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摘 要：刘家峡水电站溢洪道闸室已运行45年，闸室边墙、中墩表面有大量裂缝存在，影响溢洪道的安全运行。本文探讨水工混凝土裂缝的形成、类型及原因，学习交流水工建筑物安全检测的经验，提出裂缝处理的方法，为今后水工建筑物的补强加固提供参考。
关键词：水工建筑; 裂缝; 检测; 灌浆处理
1.引言
裂缝是水工建筑物表面常见的缺陷之一，水工建筑物渗水几乎全部都是由裂缝引起的。但裂缝又是一个难以根除的缺陷，要想延长水工建筑物使用寿命，必须在施工中提高施工质量，尽量减少裂缝的产生.并对随时威胁建筑物的裂缝进行补强加固处理，确保建筑物的安全运行。
2.工程概况
刘家峡水电站属于大型I等水电站枢纽工程，以发电为主，兼有防洪、灌溉、防凌、养殖等综合利用效益。拦河坝全长840m，最大坝高147m。1969年4月第一台机组并网发电，1974年五台机组全部投入运行。电站共装五台机组，设计总容量1225MW，经过机组增容改造现装机容量为1350MW，是西北电网的主要调频、调峰电厂。其中溢洪道是刘家峡水电站的主要泄水建筑物之一，位于河床右岸，是利用原黄河古河道开挖而成;由首部溢流堰、渠身段、连接段和尾部出口段组成。正常水位时溢洪道泄量3789m3/s，校核水位时泄量4260m3/s，最大流速为30m/s，溢洪道闸室边墙厚度为3m，闸墩中心线到外边缘距离为3m，每孔溢流面顶宽10m，分别由2×100t的固定卷扬机启闭平板闸门。
3.裂缝对溢洪道闸室危害程度判断依据
3.1 按照《水工混凝土建筑物缺陷检测和评估技术规程》（DL/T5251-2010）水工混凝土裂缝根据缝宽和缝深分为四类裂缝：A类裂缝：属于龟裂或细微裂缝，B类裂缝：表面或浅层裂缝，C类裂缝：属于深层裂缝，D类裂缝：属于贯穿性裂缝。当缝宽和深度未同时符合规程指标时，应按照靠近、从严的原则进行归类。
3.2 水工混凝土建筑物的缺陷按其对结构的安全性和耐久性影响程度的大小分为四类：Ⅰ类缺陷：属轻微缺陷，对建筑物的安全性和耐久性无影响;Ⅱ类缺陷：属一般缺陷，对建筑物的安全性和耐久性有轻微影响;Ⅲ类缺陷：属严重缺陷，对建筑物的安全性和耐久性有一定影响，但进一步发展危害严重;Ⅳ类缺陷：属特别严重的缺陷，危及建筑物安全的重大缺陷。
4.溢洪道闸室裂缝调查
大体积混凝土由于水泥水化热引起内部温度的变化，在内应力作用下产生微裂缝，在外界温度变化、基础不均匀沉降及水流振动荷载破坏下逐渐变成宏观裂缝，按照裂缝成因可分为温度裂缝、干缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、荷载裂缝及沉陷裂缝等。裂缝继续发展会影响水工建筑物的安全运行，因此裂缝是危及水工建筑物的一大要害，应对水工建筑物裂缝进行跟踪检查，发现问题应及时处理。
通过对溢洪道闸室边墙、闸墩、胸墙裂缝普查，发现闸室裂缝共计352条，其中水平向裂缝195条，垂直向裂缝138条，倾斜向裂缝19条，被检测的裂缝中有36条A类裂缝、79条B类裂缝、125条C类裂缝、61条D类裂缝，检测内容主要检测了裂缝长度、宽度及其深度。
溢洪道闸首平面示意图
5.裂缝检测成果分析
