(華電四川發(fā)電有限公司瓦屋山分公司，四川 洪雅，612360)

1 瓦屋山水電站基本情況

1.1 工程概況

瓦屋山水電站位于四川省眉山市洪雅縣瓦屋山鎮(zhèn)，該電站是周公河干流七級開發(fā)的第一級，也是龍頭水庫電站，該工程大壩為混凝土面板堆石壩，總庫容5.843億m3，設(shè)計水頭253m，裝機240MW。壩頂高程1083.26m，最大壩高138.76m，壩頂全長277m，壩頂寬度8m，上游壩坡為1∶1.4，下游壩坡為1∶1.3，下游壩坡設(shè)二級馬道。面板采用C25鋼筋混凝土，抗?jié)B標(biāo)號W12，頂部厚度0.3m，底部0.71m，采用單層雙向配筋，面板設(shè)垂直縫，水平向只設(shè)施工縫，垂直縫分為張性縫和壓性縫，縫間距在靠近壩肩的張性縫為6.0m，其余縫間距為12.0m。趾板型式為平趾板，采用C20鋼筋混凝土，抗?jié)B標(biāo)號W12，趾板厚度為0.7m，趾板寬度在1020m高程以下為7.5m，1020m以上為5.5m。面板和趾板相接的周邊縫設(shè)一道“F”型銅片止水。

電站主體工程于2003年7月10日正式開工，2007年4月10日水庫下閘蓄水，兩臺機組分別于2008年1月31日及2008年2月7日并網(wǎng)投入商業(yè)運行。運行期間經(jīng)歷了2008年汶川“5·12”8.0級特大地震，大壩距震中150km；另外還經(jīng)歷了2013年蘆山“4·20”7.0級大地震，大壩距震中80km。

1.2 面板和趾板施工情況

面板在混凝土澆筑施工過程中，沿垂直壩軸線方向分為28塊，其中受壓區(qū)每塊寬度12m，共20塊，受拉區(qū)每塊寬度6m，共8塊。面板分兩期施工，1025.5m高程以下為第一期，以上為第二期。第一期面板最大斜長137.63m，混凝土方量7243m3，面板斜面積1.39萬m2，混凝土澆筑自2006年2月17日至5月16日完成。第二期面板最大斜長94.39m，混凝土方量8637m3，面板斜面積2.09萬m2，混凝土澆筑自2006年10月29日至12月14日完成。周邊縫及面板垂直縫表面止水選用“GB”材料，與面板混凝土澆筑同步進行，于2007年1月29日全部完成面板止水施工。

趾板水平段分為兩段，各16.25m長，左右斜坡段按15m長分段，采用C20常態(tài)混凝土澆筑，每相鄰段設(shè)1.5m寬后澆帶，用摻UEA的微膨脹混凝土澆筑。趾板共分為34塊常態(tài)混凝土段和33塊后澆微膨脹段。趾板混凝土于2004年5月開始澆筑，2006年5月澆筑完成。

2 面板和趾板裂縫情況

2.1 一期面板澆筑完后裂縫情況

一期面板澆筑完成達(dá)到混凝土齡期后，經(jīng)監(jiān)理、業(yè)主會同施工單位對整個一期面板裂縫進行了聯(lián)合檢查，發(fā)現(xiàn)小于0.2mm的裂縫26條，未發(fā)現(xiàn)大于0.2mm的裂縫，裂縫多位于961.00m高程以下較低部位，混凝土趾板也出現(xiàn)有裂縫。

2006年10月份汛后基坑抽水清淤，12月10日再次檢查發(fā)現(xiàn)面板0.2mm以下裂縫增加到37條，長度共318.15m，寬度大于0.2mm的裂縫48條，長度共435.16m，總計裂縫長度753.31m。裂縫多位于M12、M13、M14、M15及M16塊面板高程961.00m以下，裂縫走向基本為水平向，部分裂縫有微滲水現(xiàn)象，經(jīng)對裂縫抽樣刻槽檢查，裂縫深度在10cm～20cm左右。在高程945.20m附近有四塊趾板端部有貫穿性裂縫，縫內(nèi)有滲水，縫周圍混凝土有壓碎與脫落現(xiàn)象；靠近河床趾板部位的面板經(jīng)打孔檢查有10mm以內(nèi)的脫空現(xiàn)象；水平趾板翹翼也發(fā)現(xiàn)了2條寬度大于0.2mm的裂縫。

