【摘要】近来来，我国许多山区和丘陵地区兴建了较多中小型水电站，坝型以重力坝、面板堆石坝、拱坝居多，而拱坝以施工简单、造价低廉受到很多业主青睐。但拱坝以其特殊的结构形式存在，坝体裂缝情况时有发生，有些大坝刚建成投产即产生裂缝，有些拱坝前期运营阶段没有出现裂缝，但运营多年后又出现裂缝。通过本次运用的新技术、新材料、新工艺，成功地处理了金坑电站大坝坝体裂缝问题，为今后类似的工程积累了成功的经验，提供了可靠的参照范例。
【关键词】新材料 新工艺 新技术 质量 经济
一、案例背景
金坑水电站位于青田县瓯江支流船寮溪上，枢纽工程属Ⅲ等工程，以发电为主，该工程拦河大坝为细骨料混凝土砌条石双曲拱坝，坝顶高程为218.6m，最大坝高80.6m，坝顶外弧长285.15m，中心角111.75°，坝底厚20.0m，坝顶厚4.0m，厚高比0.248, 138高程以下为大坝垫座，坝体设置横缝，分为18个坝段。水库泄洪采用坝顶溢流方式，控制集雨面积102km2，水库正常蓄水位210m，校核洪水位217.9m，死水位182m，总库容2420万m3。该工程于1977年动工兴建，1984年10月建成发电，电站运营至2010年左右，坝体产生了多处裂缝，有些裂缝有渗漏现象。
二、裂缝产生情况
据原始资料记录，在大坝施工期和大坝运行期的前期，曾陆续发现下游面左右岸沿岸坡的底部有较长裂缝，以及部分横贯开裂，其中横缝开裂的宽度达2.5－5.5mm，底部沿岸裂缝的宽度为1－3mm，部分裂缝还有渗漏水现象。对此业主曾组织有关专家踏勘现场进行考察，提出了普通砂浆封缝并进行水泥浆液灌注的裂缝处理方案，并组织了施工，但效果不甚明显。经水库运营多年后，又有部分新的裂缝产生，原有裂缝有的重新裂开，为查清裂缝近期分布情况，特进行现场裂缝勘查。经查，上游坝面（高程188以上）裂缝共计6条，横缝有开裂现象的有9条；下游坝面大小裂缝共计44条。
三、裂缝产生原因分析
金坑电站大坝从施工期到大坝运营二十多年一直有裂缝情况发生，业主和上级主管部门领导对此一直比较重视和关心，多次组织专家踏勘现场，对坝缝产生的原因作科学的分析和提出经济合理的处理方案，综合多次专家意见特提出坝缝产生的主要原因如下：
1、高水位或低水位运行对坝体产生应力变化造成坝体裂缝和横缝张开。
2、大坝运营多年，坝基岩体发生微弱变化或岩体满足承载力的要求有所变化导致裂缝和横缝张开。
3、气温骤升和骤降或某时段的气温特低或特高引起大坝裂缝和横缝张开。
4、当年的设计和施工技术水平及管理水平有一定的局限性。
四、本次裂缝处理方案及效果分析
由于上次裂缝处理效果不是很理想，我们对电力工业部华东勘测设计研究院防水材料工程公司和水电十二局科学研究所有关专家走访求教，并进行现场踏勘，决定采用了化学材料配制的封缝砂浆和化学灌浆处理的方案进行。
（一）、材料选用及灌浆浆液配置
本次裂缝嵌补及灌浆材料均选用电力工业部华东勘测设计研究院防水材料工程公司生产的化学材料。
1、灌浆材料的选用：
灌浆材料选用LW或者HW水溶性聚胺脂化学灌浆材料，该灌浆材料的主要特点为：具有良好的亲水性能，水既是稀释剂，又是固化剂，浆液遇水后先分散乳化，进而凝胶固结。固结体为弹性体，可遇水膨胀，具有弹性止水和以水止水的双重功效，适用于变形缝和裂缝的防水处理。
2、封缝材料的选用：
封缝材料选用903聚合物水泥砂浆，该灌浆材料的主要特点为：903防水胶由高分子乳液和有关的助剂组成，具有优良的物理力学性能，与混凝土的粘结强度高，可达3.0MPA以上，抗渗性能好，可在潮湿基面施工。
（二）、施工方法和工艺
1、裂缝处理施工工序：
搭设脚手架→凿缝→缝面清理→沿裂缝两侧打交叉骑缝灌浆孔→903基液打底→埋设灌浆盒及灌浆管→嵌903聚合物砂浆→养护→再次涂涮903基液面层。
