刍议混凝土坝渗漏的成因及修补处理

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　　摘要：下文根据笔者多年的工作经验，分析了混凝土坝产生渗漏的主要原因，并根据混凝土坝不同部位的渗漏，提出相关的修补措施。
　　关键词：渗漏原因；渗漏处理
　　
　　1渗漏原因
　　 混凝土坝的渗漏按其发生的部位可分为坝体渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏。
　　1．1坝体渗漏及其产生的原因
　　 坝体渗漏主要是指水体透过坝身渗流而造成水量流失。坝工界普遍认为“无坝不裂”，可见混凝土坝坝体的裂缝问题是国内外专家都很关注的问题。通常情况下混凝土是带裂缝工作的，混凝土坝也不例外，这些微细的裂缝在外荷载、温度、干缩变形、地基不均匀沉降等的作用下容易进一步发展成成贯穿性裂缝，造成坝体渗漏。造成坝体渗漏的原因还有结构缝、伸缩缝和混凝土的蜂窝空洞等引起的。混凝土裂缝是造成坝体渗漏的主要原因之一。而混凝土裂缝的成因又是多方面、复杂的，其形式也是多种多样的。我们必须分析其成因并找出主要原因和次要原因。对于裂缝成因及其性状的分析是对裂缝进行修补和加固处理的依据。
　　 地基处理不好，水库蓄水后造成地基塌陷而导致坝体裂缝的渗漏；或在运行过程中，地基出现不均匀沉降引起坝体裂缝的产生，进而引起坝体渗漏。
　　 止水结构的失效。止水带的尺寸不合理、止水带周围的混凝土振捣不密实、坝体混凝土存在蜂窝空洞等缺陷、止水带材料的质量不合格等都是造成坝体渗漏的原因。
　　 混凝土施工质量差，密实度小，甚至出现蜂窝空洞，水进入混凝土中导致钢筋锈蚀，锈蚀的钢筋体积膨胀对周围混凝土产生拉应力，当拉应力超过混凝土的抗拉强度时就会出现裂缝，造成水在坝体混凝土中的渗漏。
　　1．2坝基渗漏及其产生的原因
　　 通常是指水体沿坝基和坝肩透水岩石带渗流而发生漏失水量的现象。地基处理不好和基础灌浆帷幕的破坏或帷幕灌浆的深度不够以及坝基岩体断裂构造发育，岩石破碎，风化强烈，透水性强等都是引起基础渗漏的主要原因。如，帷幕灌浆施工没有达到设计要求；运行中帷幕受环境水的侵蚀而破坏；基础处理不善，基岩出现不均匀沉降，导致帷幕断裂失效或坝基清基不彻底，致使坝基与坝体接触不好等都会引起坝基渗漏。
　　1．3绕坝渗漏及其成因
　　 绕坝渗漏就是库水沿坝肩地段的透水岩带渗漏到下游的现象。坝肩及坝基岩体断裂构造发育，岩石破碎，风化强烈，透水性强等都是造成绕坝渗漏的主要原因；另外，随着水库的蓄水地下水位也被抬高，水还可以绕过坝基及坝肩的帷幕，通过坝肩渗向坝体下游。绕坝渗漏严重地降低水库效益，引起滑坡或塌滑体复活，促使坝肩岩体和地下围岩的不稳定因素加大，甚至局部破裂，危及在坝体或溢洪道等建筑的安全。
　　2坝体渗漏处理
　　 渗漏的修补处理包括防水堵漏和补强加固两个方面。渗漏处理的基本原则是“上截下排”,以截为主,以排为辅。对处理的措施,要根据渗漏产生的部位、原因、危害程度及处理条件等因素,在进行处理方案和技术经济比较后确定。坝体渗漏主要采取迎水面封堵的方法,以防止坝体渗漏压力的增大。当迎水面封堵有困难时,也可在背水面封堵或水下修补技术。
　　 裂缝、伸缩缝、施工缝等引起的渗漏一般为线式渗漏。由于混凝土搅拌不均匀、振捣不密实或由一片片的蜂窝麻面及混凝土的疏松引起的渗漏为点式或面式渗漏。点式或面式渗漏可采用防水材料进行局部堵漏、采用表面涂料及防水砂浆处理；对于线式渗漏则采用化学压力灌浆处理。