2.2 二期面板澆筑完后裂縫情況

二期面板澆筑完成達(dá)到混凝土齡期后，檢查發(fā)現(xiàn)裂縫寬度0.2mm及以上的有4條，長度共46m；小于0.2mm的裂縫有10條，長度共107.2m，總計裂縫長度153.20m。

左岸壩肩高趾墻出現(xiàn)1條豎向裂縫，裂縫長度2.8m，寬度0.3mm；右岸壩肩高趾墻出現(xiàn)2條豎向裂縫，其中一條裂縫長度7.5m，寬度0.3mm，另一條裂縫長度5.6m，寬度0.4mm。

2.3 經(jīng)歷兩次大地震后裂縫情況

2008年汶川“5·12”地震后檢查發(fā)現(xiàn)：大壩左岸靠近趾板的面板在高程1036.00m～1038.00m處發(fā)現(xiàn)1條寬度大于0.2mm的斜向裂縫；左岸趾板有10條小于0.2mm的斜向裂縫；右岸趾板有2條小于0.2mm的斜向裂縫。

2013年蘆山”4·20”地震后檢查發(fā)現(xiàn)：大壩左岸靠近趾板與周邊縫右側(cè)面板在高程1040.00m附近發(fā)現(xiàn)1條“Y”字形裂縫，主裂縫長度約9m，縫寬最底部0.1mm，中間至頂部0.2mm～0.3mm，裂縫深度0.12m，裂縫共12m長。

3 裂縫成因分析

3.1 一期面板澆筑后前期裂縫成因分析

2005年11日中旬，一期面板背面墊層料、過渡料和部分主堆料填至1028.00m高程，待自然沉降至2006年2月中旬，開始一期面板混凝土澆筑，期間沉降期較短，填筑料的自然沉降是引起一期面板前期裂縫的主要因素；面板施工時出現(xiàn)個別倉面混凝土入倉時局部離析、混凝土拌合料干稀不均勻；支承面板鋼筋的U型板凳筋(架立筋)插入擠壓邊墻和填筑料過深，未在澆筑過程中對底部切斷；面板基層即擠壓邊墻面上噴灑的乳化瀝青隔離劑不均勻；以及前期施工后覆蓋草墊、酒水養(yǎng)護不及時等，都是形成面板裂縫的因素。

3.2 一期面板澆筑后后期裂縫成因分析

2006年12月中旬大壩上游基坑抽水清淤后，經(jīng)參建各方共同檢查，發(fā)現(xiàn)一期面板出現(xiàn)的裂縫數(shù)量和裂縫寬度較前期大為增加，經(jīng)參建各方專題研究并咨詢專家后，對裂縫成因進行了認(rèn)真分析：認(rèn)為造成大壩一期面板裂縫的原因除上述3.1所列因素外，本次面板受壩后反向水壓力影響是主要因素，2006年6-9月份，壩前基坑多次被洪水淹沒，大壩面板970.00m高程以下被淤泥、石渣淤積，反滲排水管被堵，汛后基坑排水，壩后水位較高(壩基后區(qū)比前區(qū)水位高出5m～6m)，形成的壩后反向水壓力對面板和趾板造成破壞。另外，溫度變化、壩體填筑料沉降、趾板帷幕灌漿壓力等也是造成一期面板和趾板裂縫的因素。

