摘要：Kubia水电站大坝出现裂缝, 影响因素主要是坝体内外温差、混凝土干缩、自生体积变形和外部约束作用等几方面。分别对此裂缝问题进行了探讨分析, 并针对具体情况提出了一些预防、处理措施, 裂缝经处理后该坝体处于受控状态, 未影响正常使用。

　　关键词：碾压混凝土重力坝; 裂缝分类; 成因分析; 裂缝处理;

　　1 工程概况

　　Kubia水电站是西非最大的水电站之一, 工程枢纽由挡水坝、溢流坝、引水建筑物、泄流底孔及厂房建筑物等组成, 坝轴线呈S曲线布置, 总长1145.5m。碾压混凝土重力坝, 最大坝高22 m, 坝顶长1060m, 库容0.23亿m3。

　　坝区基岩主要为泥盆纪的辉绿岩和奥陶系石英砂岩、泥质粉砂岩, 岩质类型以灰黑色、深灰色辉绿岩为主, 其次为深部的砂岩等, 均为硬质岩。坝区岩体共分5类, 开挖后的坝基主要为弱风化的辉绿岩, 岩体一般属Ⅲ级。坝址区未见断层出露, 节理裂隙主要发育有3组, 节理一般延伸长, 切层深, 连通性好。

　　根据统计资料分析, 坝址区夏季5月~9月最高气温高于35℃, 平均每年45d, 极端最高42℃, 春秋冬季节温度变化大。

　　2 裂缝基本情况

　　2.1 裂缝统计

　　在施工期间, 根据裂缝位置、形状、走向、缝长、缝宽、缝深及缝面是否漏水等, 进行巡视、检查。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方法为主, 必要时增加了孔内摄像和声波法检查。通过检查, 发现在溢流坝段、挡水坝段等部位前后出现多种类型的裂缝。

　　依据现有裂缝分析, 裂缝多出现于大体积常态混凝土, 主要分布于大坝基础、坝面及坝顶 (堰顶) 等部位, 类型多样化, 主要裂缝统计如下:

　　(1) 28~30#坝段基础裂缝8条。

　　(2) 3~32#坝段坝前裂缝210条, 基础强约束区裂缝179条。

　　(3) 一期溢流坝段28~32#坝段堰顶裂缝20条。

　　(4) 蓄水前排查27~38#坝段溢流坝溢流面裂缝434条。

　　(5) 蓄水后排查1~26#挡水坝段坝顶裂缝285条。

　　裂缝大多数垂直于坝轴线, 分段出现, 长度和宽度大小不一。

　　2.2 裂缝分类

　　(1) 按裂缝的成因划分

　　这些裂缝是由各种变形, 包括温差, 干缩湿胀和不均匀沉降等因素促成的, 属于非结构性裂缝。裂缝是在其结构的变形受到限制时产生的内应力造成的。

　　(2) 按裂缝产生的时间划分

　　本次统计的裂缝属于施工期间出现的裂缝, 包括塑性收缩裂缝、沉降收缩裂缝、干燥收缩裂缝、自身收缩裂缝、温度裂缝、施工操作不当出现的裂缝及一些不规则裂缝。

　　(3) 按裂缝的发展状态划分

　　根据统计期间的观测, 综合分析裂缝所处的运动状态及其发展趋势, 本次统计的裂缝属于稳定性裂缝, 这种裂缝不影响坝体使用。

　　3 坝体裂缝分类成因

　　Kubia水电站大坝混凝土出现裂缝成因大体可归纳为以下几个类别: (1) 气候环境所造成的温度裂缝; (2) 基础强约束区形成的裂缝; (3) 特殊的岩石结构及地质变化出现的结构裂缝; (4) 大坝浇完后马上蓄水遭受冷击产生的温度裂缝。

　　3.1 基础裂缝

　　根据大坝基础裂缝分布汇总表, 裂缝出现的位置基本上处于坝基地形突变位置, 或者位于宽大裂隙位置附近。坝基在应力集中的部位遭受外部条件的强约束、特殊的基岩结构、混凝土自身材料性能等因素成为大坝混凝土产生裂缝的主要因素, 基础裂缝产生原因有以下几个方面:

　　(1) 坝基开挖地形高低不平, 变化较大, 存在应力集中现象。

　　(2) 36~39#坝段岩性与其他坝段不一致, 造成大坝沉降量不一致。

　　(3) 坝基岩石呈巨厚状, 个别坝段基岩存在节理和层理发育的情况, 特别是基础上层, 将岩石分割成独立的岩体块状, 破坏了岩石的整体性。

　　(4) 大体积混凝土浇注完后初期硬化时产生的大量水化热得不到较好的散发, 导致混凝土内外温差较大使混凝土的形变应力超过允许极限应力而引起的裂缝。

　　(5) 混凝土浇筑后期, 温度逐渐下降, 混凝土也随之收缩, 在混凝土与基础岩面结合部位受到基础岩面的约束力, 从而在混凝土内部产生拉应力, 导致出现裂缝。

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　　(1) 缝面灌浆主要是对迎水面至第一道止水片之间缝面的灌浆, 灌浆材料为LW水溶性聚胺酯。骑缝布置灌浆孔, 间距30cm, 孔深20cm, 孔径Φ20, 灌浆量1.6kg/m~2.0kg/m, 采用Φ15灌浆管埋设。灌浆设备为手动压力泵, 灌浆压力为0.2 MPa~0.3 MPa。缝面及孔口采用堵漏王进行封闭, 然后通气检查确保孔与孔之间串通良好。灌浆由下向上逐孔灌注, 灌浆压力由小到大, 逐渐增加。

　　灌浆结束标准:缝面停止吸浆后再继续灌注30min。

　　(2) 灌浆结束3天后再对缝口进行嵌填处理, 嵌填方式为“凿槽20×8cm”, “U型槽+嵌填SR止水材料+回填903砂浆”。

　　(3) 在横缝两侧各1m, 上下各2m范围进行表面喷涂防水涂料, 涂刷材料为KT1水泥基渗透结晶型防水涂料, 涂料搅拌均匀, 随伴随用, 涂刷均匀、无遗漏、无空白, KT1防水涂料潮湿养护至少14d。

　　6 结语

　　混凝土裂缝是混凝土施工中的主要通病, 成因较多, 机理复杂, 包括基础不均匀沉降、温度和湿度的变化, 混凝土的脆性和不均匀性, 以及结构不合理, 原材料不合格, 模板变形等。为了保证建筑物和构件的安全, 一方面要从控制温度、改变约束、降低温度着手, 另一方面应设法提高混凝土的抗裂性能。只有在施工中采取行之有效的措施, 才能控制裂缝的出现或延伸, 进而保证建筑物安全、稳定的工作。

　　Kubia水电站大坝主体工程施工已全部完成, 各种原材料试验检测、混凝土内部质量钻孔取芯、压水检查等资料显示, 大坝混凝土整体质量比较好, 施工质量满足设计要求, 工程质量处于受控状态。

　　参考文献
　　[1]中国水利电力对外公司.Kubia水利枢纽工程设计报告[R].
　　[2]水利水电工程施工组织设计规范 (SL303-2004) [S].
　　[3]水利水电工程施工组织设计手册[M].中国水利水电出版社, 2001.