1.1根据进场情况搭设稳固的钢管脚手架。
1.2沿裂缝凿除6—10cm宽、深约5CM的“U”型槽，便于嵌固903聚合物砂浆。
1.3用钢丝刷清除表面的浮尘和杂物，用水冲洗干净，保持基面潮湿但无浮水。
1.4沿裂缝两侧打交叉骑缝灌浆孔，冲击钻打孔，离缝面约10cm开孔，孔距30—50cm，沿缝两侧交叉布置，打斜向灌浆孔，与水平方向呈45度夹角，孔深须穿过裂缝面。
1.5按一定比例的903胶A组份和B组份配制基液打底，由专业技术人员完成。
1.6 903聚合物砂浆按一定比例的水泥、砂、903配制，配制由专业技术人员完成，并由专业的操作人员嵌缝完成，同时埋设灌浆盒和灌浆管，此工艺要求较高。
1.7 903聚合物砂浆达到初凝后洒水养护，潮湿环境中养护3-5天。
1.8 灌浆结束后再次涂涮903基液面层，基液的配制按专门的施工工艺实施。
2、化学灌浆施工工序：
2.1钻孔冲洗→压水试验→配浆→孔内排水→下灌浆（排气）管→孔口封闭→灌浆→闭浆→结束。
2.2化学灌浆施工工法为：孔口封闭、纯压式灌浆，灌浆次序从低处向高处推进。
2.3压水冲洗缝面，了解各孔之间的串通情况，同时检查止封效果，对漏水处重新封闭。
2.4孔内排水:利用压力风将孔内积水全部排出，保证孔内无积水。
2.5配浆:采用称量法计量，人工搅拌，塑料提桶贮浆方法灌浆前进行试配小样试验，确定施工配比。
2.6灌浆顺序由下到上，由深到浅，当邻孔出现浆液渗出，暂停压浆，将灌浆管移到邻孔继续灌浆。
2.7浆液固化后，割除灌浆管，用快干水泥进行封闭。
3、原材料质量控制
3.1本项目原材料均由项目部自行采购，采购时应保证原材料各种质量证明材料完整齐全，原材料均合格后才能进入施工过程。
3.2配料必须严格遵守规定，按试验确定的配料单进行严禁擅自更改。称量偏差不得超过±1%。
五、化学材料裂缝处理与普通砂浆封缝及水泥浆灌注的方案特点对比分析
1、封缝材料的对比分析
由于化学材料粘结强度高，防渗性能好，而且凝固时间短，故化学材料封缝较普通砂浆封缝具有强度高、时间短、防渗性好的优点。
2、灌浆材料的对比分析
2.1由于HW和LW聚胺脂材料具有很好的流动性，能够灌入1mm以下的裂缝，所以化学灌浆材料较水泥浆液具有较高的可灌性。
2.2 HW和LW具有良好的亲水性能，水既是稀释剂，又是固化剂，浆液遇水后先分散乳化，进而凝胶固结。固结体为弹性体，可遇水膨胀，具有弹性止水和以水止水的双重功效，而水泥浆在有渗漏水的缝面根本就不能凝固，起不到防水的作用，这也是水泥浆灌注的最大短板。
2.3由于HW和LW聚胺脂材料具有很高的粘结强度，其粘结强度大于混凝土本身的抗拉强度，故缝面粘合后很难再次拉裂。
3、施工便捷性的对比分析
由于化学裂缝修补所需机械简单，重量很轻，工人手持灌浆泵即能操作，故大大简化了施工的便捷性。而且化学材料体积小，重量轻，便于贮藏和运输。
4、经济合理性的对比分析
化学材料利用率高，浪费极少，而水泥注浆会有大量的管道占浆和弃浆，造成材料极大的浪费。
5、处理效果的对比分析
金坑电站大坝裂缝处理后经汛期检验，坝体渗漏点得到有效控制，经实践检验，运营效果良好，受到业主和水利主管部门的好评。
六、结束语
随着时代不断发展，水利水电工程建设出现了很多新的先进的施工技术，同时也出现了很多的新材料，新工艺。无论是新建水工建筑物的施工，还是旧的水工建筑物的维修和养护，这些新的科技成果均提供了很大程度的支撑和保障。不仅更好的保证了工程质量，同时也极大地方便了施工和节约了工程成本。如果我们的科技成果不断地推陈出新，中华大地上的水利水电事业一定蓬勃发展。
参考文献
【1】电力工业部华东勘测设计院防水材料工程公司科研实验厂产品简介及施工工艺流程介绍。
【2】水工建筑物化学灌浆规范 DL/T5406-2010 国家能源局发布。