3.3 二期面板澆筑后裂縫成因分析

二期面板裂縫成因與溫度變化、壩體填筑料沉降有關(guān)。壩料填筑至1053.00m高程至1083.00m高程間，即最后兩道上壩道路間的Ⅲ、Ⅳ期斷面時，填筑面寬度縮窄，兩條上壩道路高差間道路在壩面內(nèi)受空間狹小很難布置，且后期填筑對先填的壩內(nèi)道路表面密實度差的部分清除不徹底，結(jié)合帶碾壓不到位，致使此部位壩體沉降變形量較大，是造成二期面板裂縫的主要因素。

3.4 左右岸壩肩高趾墻裂縫成因分析

左岸壩肩高趾墻裂縫主要與左壩肩上壩道路填筑有關(guān)，此處正處于左壩肩上壩道路跨趾板處，為了降低上壩道路連接高程，將此部位先進行基巖挖除；后期壩體填筑上升到一定高程后，再利用壩料填筑，趾墻澆筑時未徹底對填料進行清除，填料的后期沉降變形必然造成左岸壩肩高趾墻裂縫。

右岸壩肩高趾墻裂縫主要與此處地質(zhì)條件有關(guān)，此處正處于一天然沖溝處，地質(zhì)條件較差，地基不均一，澆筑時清基不徹底。

3.5 兩次大地震后裂縫

兩次大地震的地震波是造成此次裂縫的主要因素。此次發(fā)生裂縫的位置恰好位于左岸1038.00m高程壩前跨趾板道路位置，裂縫成因與跨趾板道路處理不當(dāng)有關(guān)。

4 裂縫處理方法

4.1 裂縫處理原則

根據(jù)專家建議并結(jié)合以往類似工程裂縫處理的經(jīng)驗，提出“治本為主，治表為輔，表本結(jié)合，綜合治理”的裂縫處理原則?！爸伪緸橹鳌笔侵冈诨炷亮芽p處理中選擇HW/LW系列聚氨酯灌漿材料，填充混凝土內(nèi)部的裂縫通道和孔隙，從而達(dá)到防水補強和保護混凝土免受水侵蝕的雙重目的?！爸伪頌檩o”是指當(dāng)混凝土內(nèi)部的滲水通道和孔隙非常細(xì)小時，采用彈性防滲涂料，從混凝土裂縫表面進行防滲處理以適應(yīng)面板表面變形。二者有效的結(jié)合，綜合治理，使其達(dá)到良好的治理效果。

4.2 裂縫處理方法

不論是一期面板、二期面板施工期還是運行期產(chǎn)生的裂縫，不論是水平趾板還是左右壩肩高趾墻上產(chǎn)生的裂縫，也不論是壩體填筑料沉降引起的還是地震引起的裂縫，均按裂縫寬度小于0.2mm和大于等于0.2mm兩種情況進行區(qū)別處理。

對小于0.2mm的裂縫，進行裂縫表面涂刷PSI-200水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料及聚脲保護層。對0.2mm及以上的裂縫，進行刻槽、嵌填、化學(xué)灌漿堵漏和補強以及表面封閉。

由于面板裂縫產(chǎn)生過程中，水平趾板也出現(xiàn)了裂縫，并且裂縫有滲水現(xiàn)象，需對裂縫進行化學(xué)灌漿，并且在已產(chǎn)生裂縫的趾板靠近與面板相接的端部，即趾板頂面945.2m高程以上，澆筑了一塊46cm厚鋼筋混凝土加強板。

5 施工工藝[1]

