他拉河水库砌石拱坝渡汛坝体灌浆裂缝分析及处理

云南水力发电　ＹＵＮＮＡＮ　ＷＡＴＥＲ　Ｐ（）ＷＥＲ　第２９卷　第４期　他拉河水库砌石拱坝渡汛坝体灌浆裂缝分析及处理　李界红　（云南玉溪水利电力开发公司，云南玉溪６５３１００）　摘要：对他拉河水库砌石拱坝渡汛坝体产生灌浆裂缝的原因进行了分析，介绍了裂缝的处理办法。他拉河水库于２００３年建成　至今已近１Ｏ年，未发现原灌浆裂缝有渗水现象，大坝观测运行正常，为新平县城供水发挥了重要作用。　关键词：砌石拱坝；灌浆裂缝；原因分析；处理办法　中图分类号：ＴＶ５４３　．５　文献标识码：Ｂ　文章编号：ｌｏ¨０６—３９５１（２０１３ｌ０４一Ｏｌ１４一Ｏ３　ＩＫ）Ｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６－－３９５１．２０１３．０４一Ｏ３１　１工程概况　他拉河水库位于新平县城以南的他拉河头，距　是在主汛期过后即可进行灌浆施工，为雨季结束进　行坝体砌筑赢得时间，满足施工总进度要求；三是可　以利用渡汛坝顶作为灌浆平台，同时可以增加灌浆　盖重，有利于灌浆施工。二期两坝肩帷幕灌浆在坝　顶上面完成，能够保证上坝强度和施工进度总要求。　２．３灌浆设计　县城１８　ｋｍ。水库为小（一）型浆砌石单曲拱坝，坝　高３８．２　ｍ，坝顶高程１　８４２．８０　ｍ，坝顶宽３．５　ｍ，坝　顶弧长１５７．１７　ｍ，控制径流面积１７．２　ｋｍ２，总库容　１１０×１０　ｍ。。水库功能主要是拦蓄引水解决县城　严重的生活、生产缺水问题。　大坝基础一期河床段灌浆设计３排孔，排距３　ｍ，上游排为基础帷幕灌浆（距拱坝外弧２．０　ｍ），钻　孔４Ｏ个，孔距２．０　ｒｎ，孔深３６．Ｏ～４０．０　ｍ；中、下游　排为基础固结灌浆，钻孔５２个，孔距３．０　ｍ，孔深　２灌浆设计原由　２．１灌浆的必要性　坝址区工程地质为两岸坡残坡积层（Ｑｅ　）、河　床冲积层（Ｑａ　）和下伏基岩侏罗系上统蛇店组（Ｊ。Ｓ）　１６．５　ｍ，梅花型布孔。二期两坝肩帷幕灌浆设计单　排（距拱坝外弧２．０　ｍ）灌浆孔６Ｏ个，孔距２．０　ｍ，孔　砂岩，夹泥岩、泥质粉砂岩。　据勘察孔压水资料分析，大坝基础开挖后，左肩　存在透水层２５￣３０　ｍ，平均透水率ｑ一２０．５７　Ｌｕ；河　床透水层２０￣２５　ｍ，平均透水率ｑ一１３．８７　Ｌｕ；右肩　深３６．０～４Ｏ．０　ｍ。灌浆后大坝基础防渗标准为：①　帷幕灌浆透水率ｑ≤５　Ｌｕ；②固结灌浆透水率ｑ≤８　Ｌｕ。　透水层２０￣３０　ｍ，平均透水率ｇ一２１．４８　Ｌｕ。因此，　大坝基础需进行帷幕灌浆处理，以减少坝基及绕坝　渗漏的损失，减小扬压力，保证大坝安全运行。　坝基截槽开挖后，表层岩石节理、裂隙发育，抗　３灌浆施工及灌浆裂缝原因分析　３．１灌浆施工　一期灌浆主要完成渡汛坝体１　８１１．００　ｍ高程　滑稳定性较差。因此，大坝基础需进行固结灌浆处　理，以提高岩体的整体性和抗滑稳定性。　２．２灌浆时段选择　以下河床段帷幕灌浆及所有固结灌浆施工任务。　１）灌浆程序及方法。灌浆施工按照先固结、后　帷幕，分３个次序逐序加密的原则进行；造孔采用金　钢石钻进，第１段（接触段）２　ｍ，第２段３　ｍ，第３段　４　ｍ，其余５～６　ｍ。灌浆方法采用自上而下分段循　环灌浆。　