朱学军

【摘要】小井沟水利工程面板堆石坝采用软岩筑坝技术，最大坝高87.6m，在面板混凝土浇筑后不久即出现裂缝，采用探地雷达检测技术和实测资料的大坝应力变形三维有限元反馈分析，随后对裂缝进行了处理，取得不错的效果。

【关键词】水利工程；面板裂缝；成因分析；裂缝处理

引言

面板堆石坝为当地材料坝，因具有工期短，造价低等优势而应用广泛，但在施工或运行过程中，面板出现裂缝仍是常见的问题，出现裂缝后如何处理也是难题之一。本文结合小井沟工程，对裂缝成因进行分析，并针对性地提出了裂缝的处理方案，为减少面板出现裂缝概率，保证面板高质、高效施工及后期安全运行提供了一定的参照价值。

一、工程概况

小井沟水利工程属II等工程，工程规模为大（2）型，主要由拦河主坝、溢洪道、泄洪放空洞、放水洞进水口、副坝等建筑物组成。水库正常蓄水位429.00m，死水位为404.00m，设计洪水位429.00m，校核洪水位430.75m，总库容1.6595亿m3。拦河主坝采用钢筋混凝上面板堆石坝，坝轴线全长232.04m，坝顶高程431.6m。河床建基高程344.0m，最大坝高87.6m；坝顶宽度8.0m。上游坝坡1： 1.4，大坝面板厚度为0.3m-0.6m，底部设有混凝土趾板，兼作坝基帷幕灌浆盖板。坝体堆石区采用蚱蜢寺及大河坝料场开采软岩料填筑。混凝土面板共分为26块，其中张拉段14块，挤压段共12块，二级配面板混凝土标号C25W12F100、聚丙烯抗裂纤维掺量0.9kg/m、厚度0.3～0.6m。

二、面板裂缝情况

2.1 裂缝分类

根据裂缝表面宽度及是否贯穿将裂缝分为三类：①Ⅰ类裂缝：缝宽δ<0.2mm 的非贯穿性裂缝；②Ⅱ类裂缝：缝宽 0.2mm≤δ<0.5mm 的非贯穿性裂缝；③Ⅲ类裂缝：缝宽δ>0.5mm 的裂缝和贯穿性裂缝。

2.2 裂缝发现

大坝于2014年7月31日填筑完成，2014 年 8 月 1 日 ～2015 年 9 月 30 日进行预沉降， 面板混凝土于2015年10月1日-12月8日浇筑完成。2015年11月15日监理工程师在大坝巡视过程中发现面板出现裂缝后，采用混凝土裂缝测深仪和裂缝宽度观测仪对大坝面板混凝土裂缝及结构缝进行了素描，详细探明了大坝面板裂缝的分布及张开情况：①面板裂缝多布于坝体中部挤压段；②共发现裂缝227条，所有裂缝走向基本为水平向；2016年1月3日，乐山市犍为县、自贡荣县发生4.2级、4.1级地震后，已观测完成的面板裂缝数量地震后存在增多现象。

三、面板裂缝成因分析

综合国内外已建混凝土面板堆石坝工程经验，根据面板产生裂缝的原因不同可将面板裂缝分为结构性裂缝和非结构性裂缝两类。结构性裂缝主要是面板在外力作用下产生的裂缝，成因主要是由于堆石坝面板支撑体在自重和施工期反向水压力等外荷载作用下，产生不均匀的沉降和水平位移，导致面板和垫层之间脱空，改变了面板以承压为主的力学模型而发生裂缝。非结构性裂缝主要是面板在非外力作用下产生的裂缝，面板非结构性裂缝的成因主要分为面板混凝土施工不当产生的裂缝、因面板混凝土材料化学反应造成的裂缝、因面板混凝土干缩和温度应力产生的裂缝。其中面板混凝土干缩和温度应力造成的裂缝是面板裂缝最普遍的现象。

据统计，面板裂缝中有 80% 属于非结构性裂缝，成为面板裂缝的主要控制对象。随后采用探地雷达检测技术和实测资料的大坝应力变形三维有限元反馈进行分析，本工程大坝混凝土面板产生的裂缝多集中出现在面板中下部区域，且裂缝较多，多为水平方向裂缝，规律性和系统性较强，其特征明显。经初步综合分析，面板裂缝产生的主要原因是地震、软岩筑坝坝体沉降、混凝土干缩等因素。

四、面板裂缝处理方案

经设计对比分析，采取的具体处理措施如下：

（1）Ⅰ类裂缝

对混凝土基面进行打磨处理（裂缝两侧各不小于 15cm，顺裂缝长度方向应在尖灭处向两侧各延长 1.5m）、清洗，除去混凝土表面浮皮和污物。表面晾干后涂刷增韧环氧材料至裂缝两侧各不小于 15cm。表面粘贴三元乙丙橡胶板（裂缝两侧宽度不小于 15cm）。

（2）Ⅱ类裂缝

对裂缝进行化学灌浆处理，浆材为环氧树脂材料。灌浆孔的垂直深度宜为裂缝深度的 2/3，钻孔避免碰触钢筋。灌浆后选裂缝总条数的 5%。灌浆结束标准为：在 0.2～0.3MPa 压力下，当进浆小于 5ml/min 时逐渐提高灌浆压力（注浆压力最大不超过 0.5MPa），直至进浆量接近0ml/min、屏浆 5min～10min，在 0.5MPa 压力下稳压 30min 后线束灌浆。，表面处理同缝宽δ<0.2mm 的非贯穿性裂缝。

（3）Ⅲ类裂缝

沿缝顶增加V形槽，槽顶宽5cm，槽深3cm，裂缝化学灌浆处理方法与缝宽0.2mm≤δ<0.5mm 的非贯穿性裂缝相同。V 形槽内嵌填柔性 SR 塑性填料，并参照缝宽δ<0.2mm 的非贯穿性裂缝处理方法进行表面处理，对填料进行保护，橡胶板在 V 形槽邊缘超宽不小于 15cm，并采取必要的锚固措施。

五、结论

裂缝是混凝土结构中的一种普遍现象，它的出现对水工建筑物的承载力、运行安全性和寿命均有一定的影响。因此，应做好水工结构设计工作，特别是混凝土面板的合理分缝，并在施工过程中严格工序管理、原材料的检验及加强混凝土配合比的试验工作。在出现裂缝后，应及时查找裂缝成因，结合国内外经验采取相应的处理措施，最大程度的减少裂缝的不利影响。

参考文献：

[1]弋瑞.水利工程施工中混凝土裂缝控制技术分析[J].工程建设与设计，2017.

[2]孙金龙.水利工程建筑裂缝及渗漏问题分析[J].河南水利与南水北调，2016.