5.1裂缝检查方法：裂缝检查采用DJCK-2型裂缝测宽仪，检测裂缝宽度，RS-ST01C智能超声仪，检测裂缝深度。裂缝深度检测采用声波平测法，它是在裂缝的一侧通过大功率平面发射换能器发射高频超声波，在裂缝的同一侧与另一侧接收超声波，变换发射点和接收点的位置，读取超声波在混凝土中的传播时间，根据超声波不跨缝和跨缝的传播时间差异及路径的不同计算裂缝的深度。裂缝宽度检测在长度小于2m的裂缝上布置2～3个测点进行量测，取其最大宽度作为该裂缝的宽度;在长度大于2m的裂缝上以2m为单位划分为多个单元，每个单元上布置2～3个测点进行量测，取各个单元最大宽度作为该裂缝在该单元的宽度。
5.2成果分析
中墩检测：溢洪道1#中墩检测出裂缝92条，其中A面裂缝最大宽度为1.60mm，B面裂缝最大宽度为1.90mm，顶面裂缝最大宽度为1.80mm。1#中墩裂缝深度检测共检测了11条裂缝（A面5条、B面6条、顶面被泥土堵塞无法检测），其中A面裂缝最大深度为207.2mm，B面裂缝最大深度为183.6mm。但是裂缝最大宽度（1.90mm）相对于闸墩厚度（6m）很小，而深度检测结果最大深度（207.2mm）小于规程中规定缝深（h≤300mm），这说明裂缝对结构的安全性和耐久性有轻微影响，属一般缺陷（Ⅱ类缺陷），可以判定1#中墩是安全的。2#中墩共检测出裂缝100条，其中A面裂缝中最大宽度值为2.60mm，B面裂缝中最大宽度值为0.92mm，顶面裂缝中最大宽度值为1.80mm。裂缝深度检测本次共检测了18条裂缝（A面6条、B面12条、顶面异物堆积无法检测），A面裂缝中检测最大深度值为214.5mm;B面裂缝中检测最大深度值为190.1mm，同样也属于一般缺陷。
边墙检测：1#边墙共检测出裂缝39条，裂缝平均深度在93.6-236.8mm，裂缝宽度平均在0.14-1.68mm。2#边墙共检测出裂缝49条，其中5条裂缝没有防护措施无法检测，另有两条未被检测，检测到裂缝平均深度在58.7-273.1mm，裂缝宽度平均在0.12-5.40mm。1#、2#边墙裂缝深度小于300mm，宽度最大值为5.40mm与边墙厚度（3米）相比很小，对建筑物的结构安全性和耐久性有轻微影响，属于Ⅱ类缺陷即一般缺陷。
总之，从裂缝的检测结果看，溢洪道闸室运行是安全的。但是溢洪道闸室的深层裂缝、贯穿裂缝对建筑物的安全有轻微影响，因此为了建筑物的安全运行对这类裂缝要求补强加固处理。
6.裂缝修补处理
闸室裂缝普查中根据检测数据结果分析，龟裂或细微裂缝、表面或浅层裂缝属于一般性缺陷，对建筑物结构影响不大，所以只对深层裂缝、贯穿性裂缝进行补强加固处理。
通过水泥灌浆及化学灌浆试验分析比较，采用化学灌浆处理效果较好，化学灌浆施工工艺：①首先凿开裂缝口成“V”字形，钻灌浆孔及排气孔;②焊灌浆嘴、绑灌浆管;③同标号砂浆封堵裂缝，待砂浆强度达到施工要求后，再进行灌注化学浆液（要求材料流动性好、黏结性强、灌浆压力控制在0.2Mpa以内，灌浆孔灌浆时，如邻孔也出浆时应及时绑扎灌浆孔，当浆液灌至最高排气孔也出浆时绑扎排气孔，可以确定该部位已灌满，稳定10分钟后可以结束该部位的灌浆）;④割除灌浆嘴、扩空、焊堵排气孔、灌浆孔;⑤打磨焊疤、清理基面;⑥质量验收。
7.结束语
经过对闸室混凝土裂缝检测分析后，发现溢洪道闸室裂缝属于Ⅱ类缺陷，对建筑物的结构安全性和耐久性有轻微影响。通过这次调查研究摸清了溢洪道闸室的裂缝变化及发展情况，通过对裂缝的化学灌浆处理，可以提高建筑物的整体安全运行。总之定期检查水工建筑物的裂缝变化，及时处理危害建筑物的裂缝是很有必要的，同时对今后水工建筑物裂缝检测及补强加固处理提供可靠的施工经验。
参考文献
[1] 超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS 21：2000）
[2] 刘家峡水电站溢洪道闸首监测报告.杭州：浙江华东工程安全技术有限公司，2013.6