5.1 對小于0.2mm的裂縫

施工流程：裂縫表面打磨、清理→涂刷水泥基滲透結(jié)晶型涂料(三遍)→涂刷聚脲保護層。

5.1.1 裂縫表面打磨、清理

用磨光機打磨清除裂縫周邊20cm范圍內(nèi)的混凝土基面上附著的浮塵等雜物，用水沖洗，并用毛刷將打磨后的表面清理干凈，做到無灰塵等雜質(zhì)。

5.1.2 涂刷水泥基滲透結(jié)晶型涂料

在濕潤的裂縫混凝土表面(無明水)，涂刷1道水泥基滲透結(jié)晶型涂料，待涂層表面干時涂刷第2、3道涂層，做到涂刷均勻、不漏刷，涂刷寬度均為20cm。

5.1.3 涂刷聚脲保護層

水泥基滲透結(jié)晶型涂層施工結(jié)束后24h，表面涂刷一道聚脲保護層，做到涂刷均勻，不漏刷。

5.2 對0.2mm及以上的裂縫

施工流程：騎縫切U型槽→鉆孔、埋管→清孔、洗縫→封縫、壓水→灌漿準(zhǔn)備→化學(xué)灌漿→涂刷SR底膠→嵌填SR-2塑性止水材料→粘貼SR三元乙丙蓋片→鋁合金壓條固定。

5.2.1 騎縫切U型槽

用切割機沿裂縫中心騎縫切U形槽，槽寬50mm、深40mm，再鑿除切割部分混凝土，并將U形槽兩邊混凝土表面處理成毛面。

5.2.2 鉆孔、埋管

用電錘沿槽內(nèi)裂縫中心線鉆孔，鉆孔方向為騎縫沿壩面法線方向(趾板與面板結(jié)合部位沿鉛錘方向)，孔徑φ20mm，孔深20cm～30cm，孔距30cm～50cm；并埋入兩根銅灌漿管(φ=10mm，δ=1mm)，用專用扳手?jǐn)Q緊，位置較低的那根銅管埋至距孔底2cm，作進漿管用，另一根位置較高的銅管埋入孔內(nèi)4cm左右深，作排水、排氣管用。

5.2.3 清孔、洗縫

用手壓泵壓清水入孔內(nèi)清洗孔內(nèi)和裂縫內(nèi)積塵，如有水冒出直到回清水為止，做到洗縫干凈，水壓力0.25MPa。如無水從裂縫內(nèi)冒出，則與監(jiān)理協(xié)商增加水壓力，并監(jiān)測面板抬動變形情況。

5.2.4 封縫、壓水

除掉松散物質(zhì)和表面明水，采用力頓快干水泥進行封縫，封縫深度約為槽深的一半，封縫過程中采用噴燈加熱，待快干水泥達(dá)到一定強度后，再用0.25MPa的水壓進行壓水檢查密封情況，達(dá)到無水從縫內(nèi)滲出為止。

5.2.5 灌漿準(zhǔn)備

用高壓水再次清洗裂縫，并檢查埋管是否暢通，如遇盲孔應(yīng)在附近重新打孔埋管，再進行壓丙酮試驗，并根據(jù)灌前壓丙酮試驗的漏量大小及產(chǎn)品要求配置漿液，配置漿液時應(yīng)將固化劑、表面活性劑緩慢注入主量杯中，邊注入邊攪拌，以提高漿材的可灌性。

5.2.6 化學(xué)灌漿

(1)灌漿材料：LW/HW水溶性聚氨酯灌漿材料。

(2)灌漿方式：采用自下而上、從低處往高處推趕的方式進行灌注。灌前單孔壓丙酮量≥10ml者進行單孔灌注，<10ml者則可多孔灌注，灌漿過程中若有串孔，則在排除積水和稀漿后進行并灌。

(3)灌漿壓力：根據(jù)面板厚度，初步確定開灌壓力為0.3MPa，當(dāng)吸漿率小于5ml/min時，逐漸加壓至0.5MPa。

(4)灌漿過程監(jiān)控：灌漿過程中，應(yīng)加強對裂縫外觀變形監(jiān)測，如出現(xiàn)異常應(yīng)及時降壓并采取相應(yīng)措施。

(5)特殊情況處理：灌漿過程中，發(fā)現(xiàn)冒漿、外漏時，應(yīng)采取措施堵漏并根據(jù)具體情況采用低壓、限流和調(diào)整配比灌注等措施進行處理。如效果不明顯，應(yīng)停止灌漿，待漿液膠凝后重新堵漏復(fù)灌[2]；如遇不吸漿，則與監(jiān)理現(xiàn)場協(xié)商，適當(dāng)提高灌漿壓力。

