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摘 要：混凝土缺陷是一种普遍存在的现象，受材料及施工工艺的影响，导致渗漏现象的产生，而渗漏的出现又会进一步造成钢筋锈蚀、析钙等现象，从而使混凝土的强度降低、使用寿命减少，最终有可能影响到大坝的正常运行，因此必须对这些缺陷进行有效的处理，以保证电站、大坝的安全运行。本文通过对尾水扩散段的化学灌浆处理实例介绍了景洪水电站缺陷处理的裂缝成因分析、处理方案、施工材料及处理效果。
关键词：裂缝成因；缺陷处理；化学灌浆；水溶性聚氨酯
1. 概述
澜沧江景洪水电站位于云南省澜沧江下游河段、西双版纳傣族自治州境内，坝址距下游景洪市5㎞。昆明至景洪公路里程为545㎞，其中高速公路449㎞，二级公路96㎞。
枢纽工程由挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、厂房及变电站、通航建筑物组成。拦河坝为碾压砼重力坝，坝高110m，坝顶高程612m。工程以发电为主，安装5台水轮发电机组，总装机容量175万千瓦。
景洪水电站工程厂房、大坝主体砼浇筑已经结束。由于高温季节浇筑混泥土和基础约束等因素的影响。在尾水扩散段1#～5#机墩砼部位（左孔、中孔、右孔）出现深度不等，宽窄不均的渗水缝，裂缝，从外表观察大部分有析钙溢出。由于渗水缝的存在，破坏了结构的整体性和锈蚀结构钢筋，影响了结构功能，对工程长期运行产生隐患。为此提出化学灌浆施工处理。
2. 裂缝成因分析
混凝土是一种脆性材料，其拉压比约为1：10。在结构系中，通常是受拉破坏。当混凝土构件受到的拉力大于混凝土龄期抗拉强度或构件受到的拉伸变形大于混凝土龄期的极限拉伸值时，就产生裂缝。
当裂缝已影响到或可能发展到影响结构性能、使用功能或耐久性时称为有害裂缝。不少情况下，混凝土出现的可见裂缝对结构性能、使用功能或耐久性等不会有大的影响，只是影响结构的外观，对这些裂缝称为无害裂缝。
裂缝就其开裂深度可分为表面的、贯穿的；就其在结构物表面形状可分为网状裂缝、爆裂状裂缝、不规则短裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、斜向裂缝等；裂缝按其发展情况可分为稳定的和不稳定的、能愈合的和不能愈合的；裂缝按其产生的时间可分为混凝土硬化之前产生的塑性裂缝和硬化之后产生的裂缝；裂缝按其产生的原因，可分为荷载裂缝和变形裂缝。荷载裂缝是指因动、静荷载的直接作用引起的裂缝。变形裂缝是指因不均匀沉降、温度变化、温度变异、膨胀、收缩、徐变等变形因素引起的裂缝。
景洪水电站C2标主体工程大坝及厂房混凝土浇筑质量较高，施工过程温控措施到位，没有因施工原因而产生裂缝。但是（1）由于景洪电站所在的环境，长期都是高温天气，混凝土均在高温季节进行浇筑；（2）由于混凝土浇筑结束后（1～7天水化热最高）表面洒水养护不到位，或者养护不持续，存在干湿交替现象。冷却通水不及时，导致产生裂缝；（3）尾水扩散段闸墩结构部位的结构缝受基础强约束的影响也会产生裂缝；（4）混凝土来料较慢、气温较高和混凝土养护不良等原因而引起的表面浅层裂缝。综合上述原因，大部分所产生的裂缝均是由温度应力等因素引起的。
3. 处理方案
3.1裂缝调查
根据现场调查，设计将裂缝划分为Ⅰ类、Ⅱ类及特殊裂缝，Ⅰ类缝缝宽<0.2mm、缝深<0.3m、缝长为（钢筋混凝土0.5-1.0）m；Ⅱ类缝缝宽≥0.2mm≤0.4mm、缝深为（0.3-1.0）m、缝长>1.0m的裂缝。对贯穿性裂缝划分为特殊裂缝。