[3] 混凝土结构工程施工质量验收规范（GBJ 50204—92）..北京：中国建筑工业出版社，2002
[4] 水工混凝土建筑物缺陷检测和评估技术规程.（DL/T5251-2010
关键词：水工建筑; 裂缝; 检测; 灌浆处理
1.引言
裂缝是水工建筑物表面常见的缺陷之一，水工建筑物渗水几乎全部都是由裂缝引起的。但裂缝又是一个难以根除的缺陷，要想延长水工建筑物使用寿命，必须在施工中提高施工质量，尽量减少裂缝的产生.并对随时威胁建筑物的裂缝进行补强加固处理，确保建筑物的安全运行。
2.工程概况
刘家峡水电站属于大型I等水电站枢纽工程，以发电为主，兼有防洪、灌溉、防凌、养殖等综合利用效益。拦河坝全长840m，最大坝高147m。1969年4月第一台机组并网发电，1974年五台机组全部投入运行。电站共装五台机组，设计总容量1225MW，经过机组增容改造现装机容量为1350MW，是西北电网的主要调频、调峰电厂。其中溢洪道是刘家峡水电站的主要泄水建筑物之一，位于河床右岸，是利用原黄河古河道开挖而成;由首部溢流堰、渠身段、连接段和尾部出口段组成。正常水位时溢洪道泄量3789m3/s，校核水位时泄量4260m3/s，最大流速为30m/s，溢洪道闸室边墙厚度为3m，闸墩中心线到外边缘距离为3m，每孔溢流面顶宽10m，分别由2×100t的固定卷扬机启闭平板闸门。
3.裂缝对溢洪道闸室危害程度判断依据
3.1 按照《水工混凝土建筑物缺陷检测和评估技术规程》（DL/T5251-2010）水工混凝土裂缝根据缝宽和缝深分为四类裂缝：A类裂缝：属于龟裂或细微裂缝，B类裂缝：表面或浅层裂缝，C类裂缝：属于深层裂缝，D类裂缝：属于贯穿性裂缝。当缝宽和深度未同时符合规程指标时，应按照靠近、从严的原则进行归类。
3.2 水工混凝土建筑物的缺陷按其对结构的安全性和耐久性影响程度的大小分为四类：Ⅰ类缺陷：属轻微缺陷，对建筑物的安全性和耐久性无影响;Ⅱ类缺陷：属一般缺陷，对建筑物的安全性和耐久性有轻微影响;Ⅲ类缺陷：属严重缺陷，对建筑物的安全性和耐久性有一定影响，但进一步发展危害严重;Ⅳ类缺陷：属特别严重的缺陷，危及建筑物安全的重大缺陷。
4.溢洪道闸室裂缝调查
大体积混凝土由于水泥水化热引起内部温度的变化，在内应力作用下产生微裂缝，在外界温度变化、基础不均匀沉降及水流振动荷载破坏下逐渐变成宏观裂缝，按照裂缝成因可分为温度裂缝、干缩裂缝、钢筋锈蚀裂缝、荷载裂缝及沉陷裂缝等。裂缝继续发展会影响水工建筑物的安全运行，因此裂缝是危及水工建筑物的一大要害，应对水工建筑物裂缝进行跟踪检查，发现问题应及时处理。
通过对溢洪道闸室边墙、闸墩、胸墙裂缝普查，发现闸室裂缝共计352条，其中水平向裂缝195条，垂直向裂缝138条，倾斜向裂缝19条，被检测的裂缝中有36条A类裂缝、79条B类裂缝、125条C类裂缝、61条D类裂缝，检测内容主要检测了裂缝长度、宽度及其深度。
溢洪道闸首平面示意图
5.裂缝检测成果分析
5.1裂缝检查方法：裂缝检查采用DJCK-2型裂缝测宽仪，检测裂缝宽度，RS-ST01C智能超声仪，检测裂缝深度。裂缝深度检测采用声波平测法，它是在裂缝的一侧通过大功率平面发射换能器发射高频超声波，在裂缝的同一侧与另一侧接收超声波，变换发射点和接收点的位置，读取超声波在混凝土中的传播时间，根据超声波不跨缝和跨缝的传播时间差异及路径的不同计算裂缝的深度。裂缝宽度检测在长度小于2m的裂缝上布置2～3个测点进行量测，取其最大宽度作为该裂缝的宽度;在长度大于2m的裂缝上以2m为单位划分为多个单元，每个单元上布置2～3个测点进行量测，取各个单元最大宽度作为该裂缝在该单元的宽度。
