周小柱
安徽禹溪水利工程有限公司 安徽淮北 235100
摘要：裂缝问题是水库大坝结构中最普遍的问题之一，同时也是目前水库除险加固处理中最常见的问题。裂缝的出现不但会对大坝整体性以及刚度造成较大影响，同时也会造成钢筋的锈蚀，影响到混凝土的耐久性以及抗渗能力，所以要充分分析大坝裂缝成因，在此基础上进行除险加固处理，确保大坝的稳定性。本文主要以水库为例分析大坝裂缝成因，并提出相应的除险加固措施，希望能够对相关人士有所帮助。
关键词：水库大坝；裂缝；成因；除险加固；处理措施
0引言
从国外统计资料来看，土石坝发生裂缝也是较多的。据美国J.D杰斯汀(JustinJ.D.)介绍26座土坝的事故案例，列举了80多座溃坝数据，阐述了对102座溃坝所作的分析，由于裂缝滑坡造成的占15.5%。例如锦屏水库大坝1975年建成，1980年发现并处理8条裂缝，2004年先后发现并处理6条裂缝。2016年10月大坝安全鉴定工作中再次发现24条裂缝。因多次发现坝体存在纵横向的表层及内部裂缝，推断坝壳与心墙结合面处有纵向裂缝，不排除存在贯穿心墙的横向裂缝，水库按正常高水位运行时安全风险极高，可能会产生沿裂缝的冲蚀破坏。为此，本文就分析水库大坝裂缝成因，提出大坝除险加固建议。
1水库大坝裂缝的成因分析
1.1设计以及施工原因造成的裂缝
在进行水库大坝设计过程中为了满足相应的外观要求，常常存在较多的凹凸角，这些位置非常容易形成应力集中问题，比较容易产生裂缝。另外，大坝施工过程中混凝土配比设计不合理会直接影响到混凝土的抗拉强度，这也是引发混凝土发生裂缝的主要原因。完成混凝土施工后需要对其进行必要的养护，这是确保混凝土正常硬化的基础，所以养护条件的质量直接影响着裂缝产生的概率。
除此之外，在大坝混凝土施工过程中若是振捣不够均匀或漏振以及过振等问题也会引发混凝土离析问题，造成整体强度的下降，容易产生裂缝。
1.2混凝土钢筋锈蚀所引发的裂缝
一旦大坝所用钢筋的表面受到腐蚀就会形成铁锈，随着这些铁锈体积的增加会对外部混凝土造成积压而形成垂直于径向胀压力的拉应力。随着这些拉应力的上升，混凝土的承载能力会有所下降，若是拉应力超出了混凝土承载极限就容易形成纵向裂缝。
1.3水工混凝土变形引起的裂缝
混凝土非常容易受到外部环境温度的影响，在没有任何约束的情况下就会造成体积的胀缩，一旦混凝土的体积胀缩受到了外部约束力的限制就会在混凝土内部形成温度应力，若是此应力超出了极限值就会形成裂缝。若是混凝土发生收缩变形，在受到外部约束情况下就会形成拉应力以及拉应变，一旦超出混凝土的容许值就容易形成裂缝。另外，水库大坝的钢筋混凝土具有非常大的体积，所用水工混凝土具有比较大的比热值，在外部空气温度以及湿度出现比较大变动时就容易引发混凝土坝体产生收缩裂缝，严重情况下某些坝体的混凝土会在施工情况下形成裂缝。
1.4外部载荷所产生的水工混凝土裂缝
水工混凝土裂缝若是受到外部载荷影响就容易产生裂缝，大坝构件若是受到集中载荷或均布载荷就会在内部形成弯矩，一旦拉应力超出了混凝土抗拉强度就容易形成垂直于构件纵轴的裂缝。若是构件受到外部载荷所形成的剪应力和纵轴形成45°角就容易形成倾斜性的裂缝，同时会顺着该方向不断延伸。另外，一旦水库大坝基础发生了不均匀性沉陷，那么大坝就会产生强迫性变形而引发大坝的开裂，同时随着不均匀沉陷的加剧裂缝也会不断扩大。
2水库大坝裂缝除险加固处理方式
2.1采用低温低热混凝土进行施工
水工混凝土施工中所产生的热量是混凝土温度的重要组成部分，若是能够将混凝土所产生的热量进行有效散开就能够大大降低混凝土蓄热量以及具体的温升。在实际应用过程中，更多是通过合理选择材料来降低混凝土发热量，一般情况下可以采用低热水泥、低水泥量、掺混合材、外加剂以及大骨料等材料，这是水库大坝混凝土有效控制裂缝的重要方式。例如，在夏季等温度较高的环境下进行混凝土浇筑时其温度会达到近30℃，若是可以利用预冷材料的添加将浇筑温度降低10℃，就相当于将混凝土内外温差降低约20℃，能够大大降低混凝土裂缝发生概率。