首先逐个勘查裂缝的走向、长度、宽度、深度、编号、高程、桩号，并呈报给设计、监理、工程师检查认可后进行处理。
3.2工艺流程
搭设脚手架（吊篮）→找缝→凿缝→钻孔→洗缝→嵌缝→埋嘴→灌浆→封孔→缝面抛光→压水试验→结束。
3.3搭设脚手架（吊篮）
化学灌浆施工前首先进行施工场面清理准备工作，包括三通“通水、通电、通风”，搭设脚手架以及对操作人员进行施工技术交底、操作示范、安全教育等；灌浆施工场面分散、潮湿，施工用电采用护套线或电缆，灵活、方便；（1）在裂缝范围内，用Ф48钢管和毛竹搭设施工脚手架，立管间距1m×1m，为了保证立管稳定，排数不少于3排（两个方向），水平管间距1.5m，设剪刀撑，上下布设爬梯，水平交通在每一层水平管上铺竹踏板且用铁线加固。（2）在裂缝范围内，属高空作业，用3m×1m×1m吊篮，为了保证吊篮牢固、稳定，必要时需采取加固、支撑等一系列措施。
3.4找缝
用磨光机对不明显的裂缝进行表面打磨处理，详细检查、分析渗漏情况，确定灌浆孔位置及间距。清理干净需要施工的区域，凿除混凝土表面析出物，确保表面干净、润湿；清楚的看清裂缝的走向至尖灭处。
3.5骑缝凿缝
为保证灌浆效果，减少复灌以及裂缝处理后的外观效果，先用混凝土切割机或（电钻、风钻）沿裂缝两侧，切割两条相距100mm，深度40mm的引导缝，再用人工开凿100mm，（60～80）mm深（以不伤钢筋为准）的“U”型槽，槽底沿裂缝中心线各（15～20）mm，开口约（75～85）mm，凿槽长度应以裂缝长度加上多凿裂缝两头各50cm（防止在灌浆压力作用下裂缝张开加长）。最后高压水清洗干净槽内残渣及灰尘。
3.6钻孔
沿缝面两侧以梅花形布孔，使用电锤等钻孔工具沿裂缝两侧进行钻孔，钻头直径为14mm，钻孔角度宜≦45°，钻孔深度≦结构厚度的2/3，钻孔必须穿过裂缝。但不得将结构打穿（壁后灌浆除外）钻孔与裂缝间距≦1/2结构厚度。钻孔间距20cm～60cm。大多数孔深依现场实际情况而定，孔位距裂缝5cm～10cm，孔深斜交缝面，孔深不小于30cm，孔底间距20cm～30cm。用高压注入丙酮冲洗孔、缝达到每孔、每缝都相互连通。
3.7洗缝
用高压专用泵清洗干净槽内残渣及灰尘；对特殊裂缝进行特殊处理。 3.8嵌缝
嵌缝目的是为了防止浆液外流，达到设计灌浆压力，确保浆液在有压力状态下，裂缝能充分填满。嵌缝采用西卡胶皇（SiKa Latex）水泥砂浆回填嵌缝抹面（该种材料具有优异的抗渗性、粘结性，其柔韧性和抗拉、抗弯强度好，固化后无毒、无污染，本材料已在大亚湾核电站、广西乐滩水电站、小浪底、华能青居水电站、二滩水电站工程缺陷处理中所应用，效果较好）。待终凝后再用聚氨酯防水材料将化学灌浆部分涂三遍（底涂、中涂、面涂）以作表面防水处理。
3.9埋嘴
在钻好的孔内安装灌浆嘴（又称之为止水针头），并用专用扳手（8～10）拧紧，使灌浆嘴周围与钻孔之间无空隙，不漏浆液。
3.10灌浆