5.2成果分析
中墩检测：溢洪道1#中墩检测出裂缝92条，其中A面裂缝最大宽度为1.60mm，B面裂缝最大宽度为1.90mm，顶面裂缝最大宽度为1.80mm。1#中墩裂缝深度检测共检测了11条裂缝（A面5条、B面6条、顶面被泥土堵塞无法检测），其中A面裂缝最大深度为207.2mm，B面裂缝最大深度为183.6mm。但是裂缝最大宽度（1.90mm）相对于闸墩厚度（6m）很小，而深度检测结果最大深度（207.2mm）小于规程中规定缝深（h≤300mm），这说明裂缝对结构的安全性和耐久性有轻微影响，属一般缺陷（Ⅱ类缺陷），可以判定1#中墩是安全的。2#中墩共检测出裂缝100条，其中A面裂缝中最大宽度值为2.60mm，B面裂缝中最大宽度值为0.92mm，顶面裂缝中最大宽度值为1.80mm。裂缝深度检测本次共检测了18条裂缝（A面6条、B面12条、顶面异物堆积无法检测），A面裂缝中检测最大深度值为214.5mm;B面裂缝中检测最大深度值为190.1mm，同样也属于一般缺陷。
边墙检测：1#边墙共检测出裂缝39条，裂缝平均深度在93.6-236.8mm，裂缝宽度平均在0.14-1.68mm。2#边墙共检测出裂缝49条，其中5条裂缝没有防护措施无法检测，另有两条未被检测，检测到裂缝平均深度在58.7-273.1mm，裂缝宽度平均在0.12-5.40mm。1#、2#边墙裂缝深度小于300mm，宽度最大值为5.40mm与边墙厚度（3米）相比很小，对建筑物的结构安全性和耐久性有轻微影响，属于Ⅱ类缺陷即一般缺陷。
总之，从裂缝的检测结果看，溢洪道闸室运行是安全的。但是溢洪道闸室的深层裂缝、贯穿裂缝对建筑物的安全有轻微影响，因此为了建筑物的安全运行对这类裂缝要求补强加固处理。
6.裂缝修补处理
闸室裂缝普查中根据检测数据结果分析，龟裂或细微裂缝、表面或浅层裂缝属于一般性缺陷，对建筑物结构影响不大，所以只对深层裂缝、贯穿性裂缝进行补强加固处理。
通过水泥灌浆及化学灌浆试验分析比较，采用化学灌浆处理效果较好，化学灌浆施工工艺：①首先凿开裂缝口成“V”字形，钻灌浆孔及排气孔;②焊灌浆嘴、绑灌浆管;③同标号砂浆封堵裂缝，待砂浆强度达到施工要求后，再进行灌注化学浆液（要求材料流动性好、黏结性强、灌浆压力控制在0.2Mpa以内，灌浆孔灌浆时，如邻孔也出浆时应及时绑扎灌浆孔，当浆液灌至最高排气孔也出浆时绑扎排气孔，可以确定该部位已灌满，稳定10分钟后可以结束该部位的灌浆）;④割除灌浆嘴、扩空、焊堵排气孔、灌浆孔;⑤打磨焊疤、清理基面;⑥质量验收。
7.结束语
经过对闸室混凝土裂缝检测分析后，发现溢洪道闸室裂缝属于Ⅱ类缺陷，对建筑物的结构安全性和耐久性有轻微影响。通过这次调查研究摸清了溢洪道闸室的裂缝变化及发展情况，通过对裂缝的化学灌浆处理，可以提高建筑物的整体安全运行。总之定期检查水工建筑物的裂缝变化，及时处理危害建筑物的裂缝是很有必要的，同时对今后水工建筑物裂缝检测及补强加固处理提供可靠的施工经验。
参考文献
[1] 超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS 21：2000）
[2] 刘家峡水电站溢洪道闸首监测报告.杭州：浙江华东工程安全技术有限公司，2013.6
[3] 混凝土结构工程施工质量验收规范（GBJ 50204—92）..北京：中国建筑工业出版社，2002
[4] 水工混凝土建筑物缺陷检测和评估技术规程.（DL/T5251-2010