(6)灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：待回漿管排出水、氣后，封閉回漿管。視吸漿量情況逐步升壓至設(shè)計壓力，當(dāng)吸漿率小于1ml/min時，穩(wěn)壓30min后即可扎管待凝[3]，4h～5h后檢查灌漿效果，對孔口不飽滿的注漿管進行復(fù)灌直至飽滿。

(7)灌漿質(zhì)量檢查：待灌漿結(jié)束48h后，采用以“壓水試驗為主，取芯檢查為輔”作為灌漿質(zhì)量檢查手段。

(8)壓水試驗：裂縫長度小于等于3m時不設(shè)檢查孔，裂縫長度大于3m時，每3m設(shè)一個壓水檢查孔，現(xiàn)場由監(jiān)理工程師布孔。檢查用電錘鉆孔(孔徑20mm，孔深20cm～25cm)，采用單點法壓水，水壓力為0.3MPa。在穩(wěn)定壓力下，每3min～5min測讀一次壓注量，連續(xù)4次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于1ml/min時，本段壓水檢查結(jié)束，取最終值為計算值，計算透水率。合格標(biāo)準(zhǔn)：透水率≤0.3Lu。

(9)取芯檢查：用取芯機騎縫垂直于壩面進行鉆孔取芯，對芯樣進行鑒定、描述，檢查漿液充填于裂縫內(nèi)的飽滿粘結(jié)程度。取芯孔深30cm，累計裂縫長度每60m設(shè)置一個取芯檢查孔，以盡量減少對面板的破壞。

(10)工作結(jié)束：待檢查孔合格漿液固化后，鑿除表面灌漿管及部分快干水泥，清理工作面，對灌漿廢料妥善處理，減少對環(huán)境的污染。

5.2.7 涂刷SR底膠

分別在U型槽表面及裂縫兩側(cè)各12.5cm寬涂刷一道SR底膠，做到涂刷均勻，不漏刷。

5.2.8 嵌填SR-2塑性止水材料

待底膠干后，嵌填SR-2塑性止水材料，同時表面刮抹一道薄而均勻的SR材料，寬25cm，中部微鼓，嵌填密實。

5.2.9 粘貼SR三元乙丙蓋片：表面粘貼25cm寬SR三元乙丙蓋片，蓋片粘貼平順，無空鼓、脫空現(xiàn)象。

5.2.10 鋁合金壓條固定

SR蓋片粘貼完成后，蓋片兩側(cè)設(shè)置3cm寬鋁合金壓條，采用不銹鋼膨脹螺栓固定，螺栓間距25cm，要求壓條平直，膨脹螺栓壓緊。如圖1所示。

圖1 面板裂縫處理剖面

5.3 趾板和面板結(jié)合部位裂縫處理

趾板和面板結(jié)合部位裂縫處理同面板裂縫處理方案，見圖2所示。

圖2 結(jié)合部位裂縫處理剖面

同時，在趾板出現(xiàn)壓碎與脫落部位即趾板翹翼前緣打1m長錨筋，重新澆筑加強鋼筋混凝土板，混凝土標(biāo)號同趾板。

6 裂縫處理效果

6.1 灌漿效果

工程施工期的裂縫處理，從2007年1月15日起至2月5日全部完工。面板裂縫進漿量相對較小，最大注入量14.87kg，最小注入量0.84kg；最大單位注漿量1.35kg/m，最小單位注漿量0.16kg/m，平均單位注漿量0.45kg/m。根據(jù)計算，如果以縫寬為0.2mm計，混凝土厚70cm，長度為1m，則縫面內(nèi)充滿漿液質(zhì)量為>0.014kg。趾板與面板結(jié)合部位進漿量比較大，最大注入量15.84kg，最小注入量13.84kg。說明縫內(nèi)漿液充填飽滿，灌漿效果比較明顯。