水库建设工期２年，时间紧，任务重，结合水库　施工实际，大坝基础灌浆分两期进行。一期灌浆选　择在渡汛坝顶（高６　ｍ）上面进行，其主要原因是出　２）灌浆材料及浆液调配。灌注普硅４２５号纯　水泥浆液，按水灰比８：１、５：１、３：１、２：１、１．５：１、　１：１、０．８：１、０．６：１八个比级进行浆液配制。灌　浆过程中遵循由稀到浓，逐级变换的原则，做到浆液　于安全、费用和工期的综合考虑。一是消除雨季在　坝基截槽灌浆施工的安全隐患，同时避免河床段截　槽被冲埋，减少二次开挖清基，节省资金和时间；二　＊　收稿日期：２０１３－－Ｏ３—２Ｏ　作者简介：李界红（１９６４一），男，云南通海人，工程师，主要从事地质勘察、工程地质和水利工程施工技术工作。　李界红他拉河水库砌石拱坝渡汛坝体灌浆裂缝分析及处理　的调配有利于灌浆。　３）灌浆压力控制。第１段灌浆压力为０．３５～　０．４５　ＭＰａ，其余灌浆段压力按公式Ｐ　一Ｐｏ－＋－ＭＤ　计算，其中Ｐ　为灌浆全压力；Ｐｏ取０．１；ｍ取　０．Ｏ３～０．０５；Ｄ为灌浆段顶板至孔口距离。　３．２灌浆裂缝　在渡汛坝顶进行固结灌浆和帷幕灌浆试验（分　一、二试验区）期间，ｌ由于对地层的可灌性未能了解　和把握，对灌浆压力的使用未能控制好，为此，在渡　汛坝体上产生了３条顺流方向的灌浆裂缝。其主要　特征简述如下：　１）Ｌ　裂缝：位于桩号０＋８４．４　ｍ处，长１０．５　ｍ，宽ｌ～２　ｍｍ，贯穿坝体上下游，沿外坝坡向下延　伸３．８５　ｍ尖灭。裂缝为张性，上宽下小，裂缝绕过　石块并沿石块砌缝产生，缝口呈锯齿状，在平面上多　呈“Ｓ”型或反“Ｓ”形型。　２）Ｌ２裂缝：位于桩号０＋９６．９　ｍ处，长１０．５　ｍ，宽０．５～１　ｍｍ，贯穿坝体上下游，沿外坝坡向下　延伸３．２０　ｍ尖灭，裂缝性质同Ｌ　裂缝。　３）　裂缝：位于桩号０＋７６．５　ｍ处，长１０．５　ｍ，宽约ｌ　ｍｍ，贯穿坝体上下游，沿外坝坡向下延伸　３．０５　ｍ尖灭，裂缝性质同Ｌ　裂缝。　３．３裂缝原因分析　１）坝基存在地质缺陷。一是坝基河床段出露　岩石为砂岩，夹泥岩、泥质粉砂岩，局部节理裂隙发　育，灌浆时易形成浆液通道；二是据勘察孔和灌浆先　导孔揭露，坝基岩层表面１０　ｍ以下存在承压含水　层，最大承压水头为１．５　ｍ，承压水量最大为２３　Ｌ／　ａｒｉｎ、最小为０．０５　Ｌ／ｍｉｎ，坝基承压水的存在会对坝　体产生一定的扬压力。　２）工程存在局部质量缺陷。他拉河水库是玉　溪市第一座浆砌石单曲拱坝，由于缺乏此类坝型的　施工经验，前期施工质量管理措施针对性不强，因此　在渡汛坝体施工中可能存在局部质量缺陷。一是浇　筑Ｃ　。混凝土盖板分缝处理填塞不密实，可能存在　浆液上涌通道；二是渡汛砌体石块之间可能存在局　部填塞不密实，施工缝、冷缝末处理好，在灌浆压力　作用下为浆液向上流动传递压力留下通道隐患。　３）灌浆压力偏大是裂缝产生的主要原因。裂　缝产生后，经市、县水利技术专家和参建各方现场共　同研究，对灌浆试验压力作出调整，第１段灌浆压力　由０．３５～０．４５　ＭＰａ降为０．２５～０．３　ＭＰａ，其余灌　浆段压力仍按公式Ｐ　一Ｐ。＋ＭＤ计算，Ｍ取值由　０．Ｏ３～０．０５降为０．０２５￣０．０３。通过采取降低灌浆　压力技术措施后，杜绝了裂缝再次发生。　４裂缝处理办法　４．１斜孔灌浆处理　４．１．