混凝土裂缝缺陷处理的目的是恢复因裂缝引起的结构耐久性降低和承载下降。在了解裂缝产生原因和发展情况的基础上确定最佳的处理方案。化学灌浆防水堵漏施工。混凝土建筑物裂缝是导致混凝土建筑物损坏的主要原因，裂缝渗漏水又是最令人头痛的问题 ，因为混凝土内部的裂缝是完全无规则的。一般传统堵漏的方法，是将裂缝或漏水处凿开，进行表面堵漏，但结果往往是堵住这里，其他部位又开始渗漏。因为水可以在混凝土内部裂缝中无规则运动，从相对薄弱部位渗出，在水利工程中，大部分是有压水。我们防水上所谓的“灌”就是化学灌浆，化学灌浆一般是指将由化学材料配制的浆液，通过钻孔埋设灌浆嘴，使用压力将其注入结构裂缝中，使其扩散、凝固，达到防水、堵漏、补强、加固的目的。常用于修补较深的混凝土结构裂缝。根据灌浆的压力和速度，可分为高压快速灌浆法和低压慢速灌浆法。高压化学灌浆堵漏技术就是利用灌浆机产生的持续高压，将化学料液灌注到混凝土内部的缝隙中，并将裂缝中的水完全挤走或材料与水发生反应膨胀，将缝隙完全填充满，达到止水的目的。
（1）灌浆设备
采用美国化学灌浆专用泵；型号：（Uita-495 、Uita-395），灌浆压力可调范围（0.2～20）Mpa，该设备可以保证缝面充满浆液。
（2）灌浆材料
根据以前化学灌浆处理的实例，本工程选用了水溶性聚氨脂和西卡（SiKa dur-752）环氧树脂化灌补强材料，该材料具有可灌性强、无收缩性、固结后力学强度高、抗渗能力极强等特点。在潮湿面甚至有水的环境中具有一定的排水能力，适应于干、湿裂缝的快速补强。就本工程而言，无论是浅层裂缝还是贯穿性深层裂缝均能满足设计要求；由于尾水和廊道内通风条件较差，故选用环保型西卡（SiKa dur-752）环氧注浆材料。固化后无毒、环保、可永久防水。
材料到场后，设计、监理、建设单位及我公司同时对西卡（SiKa dur-752）在混凝土面中的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、粘结强度、粘度变化及诱导凝胶时间进行室内抽样检测。7天龄期标准条件养护下胶体的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、粘结强度分别为66Mpa、42.2Mpa、28.9Mpa、3.3Mpa，密度、粘度、膨胀率及诱导凝胶时间为：1.05g/cm3、310 Mpa·s、43.2%、107s。根据Q/PSAE-02-98标准，该材料试验结果符合技术指标要求及满足设计要求。
（3）灌浆压力
待嵌缝（西卡胶皇SiKa Latex水泥砂浆）固结达到强度（72h）后进行灌浆。严格执行设计0.2～0.5Mpa灌浆压力，用压力表进行控制；当注入量≤设计0.01L/min值时，稳定灌注10分钟作为灌浆结束的标准。
（4）灌浆方法
使用高压灌浆机向灌浆孔内灌注化学灌浆料。立面灌浆顺序为由下向上；平面可从一端开始，单孔逐一连续进行。当相邻孔开始出浆后，保持压力3-5min，即可停止本孔灌浆，改注相邻灌浆孔。
灌浆应遵循“从下到上、从深到浅、从宽到窄、从一端到一端”的原则；从内至外的进浆效果，待外层回浆管有浆液流出时，关闭灌浆阀。
3.11封孔
灌浆完毕，确认不漏即可去掉或敲掉外露的灌浆嘴。清理干净已固化的溢漏出的灌浆液。 用快干水泥进行灌浆口的修补、封口处理；待凝（72h）后进行人工磨平、砂轮机抛光。
3.12缝面抛光
用磨光机抛光裂缝表面的遗留物或凸凹不平的缝面。保证缝面美观、平整、光滑。
3.13压水试验
灌浆结束7天后，进行压水试验，试验时由设计或监理工程师确定钻孔位置、钻孔深度、角度、部位及灌浆孔，以0.2Mpa压力压水试验时缝隙不吸水，透水率<0.01LU，检查孔应控制在3%范围内，若局部位置出现渗水，可做二次补强灌浆，直至合格为止。
4. 效果分析