　　2.1裂缝渗漏处理
　　 横向裂缝往往上下有贯通，其深度又往往延伸到正常蓄水位以下，所以危害性极大，可以造成集中渗流，甚至导致坝体溃决。
　　 平行于坝轴线的纵向贯穿裂缝，会削弱坝体承受水压荷载的刚度，影响大坝的整体性，恶化其受力状态，严重影响坝体的安全运行。迎水面的深层裂缝与水相通，在运行中使坝基场压力分布大为恶化，如有压水进入缝内，又会将裂缝进一步被“撕开”，继续向下游发展，同样有很大的危害。
　　 水平裂缝多是内部裂缝，有时它能贯通上下游，形成集中渗漏的通道，影响坝体的稳定性和整体性。由于内部裂缝不容易被人所发现，因此其危害性相当大。
　　 混凝土坝表面裂缝容易形成应力集中，成为深层裂缝扩展的诱发因素。与大气、库水和河水相接触的坝面上的表面裂缝，将影响混凝土的抗风化能力和坝体的耐久性。因此,混凝土坝一旦出现裂缝必须通过调查、检测进行成因分析，进而对裂缝进行修补处理。在分析判断裂缝是否需要修补和补强加固，或采取其他措施时，应依据水利部SL 230―98混凝土坝养护修理规程中的规定。
　　 （1）表1为钢筋混凝土结构需要修补的裂缝宽度。对钢筋混凝土结构，从耐久性或防水性判断是否需要修补时，应将测得的裂缝宽度与表1进行对照，进行判断。
　　表1钢筋混凝土结构需要修补的裂缝宽度（mm）
　　
　　 （2）对大坝上游面、廊道和下游面渗水裂缝应判断为需要修补或加固；对坝顶和大坝下游面不渗水裂缝，经研究后判断是否需要修补。
　　 （3）裂缝开列处局部脱落、剥离、松动已威胁人和物的安全，应判断为需要修补。
　　 （4）根据裂缝开裂原因分析构件的承载能力可能下降时，必须通过计算确定构件开裂后的承载能力，以判断是否需要补强加固。
　　2.1.1裂缝表面修补处理
　　 裂缝表面修补处理主要采用贴、涂、嵌、抹等方法从迎水面进行修补处理。
　　 对于稳定的表面裂缝和对坝体结构承载能力没有影响的表面裂缝进行表面修补处理，以达到堵塞渗漏水的进出口。
　　 对于宽度小于0.3 mm的表面裂缝,可选用环氧树脂类、聚氨树脂类、沥青类等材料喷涂处理。处理施工时，首先将混凝土表面打毛，清除表面附着物和污垢，并用水冲洗干净。对基面凹处用树脂砂浆抹平，在修补部位预先涂刷一层稀而黏度低的涂料，然后喷涂或涂刷2次～3次。
　　 对于宽度大于0.3 mm的表层裂缝,可采用充填法。充填材料应根据裂缝的性质进行选择。对死缝（是指裂缝的宽度基本不变的裂缝）可选择刚性充填材料，施工时沿混凝土渗漏裂缝凿V形槽，槽宽、深为5 cm～6 cm，并清洗干净，槽面涂刷基液，涂刷树脂液时使槽面处于干燥状态，涂刷聚合物水泥时使槽面处于潮湿状态，槽内充填刚性充填材料，并压实抹光。对于活缝（是指裂缝的宽度会随着环境的变化而变化的裂缝）可选择弹性充填材料，施工时，沿混凝土渗漏裂缝凿U形槽，槽宽、深均为5 cm～6 cm,并清洗干净，槽底用砂浆找平并铺设隔离膜，槽侧面涂刷胶粘剂，然后再充填弹性材料，用力压实。回填砂浆封面，要与混凝土面齐平。
　　 对于宽度窄的表层裂缝或水平裂缝,且不影响结构功能时，可选用橡胶片材、聚氯乙烯片材和玻璃布等进行粘贴处理。施工时，首先将混凝土表面打毛，用水冲洗干净后让其干燥，较大的气孔要用树脂充填平整。然后涂刷一层树脂基液，再将刷有黏结剂的片材粘贴在修补表面，以达到封闭裂缝防渗堵漏的目的。
　　2.1.2裂缝内部的修补处理
