（B组份CH固化剂）和LPL注射树脂材料；灌浆孔、排气孔的布置一般原则是沿缝两侧单排（双排）梅花型深孔、浅孔交替布置，钻孔角度一般为45~60°。

Ⅲ类、Ⅳ类进行化学灌浆，详见下表

进行化学灌浆的裂缝统计表

序号

坝段

桩号

高程

砼种类

缝数

裂缝类型

处理方式

1

8#

X+24.3~42.3

EL260.5m

C25C40

1

Ⅲ类

预埋化学灌浆管+铺骑缝钢筋

2

13#

X+61.32

EL242.5m

C25

1

Ⅳ类

深孔化学灌浆+嵌缝+铺骑缝钢筋

3

10#

X+35.23

EL251m

C40C30

1

Ⅲ类

化学灌浆+嵌缝+铺骑缝钢筋

4

10#

X+15.62

EL251m

RccC15

C20

1

Ⅳ类

化学灌浆+嵌缝+铺骑缝钢筋

5

10#

X+58.61

EL247.9m

RccC15

C20

1

Ⅳ类

深孔化学灌浆+嵌缝+铺骑缝钢筋

6

12#

X+33.53-X+42.2

EL245m

C40C30

1

Ⅲ类

化学灌浆+嵌缝+铺骑缝钢筋

7

12#

X+8.38~47.7

EL265m

C40C25

1

Ⅱ、Ⅲ类

预埋化学灌浆管+铺骑缝钢筋

∑

–

–

–

–

–

–

10#坝段裂缝处理

10#~13#坝段EL248m~EL251m碾压混凝土仓于2006年10月22日21时35分~2006年10月25日16时20分浇筑。

2006年11月27日仓面准备时发现了10#坝段有7条裂缝L1~L7，依据补充设计文件“（2006）长彭设枢坝字第07-006号”要求，分别对L2、L7裂缝及X+58.61、EL247.9m层面裂缝进行了处理。

具体处理如下：

⑴L2（左侧面）和L7裂缝位于X+15.62、Y+17.79~Y+38.19，L7裂缝长20.4m，左侧面L2裂缝延伸2.76m。

裂缝产状及化学灌浆孔、检查孔、声波测试孔布置情况见图2-2。

EL251层面布置声波测试孔2组共4个（1组2个），孔径Φ76，单个孔深5.0m，从波速在混凝土块体的分布变化情况判定两个受测部位处裂缝深度为1.4m；裂缝检查孔2个，孔径Φ60，孔深分别为4.5m和5.0m，布置化学灌浆孔20个，孔径Φ60，孔深分别为1.0m和3.3m，倾角45度；布置排气孔54个，孔径Φ20，孔深0.4m，倾角45度。

左侧面EL248.14~EL251、X+15.62布置灌浆孔10个，孔径Φ20，孔深0.4m。

对缝面凿槽7cm×5cm（宽×深），采用预缩砂浆嵌缝，预缩砂浆配合比见下表

预缩砂浆配合比（单位：

Kg）

中热水泥42.5

砂（砂率100%）

减水剂（Tm-ⅢC）

水

水胶比

备注

40

88

0.24

15.2

0.38:

1

用水量

242Kg/m2

40.0

88.0

1.701

14.0

排气管、灌浆管采用Φ20橡胶管埋设，灌浆孔堵塞段、声波孔均采用预缩砂浆回填，灌浆孔孔口采用堵漏王密封。

通气检查，灌浆孔和排气孔采用0.2Mpa风压进行试气检查，其检查目的：

①管子埋设畅通情况；②孔与孔之间的连通情况，检查结果进浆管路与排气管路通畅。

灌浆材料为LPL和HK-G-2，灌浆设备为手摇泵，灌浆压力为0.3Mpa~0.4Mpa，灌浆结束标准以不吸浆为原则，在吸浆率小于0.01L/min，再继续灌注20分钟。