(1)壓水檢查：2007年1月25日-1月29日按設(shè)計要求分別對M13-M16進行了壓水檢查，沿縫一側(cè)鉆斜孔，孔身與壩面法線角度為30°～45°，孔深25cm，確保孔身穿過裂縫面。設(shè)計壓力為0.4MPa，每5min讀數(shù)一次，共進行4次讀數(shù)，壓水試驗結(jié)果是壓力無變化，證明水無法滲入到裂縫內(nèi)，之后對壓水孔進行復(fù)灌，壓力達(dá)到0.6MPa，仍然無進漿現(xiàn)象，說明裂縫灌漿效果良好。

(2)取芯檢查：2007年1月24日-1月28日對M13-M16面板進行騎縫取芯檢查，共取芯7塊。通過外觀檢查，芯樣漿液充填飽滿，有明顯的漿液殘痕，說明灌漿對裂縫處理具有明顯的效果。

6.2 表面止水效果

對于縫寬≥0.2mm的裂縫表面采用SR-2塑性止水材料，表面粘貼SR三元乙丙蓋片。兩種材料皆為柔性材料，抗變形能力較強，起到表面止水作用。施工過程中沒有出現(xiàn)空鼓、脫空現(xiàn)象。說明此次表面處理非常成功。對于<0.2mm的裂縫，為確保工程質(zhì)量，在表面涂刷三道水泥基滲透結(jié)晶型涂料，利用該材料能滲透入混凝土內(nèi)，與混凝土反應(yīng)生成結(jié)晶體，從內(nèi)部進行第一道防水；再進行表面涂刷聚脲彈性防水涂料，具有一定的變形性，防止因壩體變形造成再次滲漏。

總之，不管是蓄水初期還是之后的運行管理期，乃至兩次大地震前后，經(jīng)對比分析裂縫產(chǎn)生前后壩內(nèi)滲壓計數(shù)值變化和壩后量水堰滲水量的變化情況(最大150.20L/s，最小43.16L/s)，說明面板和趾板裂縫處理效果良好，兩次地震后通過水下檢查和低水位時對面板和趾板裂縫處理檢查，未發(fā)現(xiàn)裂縫新增現(xiàn)象，面板和趾板運行安全可靠。

7 結(jié)語

混凝土面板堆石壩作為一種富有競爭力的壩型，以其特有的安全性、經(jīng)濟性和適應(yīng)性等優(yōu)勢，倍受國內(nèi)外壩工界的青睞。特別是近20y來，我國的混凝土面板堆石壩無論是在建壩數(shù)量上還是在筑壩技術(shù)、筑壩高度上都有著超乎尋常的發(fā)展快速，已建的面板堆石壩已超過200多米高。故其面板、趾板的防裂和裂縫處理技術(shù)顯得尤為重要，結(jié)合本工程的經(jīng)驗總結(jié)出以下幾點體會：

(1)在面板堆石壩填筑施工組織設(shè)計時，上壩道路的布置盡可能地避開從壩前跨趾板；越填筑到壩頂，壩面越窄，上壩道路布置越困難，最好考慮左右兩壩肩均布置上壩道路，以保證填料碾壓質(zhì)量，減少后期壩體沉降，從而減少面板開裂的風(fēng)險。

(2)對于高面板堆石壩的填筑，月平均填筑強度不宜安排過大，尤其填筑體上升速度不宜過快，對于有分期蓄水發(fā)電要求的壩體填筑，盡可能考慮給予一期面板澆筑前的填筑體更多的沉降期(盡可能超過3個月)，以減少后期壩體沉降造成面板裂縫。

(3)壩體填筑前，考慮好壩前反滲水排水設(shè)施的實施，施工中保證其暢通不淤堵，同時壩前基坑抽排水時，減緩降水速度。

(4)加快壩前(面板后)變形監(jiān)測儀器的埋設(shè)，及早投入使用，以便盡早發(fā)現(xiàn)面板變形情況。

(5)注重隔離劑、板凳筋等細(xì)節(jié)的施工，對已澆面板、趾板盡快及時覆蓋草墊、灑水養(yǎng)護，并做到“終身養(yǎng)護”，即澆筑后一直養(yǎng)護到蓄水投運。