2.2混凝土浇筑施工方面的控制
在大坝混凝土浇筑前一定要对模板进行仔细清理，要彻底清理其内部积水、杂物等，同时要通过洒水等方式提升模板的湿润性。在钢模板使用过程中需要确保其表面的清洁性，同时要加强脚手架、钢筋、预埋件等方面的检查，确保其符合要求后才可以进行浇筑施工。为了确保混凝土浇筑的有效性，需要利用插入式振动器对其实施振捣，同时要对其移动距离进行控制，正常情况下控制其间距≤1.5倍作用半径。另外，要最大程度防止发生钢筋、模板以及预埋管的碰撞，需要确保振捣器能够插入到下层混凝土内5cm左右，并且要确保混凝土浇筑的连续性。
2.3柔性处理防渗作业施工
第一，要将裂缝周围清理干净，同时顺着裂缝在周边切割梯形槽（尺寸为槽上口宽8cm，下口宽4cm，槽深约5cm），一定要确保裂缝处在梯形槽下口区域。之后可以通过高压水对梯形槽进行彻底清理，确保其内部不会存在碎屑、残渣以及泥土等，一定要保证槽内部的清洁性，以便粘合剂能够和槽面进行较好的粘接。第二，清理梯形槽后要在其内部涂刷粘合剂，需要注意的是，要进行必要的试验来确保粘合剂的有效性。另外，在进行水下作业过程中需要顺着梯形槽下口面实施均匀性涂刷，至少涂刷2次以上。第三，之后进行GBW填充剂的嵌填，在完成梯形槽粘合剂的涂刷之后要遵照从中间到两侧的顺序立即填充膨胀止水条和密封剂，一定要确保止水条和梯形槽进行牢固的粘结。另外，在对GBW止水条和梯形槽实施搭接过程中一定要控制其搭接长度要在15cm以上。要利用试验的方式确定好水下密封剂的组成情况，一定要保证GBW膨胀止水条和密封剂的有效粘结，防止受到水的影响而发生渗漏。第四，需要通过三元乙丙复合柔性止水板实施粘结。首先要在裂缝表面涂刷粘接剂，要遵照从中间向两侧的顺序将三元乙丙复合柔性止水板进行粘结，为了保证其粘结有效性，完成粘结之后要对其进行压实，并且要在止水板上下两侧通过不锈钢压条进行加固。第五，要加强GB柔性止水板、射钉锚接点以及周边实施粘合剂封闭处理，确保防渗防漏。
2.4裂缝灌浆化学处理
第一，为了能够得到良好的裂缝封堵效果，要从根本上解决渗漏问题，需要通过化学灌浆的方式对裂缝两侧进行处理。在实施柔性处理防渗作业之后要进一步加强裂缝、伸缩缝周边的封闭性施工，可以通过斜孔化学灌浆工艺等方式来避免产生绕渗的问题。具体实施时，先要进行斜孔的设置，要按照大坝裂缝的具体情况实施相应的绕渗处理。对于和溢流面相接的情况，要在裂缝两侧布孔灌浆，同时在中墩与裂缝相接处再布孔。第二，完成钻孔之后需要对其清洗干净再实施灌浆，完成灌浆后要通过密封剂对于灌浆孔实施环形封闭，保证其密封的紧密性；第三，之后通过压水试验对于裂缝的开合情况进行检验，以此来判定坝体裂缝是否存在联通的情况，同时要以此为参照进行灌浆压力、进浆量的计算，避免出现浆液流失的问题。在进行裂缝灌浆试验之前一定要仔细检查裂缝的密封情况，要重点加强漏水点的检查和修补，保证裂面的良好密封性。第四，最后要通过LW/HW水溶性聚氨酯材料实施灌浆作业，要将灌浆压力控制在0.3～0.5MPa范围内。为了确保灌浆的充分性，需要将最终的灌浆压力控制在0.5MPa并保持10min不吸浆为止，之后可以停止灌浆。
3结语
综上所述，本文主要分析了大坝裂缝成因，在此基础上提出了相应的除险加固处理措施。通过本文介绍能够对水库大坝裂缝的治理提供一定参考和帮助，对于确保水库的稳定运行具有现实意义。
参考文献
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