X+15.62、Y+17.79~Y+38.19处裂缝产状及化学灌浆孔、检查孔、声波测试孔布置图

灌浆情况，①左侧面EL248.14m~EL251m、X+15.62布置10个灌浆孔，孔与孔之间的串通性较好，纯灌时间为7:

22（h:

min），共耗浆材LPL量为46.42Kg，纯灌量为45.77Kg。

②EL251m层面布置孔深1.0m、孔径Φ60的灌浆孔10个，倾角45度；布置孔深3.3m、孔径Φ60的灌浆孔10个，倾角45度；布置裂缝检查孔2个，孔径Φ60，孔深分别为4.5m和5.0m；布置排气孔54个，孔径Φ20，孔深0.4m。

灌浆孔与排气孔串通情况较好，54个排气孔中有39个与灌浆孔串通，纯灌时间为44:

52（h:

min），共耗浆材HK-G-2量为698.92Kg，纯灌量为645.35Kg。

具体灌浆成果统计见下表2-6。

表2-610#坝段混凝土裂缝灌浆成果单孔统计表

裂缝编号：

L2、L7裂缝部位：

EL248.14~EL251、X+15.62施工时间：

2007年1月

孔号

孔径

（mm）

孔深

（mm）

灌浆

材料

灌浆时间

（年月日）

纯灌时间

（h:

min）

灌浆压力

（MPa）

灌入总量（L）

管孔占浆（L）

缝面纯灌（L）

备注

侧1#

20

40

LPL

07.1.12

0:

28

0.1-0.3

3.49

0.52

2.97

与2#3#4#串通

侧3#

20

40

LPL

07.1.12

5:

14

0.2-0.3

34.38

0

34.38

有漏浆、已处理

侧5#

20

40

LPL

07.1.12

0:

26

0.1-0.3

5.85

0.13

5.72

与6#、7#串通

侧6#

20

40

LPL

07.1.12

0:

57

0.1-0.3

2.66

0

2.66

与8#串通

侧8#

20

40

LPL

07.1.12

0:

17

0.35

0.04

0

0.04

–

A1

60

330

HK-G-2

1.20-1.24

4:

04

0.3

71.68

6.1

65.58

与6#9#-11#B2串通

B1

60

100

LPL

1.20-1.24

0:

17

0.3

3.85

1.77

2.08

与1#-5#串通

B2

60

100

LPL

07.1.20

2:

22

0.3

28.65

2.7

25.95

与9#-11#串通

A2

60

330

HK-G-2

07.1.24

0:

51

0.4

0

0

0

–

A3

60

330

HK-G-2

07.1.24

0:

48

0.3

4.84

2.6

2.24

–

A4

60

330

HK-G-2

1.24-26

3:

13

0.3

85.95

2.7

83.25

–

A5

60

330

HK-G-2

07.1.24

1:

32

0.3

38.7

2.7

36

–

A6

60

330

HK-G-2

07.1.29

2:

43

0.3

48.9

2.7

46.2

与30#32#-35#28#串通

A7

60

330

HK-G-2

07.1.29

2:

42

0.3

39.6

2.6

37

与40#41#A8串通

A8

60

330

HK-G-2

07.1.29

2:

02

0.3

37.6

2.6

35

与42#43#B6串通

A9

60

330

HK-G-2

07.1.29

1:

30

0.3

18.4

2.6

15.8

–

A10

60

330

HK-G-2

1.29-1.30

5:

29

0.3

103.1

2.7

100.4

–

A检1

60

450

HK-G-2

07.1.29

1:

23

0.3

19.2

2.7

16.5

–

A检1

60

500

HK-G-2

07.1.29

0:

02

0.3

0

0

0

–

B3

60

100

HK-G-2

07.1.26

1:

37

0.3

9.75

2.1

7.65

与13#-17#串通

B4

60

100

HK-G-2

07.1.26

1:

54

0.3

18.6

2.7

15.9

与19#-23#串通

B5

60

100

HK-G-2

07.1.29

1:

31

0.3

20.6

2.7

17.9

与36#-39#串通

B6

60

100

HK-G-2

07.1.29

1:

05

0.3

19.5

2.7

16.8

–

B7

60

100

HK-G-2

07.1.29

0:

15

0.3

8.3

2.8

5.7

–

B8

60

100

HK-G-2

07.1.29

0:

05

0.3

0.6

0.6

0

–

B9

60

100

HK-G-2

1.29-1.30

7:

27

0.3

78.1

2.7

75.4

与45#47#48#串通

B10

60

100

HK-G-2

07.1.30

2:

31

0.3

55.3

2.8

52.5

与54#串通

∑

–

–

–

–

52.14

–

–

灌浆成果分析：

该裂缝共布置灌浆孔32个，排气孔54个，共耗灌浆材料LPL和HK-G-2为745.34Kg，纯灌量为691.12Kg，布置排气孔54个，有39个孔口出现返浆现象。

①从灌浆的灌入量来看，该裂缝已被化学灌浆材料充填。

②从布置54个排气孔有39个孔口返浆，排气孔返浆率达72.2%，特别是孔深3.3m灌浆孔，灌浆时排气孔有23个孔孔口返浆，说明浆液扩散良好。

③化学灌浆结束后，布置了骑缝检查孔2个，孔深2m，孔径Φ219，从芯样外观来看，裂缝缝面全部被化学材料充填密实。

④检查芯样的平均抗压强度达23.5Mpa，平均粘劈强度达3.39Mpa，浆液的粘劈强度较好，具体试验成果见表2-7。

结论：

L2（左侧面）裂缝和L7裂缝纯灌时间为52:

14（h:

min），纯灌浆量为691.12Kg，排气孔返浆情况较好，灌浆后检查芯样可见裂缝被化学材料充填。

经业主、设计及监理现场芯样分析确认灌浆效果较好，检查芯样抗压平均强度达23.5Mpa，平均粘劈强度达3.39Mpa，

缝面胶结情况较好。

经资料分析，芯样试验、裂缝处理符合要求，处理效果明显，达到了预期目的。

灌浆检查结束后，现场沿裂缝铺设双向限裂钢筋Φ28＠200的1988.03Kg，Φ36＠200的3523.6Kg。

⑵10#坝段X+35.23、Y+26.05~Y+31.55、EL251层面裂缝缝长6.93m，缝宽为0.1mm~0.3mm，根据A-H特征点布置了6个检查孔，孔径Φ42、孔深1.8m~4.2m，倾角50度，检查孔后期作为灌浆孔使用；布置了11个排气孔，孔径Φ20、孔深0.58m，倾角45度，（裂缝产状、排气孔及检查孔布置情况见图2-8）。

排气管、灌浆管采用Φ20橡胶管埋设，灌浆孔堵塞段采用预缩砂浆回填，灌浆孔孔口采用堵漏王密封，灌浆前进行压风通气检查，检查方式为将孔冲洗干净后，采用0.2Mpa风压进行，灌浆采用LPL灌浆材料（质量比A:

B=1.35:

1），设备为手摇泵，控制压力在0.3Mpa~0.4Mpa，吸浆率小于0.01L/min，再继续灌注20分钟。

表2-710#坝段EL251m层面化灌芯样试验成果表

灌浆情况，布置的6个灌浆孔，孔与孔之间的串通性较好，纯灌时间为17:

32（h:

min），共耗浆材LPL量为105.83Kg，纯灌量为103.95Kg。

报告日期：

2007年4月6日

检测部位

试验编号

抗压强度（MPa）

平均强度（MPa）

粘劈强度（MPa）

平均粘劈强度（MPa）

备注

L7裂缝

1

21.6

23.5

3.34

3.39

RccC15

C20

2

25.3

3.40

3

23.7

3.42

说明：

灌浆材料分别为HK-G-2、HK-G-3低粘度环氧，施工配合比A:

B=4:

1、A:

B=4:

2

注：

试验依据：

DL/T5112-2000、DL/T5150-2001

化学灌浆成果分析及结论。

①从灌浆的灌入量来看，该裂缝已被化学灌浆材料充填。

②布置11个排气孔有8个孔口返浆，排气孔返浆率达72.7%，说明浆液扩散良好。

该裂缝纯灌时间为17:

32（h:

min），纯灌浆量为103.95Kg，排气孔返浆情况较好。

③灌浆检查结束后，现场沿裂缝中心铺设Φ28＠200、L=4.5的骑缝钢筋565.11Kg，Φ20＠200L=5.0m的分布钢筋284.05Kg。

图2-8X+35.23、Y+26.05~Y+31.55处裂缝产状及化学灌浆孔、检查孔、声波测试孔布置图

⑶10#坝段X+59.18~X+58.61、Y+17.79~Y+35.54、EL247.9层面裂缝缝长17.75m，该缝为Ⅳ类裂缝，布置A系列检查孔（深层灌浆孔）9个，孔径Φ60，孔深4.0m，倾角60度，布置B系列检查孔（浅层灌浆孔）9个，孔径Φ60，孔深2.0m，倾角45度；沿缝两侧布置排气孔18个，孔径Φ20，孔深0.6m，倾角60度，孔距80cm~100cm，排距40cm，两排孔错开100cm；裂缝产状、灌浆孔及排气孔布置情况见图2-9。

布置声波测试孔4个，孔径Φ76，单个孔深5.0m，从测试结果看，两组测孔的最小波速均在4540m/s以上，判断为表层裂缝，波速分布曲线图见图2-10、2-11。

图2-9X+59.18~X+58.61、Y+17.79~Y+35.54处裂缝产状、灌浆孔、排气孔布置图

对缝面凿槽7cm×5cm（宽×深），采用预缩砂浆嵌缝回填，灌浆孔和排气孔采用0.2Mpa风压进行检查。

为保证灌浆效果深层灌浆孔堵塞段长在2m~2.5m，浅层灌浆孔堵塞段在0.8m~1.2m，灌浆孔堵塞段、声波孔及其他废孔均采用预缩砂浆回填，孔口采用堵漏王密封，灌浆材料为HK-G-2环氧材料，灌浆设备为手摇泵。

控制压力在0.3Mpa~0.4Mpa，吸浆率小于0.01L/min，再继续灌注20分钟。

灌浆情况，布置A系列、B系列灌浆孔共计18个，孔与孔之间的串通性较好，纯灌时间为41:

25（h:

min），共耗浆材量为645.22Kg，纯灌量为597.19Kg。

灌浆成果分析及结论，①从灌浆的灌入量来看，该裂缝已被化学灌浆材料充填。

②布置18个排气孔有14个孔口返浆，排气孔返浆率达77.8%，说明浆液扩散良好。

该裂缝纯灌时间为41:

25（h:

min），纯灌浆量为597.19Kg，排气孔返浆情况较好。

③布置骑缝检查孔1个，孔深2.8m，孔径Φ219，从芯样外观来看，浆液从孔口延伸值孔底，缝面全部被化学材料充填密实（裂缝芯样外观描述情况见表2-12），经资料分析，裂缝处理符合要求，处理效果明显，达到了预期目的。

④灌浆检查结束后，现场沿裂缝中心铺设Φ32＠200L=4.5m的骑缝钢筋3128.09Kg，Φ20＠300L=17.2m的分布钢筋594.78Kg。

10#坝段混凝土裂缝化学灌浆芯样描述记录表

孔口高程：

EL247.9m孔口桩号:

X+58.61，Y+17.79~Y+35.54钻孔日期：

2007年5月21日

回次

孔径（mm）

孔段高程

孔深（m）

进尺（m）

芯样总长（m）

获得率（％）

芯样描述

起

止

表面光滑程度

表面致密程度

骨料分布均匀性

其他

1

220

247.9

245.1

2.8

2.8

2.42

86

光滑

致密

均匀

深2.3m的垂直裂缝，从孔口延伸至孔底，裂缝内被化灌浆液结石充填密实。

12#坝段裂缝处理

12#坝段EL242m~EL245m仓混凝土浇筑时间为2006年11月20日~11月21日，收仓后仓面准备时发现X+33.53~X+42.2、EL245m层面有一条裂缝，缝长8.67m、缝宽为0.15mm~0.2mm、缝深0.4m~2.0m，该缝为Ⅲ类裂缝。

依据裂缝特征定位点布置了A-J共10个检查孔，孔径Φ42、孔深0.5m~2.8m，倾角45~65度，检查孔后期作为灌浆孔使用；骑缝布置了10个排气孔，孔径Φ20、孔深0.4m~2.0m；排气管、灌浆管采用Φ20橡胶管埋设，灌浆孔堵塞段采用预缩砂浆回填，灌浆孔孔口采用堵漏王密封，灌浆前进行压风通气检查，检查方式为将孔冲洗干净后，采用0.2Mpa风压进行，灌浆采用HK-G-2环氧材料，设备为手摇泵，压力控制在0.3Mpa~0.4Mpa，吸浆率小于0.01L/min，再继续灌注20分钟。

裂缝产状、灌浆孔及排气孔布置情况见图2-13。

灌浆情况，布置检查孔10个，排气孔10个，孔与孔之间的串通性较好，纯灌时间为32:

30（h:

min），共耗浆材量为197.53Kg，纯灌量为194.71Kg。

从灌浆的灌入量来看，该裂缝已被化学灌浆材料充填，布置10个排气孔有7个孔口返浆，排气孔返浆率达70%，说明浆液扩散良好。

灌浆检查结束后，现场沿裂缝中心铺设Φ28＠200、L=5.0m的骑缝钢筋1038.45Kg，Φ20＠200、L=8.5m的分布钢筋524.88Kg。

13#坝段裂缝处理

13#坝段EL239.5m~EL242.5m仓混凝土浇筑时间为2006年10月25日~10月27日，混凝土标号C25。

仓面准备时发现X+61.32~X+62.04、Y+61.32~Y+62.04、EL242.5层面有一条深层裂缝，缝长6.19m、缝宽为0.10mm~0.25mm、缝深5.2m，该缝为Ⅳ类裂缝。

探明裂缝深度主要以声波测试为主，打检查孔为辅，EL242.5m层面布置声波测试孔2个，孔径Φ76，从测试结果看，最大波速4836m/s，最小波速2646m/s，平均波速为4040m/s，判定裂缝深度在1.8m处；依据裂缝特征定位点布置了检查孔7个，孔径Φ42、浅孔孔深1.5m，倾角45度，深孔孔深2.0m和5.0m，钻孔倾角50度和60度，检查孔后期作为灌浆孔使用；布置灌浆孔18个，孔径Φ60，孔深0.45m~5.4m，倾角45度和60度；布置了8个排气孔，孔径Φ20、孔深0.45m，倾角45度；闸墩左侧面5.2m先进行贴嘴灌浆，再凿槽7cm×5cm（宽×深）后采用预缩砂浆嵌缝处理；排气管、灌浆管采用Φ20橡胶管埋设，灌浆孔堵塞段采用预缩砂浆回填，灌浆孔孔口采用堵漏王密封，灌浆前进行压风通气检查，检查方式为将孔冲洗干净后，采用0.2Mpa风压进行，灌浆采用HK-G-2环氧材料，设备为手摇泵，控制压力在0.3Mpa~0.4Mpa，吸浆率小于0.01L/min，再继续灌注20分钟。

裂缝产状、灌浆孔、检查孔、声波孔及排气孔布置情况见图2-18。

灌浆情况，布置灌浆孔18个，8个排气孔，孔与孔之间的串通性较好，其纯灌时间为12:

17（h:

min），共耗浆材量为183.75Kg，纯灌量为118.34Kg（具体灌浆成果见表2