二级水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝缺陷修补

摘要：混凝土裂缝是一个普遍存在而又难以解决的工程实际问题，锦屏二级水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝采用化学灌浆进行了系统修复，对保证衬砌混凝土结构的耐久性，防止引水隧洞内水外渗起到了良好作用。对锦屏二级水电站引水隧洞东端衬砌混凝土裂缝处理要求、修补工艺进行了总结，对裂缝产生原因进行了初步分析，可为其他类似工程提供借鉴。

关键词：二级水电站；引水隧洞；衬砌混凝土；裂缝 引言

锦屏二级水电站位于凉山彝族自治州木里、盐源、冕宁三县交界处的锦屏大河弯上，是雅砻江干流规划建设的21座梯级电站中装机规模最大的水电站。其上游紧接具有年调节水库的锦屏一级水电站，下游依次为官地、二滩（已建成）和桐子林水电站。闸址控制流域面积10.27万km2，约占雅砻江全流域面积的75.5%，闸址处多年平均流量1220m3/s，年径流量384.7亿m3。 1、裂缝产生的原因分析

锦屏二级水电站东端引水隧洞衬砌洞段长度约44．9km，共发现裂缝13424条。裂缝以Ⅲ类和Ⅳ类裂缝为主，裂缝中近似环向裂缝占总裂缝数量的55%左右，但其长度占总长度的85%左右。4条引水隧洞裂缝发展情况总体相当，但4#引水隧洞裂缝发展相对较多，主要是因为4#引水隧洞末端有2014m的洞段前期采用先边顶拱后底板浇筑，这部分洞段裂缝发展多，达到每米洞段6．59延米裂缝，为普通洞段的4倍以上，且99%为环向贯穿裂缝；4#引水隧洞其他洞段裂缝为每米洞段1．3延米左右。根据相关资料分析，锦屏二级水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝总体发展情况在特大断面水工隧洞中处于中等偏下水平。 1.1、混凝土自身收缩

混凝土因收缩而导致的裂缝是混凝土裂缝最主要的形成原因，主要与混凝土的水灰比、水泥的成分、水泥的用量、集料的性质和用量、外加剂的用量等有关。锦屏二级水电站引水隧洞混凝土使用的水泥为“乃托”P．O42．5，该水泥凝结时间快、细度高、早期强度高、水化热高；骨料采用大理岩轧制，干法生产，细骨料石粉含量较高（20%～30%）、粗骨料裹粉较严重（1%～3%）；由于特长引水隧洞以及隧洞群施工交通组织的困难，泵送混凝土运输距离有的长达15km以上，且要考虑必要的交通拥堵、等待等情况，加之泵送混凝土施工和易性要求高，出机口坍落度大（一般为200～220mm左右），水灰比控制在0．45～0．50之间，混凝土砂率较高（42%～50%）等因素的影响，增加了混凝土的自收缩值，减弱了混凝土之间的连接能力，增大了干缩裂缝产生的机率。 1.2、温度裂缝

由监测结果得知，引水隧洞边顶拱浇筑完成后最高温度达到40℃～48℃，内外温差达26℃～32℃，混凝土浇筑完后30h左右温度为最高，7～8d内温度下降较快。从内外温差分析得知，内外温差大导致温度应力超过混凝土的抗拉强度，从而产生温度裂缝。另外，引水隧洞岩爆、地质缺陷导致的塌方、施工控制不到位导致的超挖等造成衬砌混凝土厚薄不均、衬砌断面变化大等问题。在断面变化大的部位产生的应力集中可能诱发裂缝产生。 2、混凝土裂缝的处理 2.1、施工工艺流程

1）Ⅰ类裂缝：用电动钢丝刷对裂缝进行打磨，打磨宽度15cm~20cm，清洗

并晾干后，涂刷厚度为1mm的环氧涂料。2）Ⅱ类裂缝：进行表面直接封闭处理a.清理缝面：对裂缝表面进行清理，去除表面的钙质析出物、水泥浮浆以及其它污物，并冲洗干净；b.封缝：先用低粘度环氧对裂缝表面进行封闭，要求涂刷均匀；待环氧表干后再在缝面涂刷二道环氧涂料，涂刷宽度为15cm~20cm，涂刷厚度为1mm。3）Ⅲ类裂缝：采用先封缝再钻孔化学灌浆处理a.清洗缝面：对缝表面进行打磨，打磨宽度15cm~20cm，去除缝面的钙质、析出物及其他杂物，并冲洗干净；b.布设灌浆嘴：缝深小于30cm，间距30cm~50cm，采用磁力钻骑缝布设灌浆孔，埋设灌浆嘴并再次冲洗干净；缝深大于30cm，沿缝两侧5cm~10cm，间距0cm~50cm间隔，采用磁力钻在裂缝两侧斜向穿缝布设灌浆孔，然后埋设灌浆嘴，并再次冲洗干净；c.封缝：表面涂刷环氧底胶，再涂刷2道环氧涂料，涂刷宽度为15cm~20cm，厚度1mm；d.灌浆：待封缝材料有一定强度后进行化学灌浆，化灌材料采用环氧浆材，且化学材料要满足与混凝土的粘结强度≥2.0MPa，本身抗压强度要大于40MPa。灌浆压力为0.3MPa-0.5MPa，从最低端向高端进行，待邻孔出浆后，关闭并结扎出浆管，继续压浆；也可在邻孔出浆后，关闭原灌浆管，移至其他邻孔继续灌浆，一直到整条裂缝都灌满浆液并稳压5min-10min为结束标准；e.表面处理：待浆液固化后，凿除灌浆管，并用钢丝刷清理缝面两侧，清理完后再在缝面涂刷2道环氧涂料，涂刷宽度为15cm-20cm，厚度1mm。 2.2、裂缝化学灌浆的施工方法

裂缝普查完成后，根据确认的裂缝分类，按裂缝处理技术要求进行处理。Ⅰ类裂缝不处理；Ⅱ类裂缝对裂缝表面进行打磨，打磨宽度为20cm，去除缝面的钙质、析出物及其他杂物并冲洗干净，然后采用环氧胶泥进行封闭即可。Ⅲ类和Ⅳ类裂缝对缝面进行打磨处理及清理后，对裂缝进行骑缝刻“V”型槽，槽深3～5cm，槽表面宽3～5cm；刻槽完成后采用清水、风枪对裂缝进行清洗，以保证槽内缝口张开、内无粉尘，然后进行化灌孔布置。化灌孔采用电锤开孔，钻头一般选用φ27或φ30、长度为35cm的规格。根据裂缝情况采用骑缝钻孔和斜穿钻孔方式，钻孔孔距为0．3～0．5m。骑缝孔是对准裂缝直接钻孔，适用于宽度较细、深度较浅的裂缝；斜穿孔的钻孔角度一般为45°，在裂缝两侧交错布置，钻孔必须穿过裂缝，确保与裂缝相交。 结束语

锦屏二级水电站引水隧洞衬砌混凝土因各种因素综合作用产生了一些裂缝，但裂缝总体发展程度不高，所有裂缝均按照不同的处理要求分别进行了处理，保证了结构的完整性和耐久性。锦屏二级水电站引水隧洞衬砌混凝土裂缝高强度大规模处理，在施工工艺、施工组织及施工保障措施方面建立起了一套完整的方法和规章制度，可为其他类似工程提供借鉴。 参考文献：

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