１斜孔灌浆　１）布孔：每条裂缝布孔３排，每排布孑Ｌ　４个（混　凝土心墙１个、砌体３个）。第１、２排布于裂缝顺流　右侧，分别距裂缝２．５　ｍ和１　ｍ；第３排布于裂缝顺　流左侧，距裂缝２．０　ｍ。钻孔倾角和孔深必须确保　钻孔在不同深度（高程）控制和穿过裂缝，这是保证　灌浆质量的关键和重要措施。　２）灌浆材料：采用低碱硫铝酸盐５２５号水泥　（膨胀水泥）。水灰比采用５：１、３：ｌ、Ｉ：１配制，由　稀至浓施灌。　３）灌浆压力：所有灌浆孔段均采用０．１～Ｏ．１５　ＭＰａ孔口表压力。　４．１．２质量检查　１）凿槽直观检查。由人工沿坝面裂缝凿槽（深　２０　ｃｍ）检查，肉眼可见水泥浆脉沿裂缝充填密实，最　大浆脉厚２　ｍｍ，一般厚０．５～１　ｍｍ，充填饱满度达　９０　以上。但有少部分肉眼可见裂缝未见水泥浆充　填，原因是裂缝太细小，水泥浆液不能进入，形成灌　浆时“吃水不吃浆”的现象。从凿槽直观检查来看，　斜孔灌浆处理裂缝是成功的，效果是好的。　２）检查孔压水检查。每条裂缝布置检查孔２　个，分别布于混凝土心墙和砌体中，其检查效果如　下：①Ｌ１裂缝：ｑ砌体－－０．８　Ｌｕ，ｑ心墙一０．６　Ｌｍ②Ｌ２裂　缝：ｑ砌体＝＝＝２．４　Ｌｕ，ｑ心墙一０；③Ｌ３裂缝：ｑ砌体一０，　ｑ心墙一２．８　Ｌｕ。从检查孔压水数据分析，其透水率　值达到基础防渗标准（ｑ≤５Ｌｕ），说明斜孔灌浆处理　裂缝效果明显，达到设计要求。　４．１．３质量评定　渡汛坝体裂缝灌浆分部工程共包括３个单元工　程，单元工程质量全部为合格，中间产品质量合格，　故此分部工程质量等级评定为合格。　４．２孔槽防渗墙加固处理　裂缝进行斜孔灌浆处理后已满足设计防渗要　求，但为了慎重考虑，做到万无一失，在混凝土心墙　裂缝位置钻孔成槽，浇筑Ｃｚ。混凝土防渗墙作加固　处理。　４．２．１孔槽设计　孔槽中心线位于Ｃ　混凝土心墙（宽１．０　ｍ）中　心线偏下游１５　ｃｍ，孔槽长１　ｍ，钻孔直径　１３Ｏ　ｍｍ，两孔中心距离为１１　ｃｍ，两孔开口有效宽度不　１１６　云南水力发电　２０１３年第４期　小于５　ｃｍ，孑Ｌ深至Ｃ　。混凝土盖板（５～５．５　ｍ），防渗　墙混凝土标号为Ｃ。。。　４．２．２孔槽施工　在整个孔槽型防渗墙施工过程中，由建设方和　设计方人员进行现场监督和签证，严把质量关，孑Ｌ槽　施工和浇筑混凝土防渗墙均符合设计要求，达到了　砌石拱坝混凝土心墙裂缝位置防渗加固之目的。　４．２．４直观效果检查评价　１）钻孔成槽：孔槽采用回转式钻机沿裂缝倾向　方向依次钻孔，搭接施工，直至控制裂缝下部尖灭　点。每条裂缝各钻孑Ｌ　９个，孑Ｌ槽长度和深度均能有　效控制裂缝。　２）孔槽长度及有效宽度：①Ｌ　裂缝孔槽长　１．１２　ｍ，有效宽度８　ｃｍ；②Ｌ２裂缝孔槽长１．０６　ｍ，　１）２００３年６月１６日在大坝刚完工２８　ｄ时就　遭遇特大泥石流灾害，造成冲沙洞和输水洞阻塞，经　过近２个月的紧张抢险才排除重大安全隐患，大坝　经受住了严峻考验。通过观测资料分析，坝基渗水　有效宽度７　ｃｍ；③Ｌ。裂缝孔槽长１．１４　１ＴＩ，有效宽度　８　ｃｍ。孔槽长度和有效宽度均大于设计值，满足设　计要求。　３）孔槽冲洗和槽内排水：孑Ｌ槽内冲洗残留物和　积水深度均小于１０　Ｃｌｌｌ。　４．２．３孔槽浇筑Ｃ２。混凝土防渗墙　及位移观测均符合设计要求，工程无任何损害，证明　工程质量是优质、可靠的。　