街面混凝土面板堆石坝左岸面板区缺陷处理

罗远林

（福建水口发电集团有限公司，福建 福州，350004）

1 工程概述

街面水电站位于福建省三明市尤溪县西南部闽江流域中游右岸的一级支流尤溪上游均溪支流上，为尤溪流域开发的第一级龙头水电站，距下游尤溪县城约55 km。街面水电站属一等大（1）型工程，枢纽主要建筑物的设计和校核洪水重现期分别为500年和10 000年。工程以发电为主，电站右岸地下厂房装机2 台，总装机容量300 MW。枢纽拦河坝为混凝土面板堆石坝，坝顶高程294.50 m，最大坝高126 m，坝顶全长500.5 m。街面水电站于2002年12月开工，2007年2月下闸蓄水。

混凝土面板堆石坝由上至下依次为面板区、垫层区、过渡区、主堆石区和次堆石区。大坝面板共分44 块，其中25 块宽12 m、19 块宽6 m，顶部高程290.20 m，底部高程169.44 m。面板顶部最小厚度0.30 m，底部最大厚度0.68 m。面板采用单层双向配筋，以高程255.00 m为分界线，分两期进行施工，在周边缝及面板伸缩缝附近面板内布置加强、防裂钢筋。大坝趾板全长569.686 m，基础开挖最低高程168.50 m。基础岩石主要为含砂泥岩、砂岩、重结晶坚硬泥岩。趾板设计型式为趾板面等高线垂直于趾板基准线的平趾板，高程220.00 m 以下趾板宽度8 m、厚度0.8 m，其余部位趾板宽度4.5 m、相应厚度0.6 m。趾板顶部按单层双向配筋，纵横向配筋率均为0.5%，保护层厚度为100 mm。趾板上设置水泥砂浆锚杆，锚筋采用φ28、长度6 m，深入基岩5 m，间排距1.125 m×1.25 m，梅花形布置。

2 缺陷检查和分析

2.1 水下检查情况

2019年12月对街面大坝进行水下检查，潜水员沿周边缝一侧下潜，通过水下目视及喷墨方式检查周边缝周围混凝土及止水结构完好情况，发现大坝左L11 面板（264.00 m 高程）与溢洪道右导墙（趾板延伸段）连接部位有一处明显渗漏缺陷，墨汁示踪表明该处存在明显渗漏，墨汁吸入速度快，具有一定的吸附力。

2.2 监测资料分析

街面水电站上游水位基本保持在270.00～288.90 m，大坝总渗漏量不大，呈现一定的年周期变化，并随着库水位上升，渗漏量增加。同时，受大坝库区降雨量的影响，降雨后渗漏量明显增加。大坝总渗漏量实测最大值为40.32 L/s（前期有降雨），多年平均值为12.7 L/s。左岸周边缝J10 三向测缝计（位于坝左0+097 m、255.00 m高程，缺陷下方测点）开合度和平面剪切发生不同程度的趋势性变形，接缝趋向闭合，面板趋向坡下变形，且量值较大。2017年，左岸周边缝J11（位于坝左0+110 m、275.00 m高程，缺陷上方测点）测值发生突变，但各方向量值较小。

缺陷部位渗漏明显且有较大吸附力，无法得知面板后是否存在空腔、渗漏通道及其他缺陷，且缺陷部位存疑。根据设计施工资料，缺陷位置为导墙基础与面板结合部位，该处混凝土厚度约2～5 m，破坏位置敏感，需进一步检查是否存在内部破坏。考虑到水下修补时周围浮泥、杂物较多，修补质量难以保证，经分析研究，认为有必要降低水库水位，干地查明缺陷情况。

2.3 干地检查情况

库水位降至高程263.70 m（低于缺陷处高程约30 cm），对缺陷进行检查，结果如下：该缺陷表面混凝土局部破损，破损位于大坝左L11面板与溢洪道引水渠段右导墙趾墙连接的“H”形接缝侧，高程约264.00 m。该缺陷开口处为趾墙的一条水平施工层面缝。混凝土破损处表面开口尺寸宽约12 cm、最大高约6 cm，旁侧“H”形缝面层弧形三复合橡胶盖片已塌陷，如图1所示。

图1 大坝左岸面板区（264.00 m高程）缺陷Fig.1 The defect in slab area on left bank of dam

为进一步查明缺陷情况，揭开“H”形缝表面止水盖片并局部开挖，发现与趾板底部连接的“F”形止水铜片存在局部破损，破损处尺寸长约40 cm、宽约8 cm，见图2。

图2 止水铜片破损缺口Fig.2 The damage of copper water stopper

透过孔洞可见面板下部存在空腔，见图3。初步测得空腔竖向高度约180 cm、横向宽度约80 cm、洞底上下游方向约40 cm，空腔底部仅见粒径约2～3 cm的砾石，未见细颗粒骨料。

图3 面板后空腔Fig.3 The cavity behind face slab

3 缺陷处理措施

综合考虑施工便利性及材料供应情况，采用SR填充材料代替GB填充材料，基于原坝体止水设计结构进行修复，修复方案如下：

（1）用风镐或电镐在“H”形缝趾墙侧凿开一个工作面，工作面开口尺寸为1.0 m×1.0 m，以满足作业需求。

（2）趾墙侧工作面凿开后，量测旧F 型止水铜片破口段留在面板上的尺寸，确保工作面满足新旧止水铜片气焊搭接长度不小于40 mm。

（3）修整“V”形口上已老化或破损的止水设施，铲除粘结在基面上的柔性填料；凿除破口两侧松动或已老化的混凝土面层，以便后期新旧混凝土粘结牢固；清除左L11 面板背部的松散混凝土，用高压水冲洗干净；切除面板侧局部锈蚀及裸露钢筋，清除面板背部空腔内的松散骨料。

