潘德雄
浙江省正邦水电建设有限公司 310051
摘要：随着我国现代工业生产技术的不断提高，水利水电工程建设的要求越来越严格，作为水库面板的重要建筑材料，堆石坝混凝土面板的裂缝处理一直是这一过程的重点。分析了某小型水库堆石坝施工过程中出现的质量缺陷及其对大坝安全的影响，分析了原因，提出了处理措施。论述了缺陷处理方案及处理效果，并根据工程投产以来的情况对缺陷处理效果进行了评价。
关键词：堆石混凝土坝；施工缺陷；原因分析；处理措施；处理效果
1工程概况
某A水库是以供水灌溉为主的小型综合利用水库，总库容631万m3。水库的正常存储水平是215 m3，和相应的存储容量是464万m3。平均每年1993万m3引水。大坝设计洪水标准是每隔30年，洪水和检查标准是每200年一次。大坝的顶部有221米长。左岸非溢洪道段35m，右岸非溢洪道段133m，溢洪道段53m。大坝顶部宽度5米，高度5米，大坝距离220.2 ~ 221米，最大的大坝高度38米。图1为大坝的典型断面图。
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大坝基岩主要为粉砂质泥岩夹下泥盆统莲花山组细砂岩，弱～微风化。岩层产状倾向下游，倾角陡，强度高，节理裂隙较发育。
2水库堆石混凝土坝施工缺陷原因分析
2.1施工缺陷问题
20xx年x月，拦河坝一期右岸4~9个坝段开工建设。截至20xx年x月，累计浇筑堆石混凝土28仓，堆石混凝土约1.3万m3。2014年6月4日，4#坝块左侧拆模时，发现堆石混凝土浇筑层结合面有夹层材料。夹层材料的强度很低，厚度为1～80mm。低洼处较厚，探测深度由一侧向内侧为1.3m。
为深入分析堆石混凝土层间接缝存在层间材料的原因，对堆石自密实混凝土层间接缝的强度、抗渗等级、渗透性及缺陷试验、坝密、空隙率及抗剪强度进行了试验研究。主要结论如下：① 已浇筑的堆石混凝土体密实合格，但浇筑层存在局部夹泥、层间空隙、整层无粘结等严重施工缺陷。接触面抗剪（断裂）强度试验结果表明：f′值为1.0（略低），C′值为0.14mpa（极低），f值为0.78（略低）；② 4#5#坝段水压检测共10个断面，包括各层，除上部水压检测1孔和4孔水压检测2孔外坝段有一串孔，相邻灌浆孔，透水性大于50Lu；5#坝段下段透水率为7.27lu；坝段3号检查孔上段透水率为1.88Lu；其余6个节段小于1lu；结合钻孔电视分析，坝层缺陷在大面积范围内没有连通性，且各缺陷相对独特面积很小。现浇堆石混凝土施工缺陷统计见表1。
表1 坝体已浇筑堆石混凝土施工缺陷统计表
施工仓面 层面高程/ m 堆石质量 可能存在较厚夹泥 层面积/㎡ 仓面面积/ ㎡ 可能存在大面积 夹泥层占比/% 较厚夹泥层大致位置
4#坝块第2层 185.0 一般 48 980 4.9 坝左模板处、靠近导流孔下游模板处
4#坝块第5层 189.5 一般 60 760 7.9 靠近导流孔下游模板处
4#坝块第6层 191.0 较差 120 580 20.7 坝右（仓面右半部分）
4#坝块第7层 193.5 差 130 540
24.1 进车口至上游两边，坝右侧 下游靠近导流孔位置
5#坝块第4层 188.0 一般 20 200 10.0 坝下游模板位置处
5#坝块第5层 189.5 一般 20 260 7.7 坝左中下游导流孔处
5#坝块第6层 191.0 一般 6 330 1.8 坝左中下游导流孔处
5#坝块第7层 192.5 一般 6 460 1.3 坝左侧部分
5#坝块第8层 194.0 一般 6 480 1.3 坝左侧部分
7#坝块第2层 202.0 较好 5 120 4.2
7#坝块第3层 203.5 较差 50 200 25.0 坝左模板处
7#坝块第5层 206.5 一般 10 200 5.0 坝左模板处
9#坝块第4层 209.5 较差 10 100 10.0 桩号0+190处
2.2大坝安全影响分析
根据质检提供的堆石混凝土层间界面抗剪试验成果，对大坝稳定应力进行复核计算，计算参数比试验值减少0.85倍。根据抗剪强度公式，计算的抗滑稳定安全系数的抗剪强度公式是k”= 1.59 ~ 2.7 k = 0.7 ~ 1.0；4# 坝段5 #坝段，不符合要求的代码，但符合要求的其他大坝的抗滑稳定的代码部分。在各计算条件下，坝体应力均满足规范要求。因此，必须采取有效措施消除和加强堆石混凝土的施工缺陷。
2.3缺陷原因分析