２）水库自正式蓄水至今已近ｌ０年，从大坝下游　观察原灌浆裂缝至今未发现渗水现象，进一步证明　灌浆裂缝处理办法是成功的、正确的。　１）Ｃ　。混凝土水灰比：普硅４２５号水泥７５　ｋｇ，　砂１１８　ｋｇ，碎石（５￣２０　ｍｍ）１８６　ｋｇ，水３３　ｋｇ，０Ｘ一　Ⅲ型减水剂１５０　ｇ。　２）混凝土拌制和浇筑：由于混凝土方量（２　ｍ３）　不大，采用台称称量材料，人工拌制混凝土人槽，控　５结语　对砌石拱坝灌浆裂缝的处理，只要找准裂缝产　生的原因，采取有效的预防措施，就能避免裂缝再次　发生；裂缝的处理只要方法措施得当，就能消除裂缝　对大坝形成的安全隐患。他拉河水库于２００３年建　成至今已近１Ｏ年，未发现原灌浆裂缝有渗水现象，　大坝观测运行正常，为新平县城供水发挥了重要作　用。　制混凝土层厚不大于５０　ｃｍ，振捣密实，依次反复，　直接混凝土浇筑至孔槽口为止。　４．２．３孔槽防渗墙质量控制　水电十四局参建的彭水、瀑布沟两水电站获中国电力优质工程奖　近日，中国电力建设企业协会公布了２０１３年度中国电力优质工　程奖评审结果。在全国获奖的５３项工程中，水电十四局有限公司参　建的重庆乌江彭水水电站工程和四川大渡河瀑布沟水电站工程榜上　有名。　南省科技进步二等奖；由于项目应用新技术整体水平达到国内领先　水平，技术创新成效显著，被评选为建筑业新技术应用示范工程，技　术创新为工程质量提供了保证。　四川大渡河瀑布沟水电站安装６台单机容量为６００　ＭＷ的混流　式水轮发电机组，总容量３　６００　ＭＷ。水电十四局参与了该电站引水　发电、厂房尾水系统建安及引水枢纽施工。在施工中经历冬季雪灾、　汶川地震等重大自然灾害影响的情况下，克服重重困难，狠抓工程质　量，在保证进度的同时，确保了工程质量和安全，得到了各方的认可。　（摘自《云南水力发电工程学会简报｝２０１３年５月总第１７２期）　重庆乌江彭水水电站安装单机容量为３５０　ＭＷ的５台混流式水　轮发电机组，总容量１　７５０　ＭＷ。水电十四局在承担地下电站Ｉｌ、ＩＩｌ　标段土建及金结安装施工中，高度重视工程质量，严格质量管理，积　极推进科技进步，其科技成果“变顶高尾水隧洞施工技术研究”获得　中国水电建设股份有限公司科技进步一等奖、中国电机工程学会电　力科学技术三等奖；“大型地下洞室高边墙稳定施工技术研究”获云　水电十四局承建的锦屏一级水电站工程通过阶段性验收　水电十四局有限公司参与施工的四川锦屏一级电站引水发电系　统工程通过了充水及发电前的阶段性验收。　锦屏一级水电站引水发电系统工程，由引水、发电、变电和尾水４　大系统工程组成。工程自２００７年１月１日开工以来，项目部共完成　洞挖石方开挖２０６．２８×１０４　ｍ。、混凝土浇筑９４．７９×１０　ｍ。、喷混凝　结灌浆８．６９×ｌＯ　ｍ、帷幕灌浆３．１６×１０　ｍ、金结制安１．７２×１０　ｔ。　目前，４大系统工程全部完工。已验收土建单元工程ｌ１　４２５个，合格　率达到１００　，优良率达到９２．７　；已验收金结单元工程１　４２２个，合　格率达到１００　，优良率达到９６．９１％。　（摘自《云南水力发电工程学会简报￣２０１３年５月总第１７２期）　土３．０８×１０　ｍ３、普通锚杆１６．５４×１０　根、钢筋制安４．６ｌ×１０　ｔ、固