（4）在面板背部空腔区顶部预埋1 个注浆排气孔和1 个注浆孔，孔径均不小于50 mm，如图4所示。

图4 “H”形结构缝修复工作面及面板背部空腔示意图Fig. 4 The repair working face of H-shaped structural joint and the cavity behind face slab

（5）待上述准备工作结束后，按混凝土面板“H”形结构缝止水结构进行修复（见图5），先用砂子对面板背部空腔进行回填，恢复面板背部的垫层料区。

图5 混凝土面板结构缝止水结构修补示意图Fig. 5 The structure of water stop at the structural joint on concrete face slab

（6）填充破口下部分空腔，填充材料选用C10一级配混凝土。为了保证混凝土流动性，采用坍落度在180 mm 以上的混凝土。混凝土从破口处直接入仓，入仓时同步进行振捣作业，直至充满破口以下空腔，同时在止水铜片连接位置预留焊接操作空间。

（7）止水铜片安装。本次缺陷修复依照DL/T 5115-2008《混凝土面板堆石坝接缝止水技术规范》的相关规定，在止水铜片焊接前，用砂浆垫好铜止水下部原橡胶垫片；采用结构胶对止水铜片与橡胶垫片之间的空隙边缘进行封闭，防止砂浆灌入；采用单面双层焊接焊缝，并将与止水带形状相同、宽度不小于60 mm的贴片，采用黄铜焊条对称气焊焊接在接缝两侧的止水带上。

（8）将止水铜片搭接焊接牢固后，按结构缝要求布置铜片下部沥青砂、平板塑料片等结构，待铜片牛鼻子内的φ25PVC 棒与聚氨酯充填完成，再安装沥青杉板。

（9）止水铜片布置好后，补焊面板被切割钢筋采用双面焊接的方法焊接同级别钢筋（焊接长度大于5d，d为钢筋直径），恢复受力钢筋功效。用高强无收缩灌浆料按原型式回填浇筑C30混凝土，将止水铜片完全包裹在面板混凝土中，注意面板顶部“V”形口尺寸需满足要求。

（10）填充铜片破口上部分空腔，该部分无法直接通过破口入仓填充材料，改为灌注325普通硅酸盐水泥，通过面板背部空腔区顶部预埋的1个注浆孔进行灌注。灌注浆液水灰比为初期2∶1、中期1.5∶1、后期1∶1，灌浆压力为自流→0.2 MPa→0.4 MPa，共灌注水泥约650 kg。同时，施工时为防止浆液挤入铜鼻子内导致铜止水失效，对铜止水保留段进行保护（上、下两断口均需保护）。灌注结束后，注浆孔和注浆排气孔均采用环氧砂浆封闭，表面再用柔性止水填料和止水盖片封闭。

（11）左侧趾墙挖除部分混凝土修复。为使新旧混凝土粘结更牢固，在止水设施铜片修补完成后，采用化学植筋的方式在旧混凝土中植入φ10@150的钢筋，分上、中、下三层布设，植筋后的混凝土界面需清洗洁净。重新放置原接缝中拆除的沥青松木板，采用微膨胀混凝土（C30 及以上高强混凝土）按原型式浇筑，浇筑混凝土用量约800 kg。

（12）缝面处理与表面止水修复。导墙趾板工作面破口修复后，进行表面止水修复。在结构缝“V”形槽底部放置φ50 mmPVC棒，固定厚度10 mm的SKB4-300-10波形（具有四波）橡胶止水带，所需长度约1.6 m。新旧波形天然橡胶止水带采用热熔硫化连接，表面新旧复合橡胶板搭接处打磨后用粘接剂粘接，搭接长度约50 cm。最后在缝周边混凝土表面涂刷粘接剂，表面干燥后用不锈钢扁铁和膨胀螺栓将复合橡胶板紧压在混凝土面上。缝面处理修复时，考虑材料供应情况，采用SR填充材料替代原缝面结构中的GB填充材料。

（13）挖除高程264.00 m 平台原趾墙水平施工缝处部分混凝土，并进行植筋；清洗混凝土界面后，采用高强无收缩灌浆料按原型式回填浇筑C30 混凝土；施工缝面重新刻槽，填充GB 柔性填料，覆盖GB 三复合橡胶板，并用不锈钢扁铁及膨胀螺栓将复合橡胶板紧压在混凝土面上。

4 结语

工程运行以来，与同类工程相比，街面大坝渗漏量并不大。高程264.00 m面板区缺陷处理后，经过一段时间的运行，在相同低水位运行工况下，渗漏量从5.64 L/s 降低至约1 L/s，处理效果明显。结果表明处理方案选用适当，处理过程中施工工艺流程、面板空腔回填、缝间止水修复等方面满足要求，为同类工程维护处理提供了经验借鉴。

由于库水位回蓄所需时间较长，目前水位尚未回蓄至正常蓄水位，对坝体渗漏情况仍需保持关注。同时，应加强大坝安全监测和巡视检查工作，留意异常情况。大坝面板长期处于水下运行，其结构安全直接关乎大坝整体渗流稳定。定期对面板接缝、应力等坝体内部监测结果进行分析，并在一定时间内对面板进行水下检查及裂缝调查，是掌握面板运行情况的重要手段。还应结合坝体表面变形、坝后量水堰渗漏量等同期监测数据，综合气温、水位、降雨等环境量因素，对观测资料进行对比分析，及时掌握大坝工作性态。