根据施工现场的揭露和检查结果，结合施工过程的控制环节，综合分析认为，坝体堆石坝混凝土层间结合不良是由于仓面污染所致：① 石料直接倒入仓内，无需粗筛和清理，甚至在仓内进行二次冲洗和清理，造成污水排放不干净或污水回流至堆石料底部，污泥和粉末沉淀的形成污染仓库表面；② 雨天施工时，如果堆石未盖好，雨水会冲刷石料，污水会进入石料底部，污染仓面。
3水库堆石混凝土坝施工缺陷处理方案
坝体堆石混凝土夹层施工缺陷的处理原则是采取有效措施，提高坝体的完整性、抗渗性、抗滑稳定性和安全系数，保证大坝的稳定和安全。
3.1 4#坝块、5#坝块缺陷处理
钢筋处理采用“既有坝体水泥填筑灌浆+上游加排水孔+补强混凝土”的措施。首先，对既有坝体进行水泥灌浆，灌浆孔间距和排距2.5～4m。钻孔向基础面抬高，采用P·O42.5纯水泥浆注浆；灌浆前，在现有坝体周围的每层直墙处，应打开宽度为5cm、深度8cm的三角形楔形槽，然后用丙烯酸乳液砂浆密封。距既有坝上游面2.1m处增设竖向排水孔Φ150@3M。此外，大坝顶部采用DN 150×3.5镀锌钢管引至下游。
灌浆处理后，坝体上游面用修补混凝土浇筑，修补混凝土顶部从205.5米高程向下坝基开挖面坡度比为1： 0.3。大坝顶部新旧混凝土接口设置接缝钢筋（主筋用）Φ28@250配筋Φ20@250）正常混凝土C20（3）采用坝体标高以下，坝体以上采用C15填石混凝土，与上坝体一起浇筑。上游坝面新旧混凝土应进行粗化，接缝钢筋预埋Φ20.L=1.5m，纵横间距0.75m。缺陷处理的典型断面部分如图2所示。
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3.2 7#8#9#坝块缺陷处理
采用“既有坝体水泥灌浆+上游面加钢筋混凝土防渗板”的加固处理措施。首先对既有坝体进行水泥灌浆。注浆孔间距和行距为2.5～3 m，孔向基础面抬高。采用P·o42.5纯水泥浆灌浆；在灌浆前，在现有坝体周围的每层直墙上开宽5cm、深8cm的三角楔槽，然后用丙烯酸乳液砂浆封闭。灌浆处理后，在现有坝体上游面增设钢筋混凝土防渗面板。面板嵌入混凝土底板30cm，面板厚度35cm。采用C25混凝土，面层配Φ10@200×200.上游坝面新旧混凝土凿毛并预埋接缝钢筋Φ20.L=1.5m，纵横间距0.75m。缺陷处理的典型截面如图3所示。
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3.3施工工艺改进
为保证大坝工程质量，针对已施工堆石混凝土的质量缺陷，本设计优化了以下施工工艺：
（1） 堆石料入库前必须进行初步筛选，并用高压水冲洗。严禁将泥浆和水带入仓库。自卸车不得进入堆石仓上游半区。
（2） 严禁用水清洗仓面堆石料或垫层。堆石开始的仓面应做好防雨准备，严禁雨水冲刷堆石进入仓内。
（3） 在堆石混凝土抗压强度达到2.5MPa之前，不得进行下一个储存面的准备工作。施工水平缝应用风镐凿毛。
（4） 调整控制混凝土配合比，减少自密实混凝土浇筑过程中的泡沫和黑炭浮浆，并及时清除。
（5） 浇筑块仓面应略向上游倾斜，下游端应高出上游端20cm。堆石混凝土入仓时，必须有适量块石高出浇筑面50～150mm，不得集中。
（6） 在周围模板附近留出空间，解决仓面混凝土浇筑后堆石料底部污物被挤出并聚集在周围模板附近的问题，避免浇筑块周围结合面出现不良夹层密实现象。
3.4缺陷处理效果
灌浆后，实测抗剪强度参数f的最小值为0.76。增加排水孔后，坝底扬压力降低0.3倍，计算4#坝块和5#坝块各层抗滑稳定安全系数K分别为1.31和1.35，满足规范K不小于1.05的要求；同时，在各计算工况下，各坝块层应力满足规范要求。经施工工艺改进，大坝上部未出现类似施工缺陷。通过对大坝进行正常蓄水和高水位试验，大坝变形正常，下游坝面无层间渗漏，表明大坝施工缺陷处理方案可行有效。
4结论
堆石混凝土是一项新技术；其技术特点是采用特殊的自密实混凝土，浇筑时依靠其自动流动，无需振捣即可实现压实。堆石混凝土是通过填充堆石体空隙而形成的完整密实的堆石混凝土，具有低碳、环保、优质、低水热、工艺简单、成本低、施工速度快等特点。在新技术的应用中，要注意埋石的施工质量，必须严格按照规程规范和特殊的施工技术要求，确保施工质量和工程安全。
参考文献
[1]袁仲乾.某水库混凝土面板堆石坝施工质量的控制[J].黑龙江水利技，2020,48(07):190-191.
[2]陈小亮.混凝土面板堆石坝的面板裂缝防治技术要点[J].农业科技与信息，2020(13):124-125+128.