水溶性聚氨脂、西卡（SiKa dur-752）化学灌浆的施工程序，严格执行了有关灌浆施工规范、执行设计、监理有关裂缝施工批复文件。从整体吃浆量、岩芯质量分析、压水试验，可以看出：水溶性聚氨脂、Sika-752环氧化学灌浆材料有较好的补强、堵漏效果，达到业主、设计、监理的裂缝补强堵漏预期要求，对厂坝运行过程中的稳定性有着重要的作用。■
作者简介：刘斌，景洪电厂水库部副主任。
关键词：裂缝成因；缺陷处理；化学灌浆；水溶性聚氨酯
1. 概述
澜沧江景洪水电站位于云南省澜沧江下游河段、西双版纳傣族自治州境内，坝址距下游景洪市5㎞。昆明至景洪公路里程为545㎞，其中高速公路449㎞，二级公路96㎞。
枢纽工程由挡水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物、厂房及变电站、通航建筑物组成。拦河坝为碾压砼重力坝，坝高110m，坝顶高程612m。工程以发电为主，安装5台水轮发电机组，总装机容量175万千瓦。
景洪水电站工程厂房、大坝主体砼浇筑已经结束。由于高温季节浇筑混泥土和基础约束等因素的影响。在尾水扩散段1#～5#机墩砼部位（左孔、中孔、右孔）出现深度不等，宽窄不均的渗水缝，裂缝，从外表观察大部分有析钙溢出。由于渗水缝的存在，破坏了结构的整体性和锈蚀结构钢筋，影响了结构功能，对工程长期运行产生隐患。为此提出化学灌浆施工处理。
2. 裂缝成因分析
混凝土是一种脆性材料，其拉压比约为1：10。在结构系中，通常是受拉破坏。当混凝土构件受到的拉力大于混凝土龄期抗拉强度或构件受到的拉伸变形大于混凝土龄期的极限拉伸值时，就产生裂缝。
当裂缝已影响到或可能发展到影响结构性能、使用功能或耐久性时称为有害裂缝。不少情况下，混凝土出现的可见裂缝对结构性能、使用功能或耐久性等不会有大的影响，只是影响结构的外观，对这些裂缝称为无害裂缝。
裂缝就其开裂深度可分为表面的、贯穿的；就其在结构物表面形状可分为网状裂缝、爆裂状裂缝、不规则短裂缝、纵向裂缝、横向裂缝、斜向裂缝等；裂缝按其发展情况可分为稳定的和不稳定的、能愈合的和不能愈合的；裂缝按其产生的时间可分为混凝土硬化之前产生的塑性裂缝和硬化之后产生的裂缝；裂缝按其产生的原因，可分为荷载裂缝和变形裂缝。荷载裂缝是指因动、静荷载的直接作用引起的裂缝。变形裂缝是指因不均匀沉降、温度变化、温度变异、膨胀、收缩、徐变等变形因素引起的裂缝。
景洪水电站C2标主体工程大坝及厂房混凝土浇筑质量较高，施工过程温控措施到位，没有因施工原因而产生裂缝。但是（1）由于景洪电站所在的环境，长期都是高温天气，混凝土均在高温季节进行浇筑；（2）由于混凝土浇筑结束后（1～7天水化热最高）表面洒水养护不到位，或者养护不持续，存在干湿交替现象。冷却通水不及时，导致产生裂缝；（3）尾水扩散段闸墩结构部位的结构缝受基础强约束的影响也会产生裂缝；（4）混凝土来料较慢、气温较高和混凝土养护不良等原因而引起的表面浅层裂缝。综合上述原因，大部分所产生的裂缝均是由温度应力等因素引起的。
3. 处理方案
3.1裂缝调查
根据现场调查，设计将裂缝划分为Ⅰ类、Ⅱ类及特殊裂缝，Ⅰ类缝缝宽<0.2mm、缝深<0.3m、缝长为（钢筋混凝土0.5-1.0）m；Ⅱ类缝缝宽≥0.2mm≤0.4mm、缝深为（0.3-1.0）m、缝长>1.0m的裂缝。对贯穿性裂缝划分为特殊裂缝。
首先逐个勘查裂缝的走向、长度、宽度、深度、编号、高程、桩号，并呈报给设计、监理、工程师检查认可后进行处理。
3.2工艺流程
搭设脚手架（吊篮）→找缝→凿缝→钻孔→洗缝→嵌缝→埋嘴→灌浆→封孔→缝面抛光→压水试验→结束。