　　 对坝体结构整体性有影响或有防渗要求的混凝土裂缝，如深层裂缝和贯穿性裂缝，必须对裂缝内部用灌浆法进行修补处理，以达到防渗堵漏和加固补强的目的。施工时利用压力设备将胶结材料压入混凝土的裂缝中，胶结材料硬化后和混凝土形成整体，从而起到封堵和加固的目的。常用的灌浆材料有水泥和化学材料。水泥灌浆是处理裂缝补强的常规方法，由于一般裂缝宽度较小且不规则，缝面粗糙不利于行浆，因此，水泥灌浆一般用于宽度大于2 mm的裂缝。裂缝宽度小于2 mm的细缝可采用化学灌浆。灌浆材料根据裂缝的性质进行选择，对死缝可选则刚性灌浆材料；对活缝可选用弹性灌浆材料。

　　2．2散渗或集中渗漏的修补处理
　　 由于蜂窝空洞、不密实及抗冻标号不够等缺陷，引起的散渗或集中渗漏时，根据渗漏的部位、程度和施工等情况决定采取一种或多种方法综合进行处理。具体方法如下：
　　 （1）灌浆。适用于混凝土密实性较差、裂缝孔隙比较集中的部位。
　　 （2）表面涂抹。适用于大面积细微散渗及水头较小的部位。
　　 （3）浇筑混凝土或钢筋混凝土面。适用于大面积散渗的情况的修补处理（混凝土内部密实性差或裂缝非常发育引起），除了防渗漏外还可以起到补强加固的作用。
　　 （4）混凝土回填。适用于局部混凝土疏松，或有蜂窝空洞造成的集中渗漏。
　　2．3止水结构缝渗漏的修补处理
　　 清除缝内已经失效的止水材料及杂物采用补灌沥青、化学灌浆和补做止水设施等方法。
　　3坝基渗漏的处理
　　 （1）对于原帷幕深度不够或孔距过大而引起的渗漏，应加深原帷幕或加密钻孔。
　　 （2）对于混凝土与基岩接触不良产生的渗漏，应采用接触灌浆处理。
　　 （3）对于有断层破碎带垂直或斜交于坝轴线贯穿坝基造成渗漏，除加深加厚原帷幕外，还可以根据破碎带结构情况增设钻孔，进行固结灌浆。
　　 （4）对于排水设备不畅或堵塞，设法疏通，增设排水孔以改善排水条件。排水可降低扬压力,但会增加渗漏量,对有软弱夹层的地基容易引起渗漏变形,要慎重对待。
　　 （5）对于无帷幕设施的低坝,渗漏的处理亦应查明地质的施工情况，采用补做帷幕或接触灌浆处理。
　　 （6）对于断层破碎带和溶洞引起的漏水,也可放空水库,在渗漏进口部位采用铺盖或混凝土塞防渗,但铺盖或混凝土塞必须与周围岩石或透水性小的土层连接,形成封闭防渗层,以取得较好的效果。采用黏土铺盖时,必须注意做好反滤设施。
　　4绕坝渗漏处理
　　 绕坝渗漏的处理主要是加强或增设岸坡上游防渗体（包括垂直防掺和水平防渗），切断绕坝渗漏的通道，下游可根据需要补做或增设反滤排水设施。
　　 当坝端山体岩石破碎、可采用岸坡黏土贴坡防渗，贴坡范围应扩大到坝端渗水可能影响到的范围，也可在坝端山体上游大量抛土截渗。
　　 当两坝肩山体单薄，岩石破碎时，可采用水泥灌浆作帷幕，岸坡节理裂缝发育时，可考虑化学灌浆。
　　 当坝端山包有石灰岩溶洞时，应首先设法堵洞，然后再做防渗处理。在岸坡坝端下游出逸点以下，应做好导渗排水工作。
　　5结语
　　 渗漏对混凝土坝的危害性很大。其一，渗漏会使混凝土产生溶蚀破坏。其二，渗漏还会引起并加速其他病害的发生和发展。渗漏危害性的大小决定着修补处理的必要性。因此，对于具体的工程要分析查明造成渗漏的原因，分析评价渗漏的危害性，进行修补处理方案的比较，选用合适的修补处理方法进行渗漏的修补处理，把危害尽可能降低到最小。

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