山口岩大坝裂缝分析与处理
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摘 要：本文对山口岩碾压混凝土拱坝坝面泄洪度汛后出现裂缝的原因进行全面分析，并提出了大坝裂缝的检查及处理方案，从后续施工及蓄水后大坝运行资料表明，裂缝处理措施是合适的。
一、基本情况
江西省萍乡市山口岩水利枢纽工程地处江西省萍乡市上游芦溪县上埠镇境内，位于赣江支流袁水上游，坝址距萍乡市约30km。是一座以供水、防洪为主，兼顾发电、灌溉等综合利用的大（2）型水利枢纽工程。大坝为碾压混凝土双曲拱坝，大坝底高程为148.50m，坝顶高程为247.60m，最大坝高99.1m，坝顶长度为268.23m。
大坝碾压混凝土于2009年1月开始施工，于2009年6月中旬施工至EL162.50m，由于大坝度汛及温控的需要，大坝停浇。2009年7月2日及8月6日，由于大坝上游流域连降大雨，导致出现两次超标洪水过坝，在2009年10月9日大坝坝面清理后发现大坝拱冠梁处出现一条上下游贯穿性裂缝，裂缝深度约5m（裂缝高程范围为EL157.50m～EL162.50m），裂缝宽度约3mm。
二、裂缝成因分析
2.1 碾压混凝土表面过水冷击
根据大坝施工资料，大坝EL160.6m～EL162.5m碾压混凝土在2009年6月中旬施工完成，施工该部位碾压混凝土期间日平均气温约25°C。根据大坝坝体温度监测数据，2009年7月2日大坝EL160.6m～EL162.5m碾压混凝土内部的温度达到40°C，当时洪水漫过大坝混凝土时的河水温度在20°C左右，与EL160.6m～EL162.5m层碾压混凝土内部温度之差大于20°C，受漫坝低温水对坝体混凝土冷击影响，导致坝体产生表面裂缝。
2.2 碾压混凝土龄期短强度低
2009年7月2日出现超标洪水漫过坝面时，EL160.6m～EL162.5m碾压混凝龄期仅17天，该部位碾压砼混凝土尚未达到设计龄期（设计龄期为90天），其抗压及拉强度均较低。根据中国水利水电科学研究院对山口岩碾压混凝土性能试验结果（见表1），大坝碾压混凝17天龄期的强度仅设计强度的60%～65%，不能抵抗砼内外温差所产生的拉应力。
根据对2009年7月大坝的施工资料、坝体温度、碾压混凝土龄期及强度及大坝过水情况分析，大坝EL162.50m高程出现的裂缝是由于该部位混凝土内部温度较高，同时混凝土龄期较短强度尚未达到设计强度，在过坝低温水的冷击下产生的裂缝。
三、裂缝处理方案
对于正在施工中出现的裂缝，一般采取沿裂缝走向铺设钢筋或钢丝网，并恢复其整体性【1】，为防止EL162.5m面裂缝进一步扩展并确保大坝安全运行，须对裂缝进行处理，处理方案采用沿裂缝铺设钢筋网并对裂缝进行化学灌浆。
3.1 骑缝筋铺设
防止现有裂缝进一步向上扩展，须对裂缝进行并缝处理，并缝处理采用在裂缝处布设骑缝钢筋的方式：
①拱冠梁处深层裂缝骑缝钢筋采用Φ28@200mm，分布筋采用Φ12@300mm；
②裂缝骑缝钢筋保护层厚度150mm，骑缝钢筋分两层布置，层间间距250mm。
在裂缝布设骑缝筋后，在后续的施工过程中未发现裂缝向上发展，并缝效果明显。
3.2 化学灌浆处理
对裂缝进行化学灌浆的目的是恢复大坝整体性和防渗性能，确保大坝运行期安全【1】。为确保大坝裂缝灌浆效果，应对化学灌浆的材料进行选择，同时对化学灌浆时机要把握准确，本工程坝体准稳定温度为17℃，为确保坝体温度降低的过程中将裂缝再次拉开，应待该部位坝体混凝土温度基本降到准稳定温度17℃时再进行裂缝化学灌浆处理。
（1） 化学灌浆材料
对化学灌浆材料的可灌性、固化物力学强度、粘接性、抗渗性、耐久性等提出严格要求；本工程裂缝化学灌浆材料采用 CW 化学灌浆材料，该材料具有浆材粘度和表面张力低、接触角小、可灌性和浸润性好、固化物力学强度高、对岩石和混凝土缝隙及粉细充填物粘接牢固、结合密实、抗渗性能好、耐久性优良、施工工艺简单等特点。根据检测， CW 化学灌浆材料纯聚合体抗压强度（30d）≥47.8MPa，“8”字模砂浆粘结抗拉强度（30d）≥3.5MPa，模拟0.5mm宽混凝土裂缝灌浆后试件的劈拉强度（30d，缝面干燥）≥2.5MPa。
（2）钻孔及冲洗
化学灌浆孔按灌浆孔在裂缝的两边交叉布置，间距 1m，两侧开孔距缝面50cm，向下45°斜度穿过缝面，利用28气钻机成孔，在孔内埋设ф20 灌浆管，通过三通管联通5个左右的灌浆管，再将进浆管和出浆管引至坝体下游部位，择期进行化学灌浆。
对钻孔采用风水联合脉动冲洗，将孔底和粘附在孔壁、横缝内的岩粉及其他充填物冲出孔外，冲洗压力是灌浆压力的80%，保持回水澄清30min，即可结束洗孔作业。
（3）化学灌浆
本工程化学灌浆压力采用 1.5Mpa。
①.灌浆结束标准
灌浆结束标准达到设计要求压力，灌浆压力达到1.5Mpa后，以不进浆或进浆量小于等于0.5L/min时，持压屏浆10min后闭浆结束或者单孔注入量达到100Kg/m时闭浆结束，化学灌浆结束后，带压封孔。
②.灌浆压力控制
本工程化学灌浆采用纯压式灌浆，灌浆压力控制采用逐级升压法灌注，严格控制升压速度，每次灌浆压力提升控制在 0.1Mpa，逐级升压达到设计要求的结束压力。
③质量检查
采用单点法压水试验进行质量检查，压水检查压力为1.0Mpa，压水试验结束标准为：在稳定压力下，每 3～5min测读一次压入注量，连续四次读数中最大值与最小值之差小于最终的 10%，或最大小值之差小于1 L/min时 ，本孔压水试验结束，取最终值为计算值，测记漏量，计算透水率。
合格标准：化学灌浆 90%以上孔段的透水率 ≤0.5Lu。
检查孔数量：化学灌浆按不少于灌浆孔数的10%进行控制。
四、结语
（1） 根据对2009年7月大坝的施工资料、坝体温度、碾压混凝土龄期及强度及大坝过水情况分析，大坝EL162.50m高程出现的裂缝是由于该部位混凝土内部温度较高，同时混凝土龄期较短强度尚未达到设计强度，在过坝低温水的冷击下产生的裂缝。
（2） 对裂缝采用布设骑缝钢筋的方式进行并缝处理后，在后续的施工过程中未发现裂缝向上发展，并缝效果明显。
（3）本工程于2012年6月下闸蓄水，蓄水后未发现EL162.50m处裂缝张开和渗漏现象，表明采用化学灌浆处理该裂缝的处理措施是合适的。
参考文献
[1] 龚召熊，张锡祥，肖汉江，汪安华.水工混凝土的温控与防裂. 中国水利水电出版社， 1999。
作者简介：谢卫生（1971-），江西新余人，高级工程师，从事水工结构设计、科研工作；