3.3搭设脚手架（吊篮）
化学灌浆施工前首先进行施工场面清理准备工作，包括三通“通水、通电、通风”，搭设脚手架以及对操作人员进行施工技术交底、操作示范、安全教育等；灌浆施工场面分散、潮湿，施工用电采用护套线或电缆，灵活、方便；（1）在裂缝范围内，用Ф48钢管和毛竹搭设施工脚手架，立管间距1m×1m，为了保证立管稳定，排数不少于3排（两个方向），水平管间距1.5m，设剪刀撑，上下布设爬梯，水平交通在每一层水平管上铺竹踏板且用铁线加固。（2）在裂缝范围内，属高空作业，用3m×1m×1m吊篮，为了保证吊篮牢固、稳定，必要时需采取加固、支撑等一系列措施。
3.4找缝
用磨光机对不明显的裂缝进行表面打磨处理，详细检查、分析渗漏情况，确定灌浆孔位置及间距。清理干净需要施工的区域，凿除混凝土表面析出物，确保表面干净、润湿；清楚的看清裂缝的走向至尖灭处。
3.5骑缝凿缝
为保证灌浆效果，减少复灌以及裂缝处理后的外观效果，先用混凝土切割机或（电钻、风钻）沿裂缝两侧，切割两条相距100mm，深度40mm的引导缝，再用人工开凿100mm，（60～80）mm深（以不伤钢筋为准）的“U”型槽，槽底沿裂缝中心线各（15～20）mm，开口约（75～85）mm，凿槽长度应以裂缝长度加上多凿裂缝两头各50cm（防止在灌浆压力作用下裂缝张开加长）。最后高压水清洗干净槽内残渣及灰尘。
3.6钻孔
沿缝面两侧以梅花形布孔，使用电锤等钻孔工具沿裂缝两侧进行钻孔，钻头直径为14mm，钻孔角度宜≦45°，钻孔深度≦结构厚度的2/3，钻孔必须穿过裂缝。但不得将结构打穿（壁后灌浆除外）钻孔与裂缝间距≦1/2结构厚度。钻孔间距20cm～60cm。大多数孔深依现场实际情况而定，孔位距裂缝5cm～10cm，孔深斜交缝面，孔深不小于30cm，孔底间距20cm～30cm。用高压注入丙酮冲洗孔、缝达到每孔、每缝都相互连通。
3.7洗缝
用高压专用泵清洗干净槽内残渣及灰尘；对特殊裂缝进行特殊处理。 3.8嵌缝
嵌缝目的是为了防止浆液外流，达到设计灌浆压力，确保浆液在有压力状态下，裂缝能充分填满。嵌缝采用西卡胶皇（SiKa Latex）水泥砂浆回填嵌缝抹面（该种材料具有优异的抗渗性、粘结性，其柔韧性和抗拉、抗弯强度好，固化后无毒、无污染，本材料已在大亚湾核电站、广西乐滩水电站、小浪底、华能青居水电站、二滩水电站工程缺陷处理中所应用，效果较好）。待终凝后再用聚氨酯防水材料将化学灌浆部分涂三遍（底涂、中涂、面涂）以作表面防水处理。
3.9埋嘴
在钻好的孔内安装灌浆嘴（又称之为止水针头），并用专用扳手（8～10）拧紧，使灌浆嘴周围与钻孔之间无空隙，不漏浆液。
3.10灌浆
混凝土裂缝缺陷处理的目的是恢复因裂缝引起的结构耐久性降低和承载下降。在了解裂缝产生原因和发展情况的基础上确定最佳的处理方案。化学灌浆防水堵漏施工。混凝土建筑物裂缝是导致混凝土建筑物损坏的主要原因，裂缝渗漏水又是最令人头痛的问题 ，因为混凝土内部的裂缝是完全无规则的。一般传统堵漏的方法，是将裂缝或漏水处凿开，进行表面堵漏，但结果往往是堵住这里，其他部位又开始渗漏。因为水可以在混凝土内部裂缝中无规则运动，从相对薄弱部位渗出，在水利工程中，大部分是有压水。我们防水上所谓的“灌”就是化学灌浆，化学灌浆一般是指将由化学材料配制的浆液，通过钻孔埋设灌浆嘴，使用压力将其注入结构裂缝中，使其扩散、凝固，达到防水、堵漏、补强、加固的目的。常用于修补较深的混凝土结构裂缝。根据灌浆的压力和速度，可分为高压快速灌浆法和低压慢速灌浆法。高压化学灌浆堵漏技术就是利用灌浆机产生的持续高压，将化学料液灌注到混凝土内部的缝隙中，并将裂缝中的水完全挤走或材料与水发生反应膨胀，将缝隙完全填充满，达到止水的目的。
（1）灌浆设备
采用美国化学灌浆专用泵；型号：（Uita-495 、Uita-395），灌浆压力可调范围（0.2～20）Mpa，该设备可以保证缝面充满浆液。
（2）灌浆材料
根据以前化学灌浆处理的实例，本工程选用了水溶性聚氨脂和西卡（SiKa dur-752）环氧树脂化灌补强材料，该材料具有可灌性强、无收缩性、固结后力学强度高、抗渗能力极强等特点。在潮湿面甚至有水的环境中具有一定的排水能力，适应于干、湿裂缝的快速补强。就本工程而言，无论是浅层裂缝还是贯穿性深层裂缝均能满足设计要求；由于尾水和廊道内通风条件较差，故选用环保型西卡（SiKa dur-752）环氧注浆材料。固化后无毒、环保、可永久防水。
材料到场后，设计、监理、建设单位及我公司同时对西卡（SiKa dur-752）在混凝土面中的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、粘结强度、粘度变化及诱导凝胶时间进行室内抽样检测。7天龄期标准条件养护下胶体的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、粘结强度分别为66Mpa、42.2Mpa、28.9Mpa、3.3Mpa，密度、粘度、膨胀率及诱导凝胶时间为：1.05g/cm3、310 Mpa·s、43.2%、107s。根据Q/PSAE-02-98标准，该材料试验结果符合技术指标要求及满足设计要求。
（3）灌浆压力
待嵌缝（西卡胶皇SiKa Latex水泥砂浆）固结达到强度（72h）后进行灌浆。严格执行设计0.2～0.5Mpa灌浆压力，用压力表进行控制；当注入量≤设计0.01L/min值时，稳定灌注10分钟作为灌浆结束的标准。
（4）灌浆方法
使用高压灌浆机向灌浆孔内灌注化学灌浆料。立面灌浆顺序为由下向上；平面可从一端开始，单孔逐一连续进行。当相邻孔开始出浆后，保持压力3-5min，即可停止本孔灌浆，改注相邻灌浆孔。
灌浆应遵循“从下到上、从深到浅、从宽到窄、从一端到一端”的原则；从内至外的进浆效果，待外层回浆管有浆液流出时，关闭灌浆阀。
3.11封孔
灌浆完毕，确认不漏即可去掉或敲掉外露的灌浆嘴。清理干净已固化的溢漏出的灌浆液。 用快干水泥进行灌浆口的修补、封口处理；待凝（72h）后进行人工磨平、砂轮机抛光。
3.12缝面抛光
用磨光机抛光裂缝表面的遗留物或凸凹不平的缝面。保证缝面美观、平整、光滑。
3.13压水试验
灌浆结束7天后，进行压水试验，试验时由设计或监理工程师确定钻孔位置、钻孔深度、角度、部位及灌浆孔，以0.2Mpa压力压水试验时缝隙不吸水，透水率<0.01LU，检查孔应控制在3%范围内，若局部位置出现渗水，可做二次补强灌浆，直至合格为止。
4. 效果分析
水溶性聚氨脂、西卡（SiKa dur-752）化学灌浆的施工程序，严格执行了有关灌浆施工规范、执行设计、监理有关裂缝施工批复文件。从整体吃浆量、岩芯质量分析、压水试验，可以看出：水溶性聚氨脂、Sika-752环氧化学灌浆材料有较好的补强、堵漏效果，达到业主、设计、监理的裂缝补强堵漏预期要求，对厂坝运行过程中的稳定性有着重要的作用。■
作者简介：刘斌，景洪电厂水库部副主任。