高壩洲水電站大壩橫縫漏水的處理

1、高壩洲水電站大壩橫縫漏水的處理             高壩洲水電站大壩橫縫漏水的處理張桂初，吳良洲(湖北清江高壩洲工程建設(shè)公司，湖北 宜昌443002)    關(guān)鍵詞：漏水處理；大壩橫縫；騎縫化學(xué)阻滲塞；高壩洲水電站    摘  要：高壩洲水電站大壩于2000年4月底下閘蓄水，2001年初11壩段左右側(cè)橫縫出現(xiàn)漏水，經(jīng)過對5種處理方案的研究，最終選用騎縫化學(xué)阻滲塞的處理方案，取得了較好的效果。在采用騎縫孔

2、處理大壩橫縫漏水時(shí)，由于橫縫結(jié)構(gòu)特殊，故利用彈性較好的LW型水溶性聚氨酯材料處理，比利用DH814聚氨酯材料處理效果更好。    高壩洲水電站大壩為混凝土重力壩,最大壩高57m,壩頂高程83.00 m,壩頂全長439.5m，共分23個(gè)壩段，其中911壩段為深孔泄流壩段。2000年4月，工程通過蓄水前驗(yàn)收，同年4月30日，水庫正式下閘蓄水。2001年初，發(fā)現(xiàn)大壩1011壩段與1112壩段閘墩墩尾橫縫漏水。建設(shè)單位對此很重視，多次召集設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工單位人員察看現(xiàn)場，討論研究檢查處理方案。1 大壩滲漏處理方案的探討與確定1.1 滲漏檢查與原因分析  

3、;  2001年3月，設(shè)計(jì)布置了4個(gè)75 mm斜穿縫面的檢查孔，其中檢1、3號在壩頂83 m高程，檢2、4號在墩尾62 m高程平臺。5月又做了大量的補(bǔ)充檢查及嵌縫工作，并在壩頂83 m高程增加檢58號4個(gè)檢查孔。    斜穿縫面的檢14號孔主要檢查縫面漏水量大小、涌水壓力、縫內(nèi)水位、縫面連通情況等。檢58號孔主要檢查混凝土質(zhì)量情況；止水片埋設(shè)質(zhì)量；建基面巖體與混凝土結(jié)合情況以及混凝土裂縫與橫縫連通情況。另外，還放下深孔檢修門，開啟工作孤門，檢查了檢修門與孤門之間混凝土質(zhì)量等情況。對兩條橫縫檢查孔注水試驗(yàn)與孔內(nèi)水位、出水量及連通情況的測試資料見表1。

4、60;   通過大量的檢查工作，初步分析判斷：閘室混凝土無明顯混凝土裂縫；壩體廊道內(nèi)檢查，固結(jié)、帷幕防滲效果較好，排水孔出水量較小，小于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，壩體混凝土與基巖膠接是好的。通過基巖層面和裂隙向橫縫滲漏的可能性不大。橫縫漏水的原因，極有可能是壩體橫縫兩道止水片局部破損，導(dǎo)致止水失效或兩道止水片附近混凝土澆筑不密實(shí)而發(fā)生繞滲。1.2 處理方案的提出與選擇    通過2個(gè)多月的檢查摸索和原因分析，提出了以下5種處理方案：    (1)斜穿縫面鉆孔化灌方案。該方案是對有外漏的部位進(jìn)行鑿槽貼橡皮，用環(huán)氧嵌縫阻漿；利用已有的

5、斜穿縫面的檢查孔作為灌漿孔，并在壩頂83 m高程和墩尾62 m高程平臺增加斜穿縫面且高程不同的灌漿孔，灌DH814聚氨酯快速堵漏膠。該方案的優(yōu)點(diǎn)是采用化學(xué)灌漿工藝，操作簡便；缺點(diǎn)是全縫面灌注，壩體橫縫可能失去伸縮作用；堵漏效果不一定可靠；還可能由于灌漿壓力，導(dǎo)致閘墩結(jié)構(gòu)的破壞。    (2)騎縫化學(xué)阻滲塞方案。首先在壩頂止水片下游近處鉆垂直騎縫孔，利用已有的嵌縫措施阻水，降低縫面滲流速度，用速凝化灌材料注入騎縫鉆孔中，形成阻滲塞止水。該方案優(yōu)點(diǎn)是只灌鉆孔，施工工藝簡單；減少通過縫面流失的漿量，處理造價(jià)低；缺點(diǎn)是鉆孔精度要求較高，一旦發(fā)生偏離，則難以保證阻水效果。&

6、#160;   (3)上游橫縫水下灌漿。利用水下施工技術(shù)，在上游面橫縫鑿槽嵌縫，粘貼一層防滲材料，并埋設(shè)灌漿管，對止水片到上游面的橫縫區(qū)域灌化學(xué)材料，形成一道新的止水帶，聯(lián)合阻止庫水進(jìn)入橫縫。    (4)瀝青灌注樁止水。瀝青灌注止水法，簡單地說就是先將瀝青改性加熱至200°230使之成為流動(dòng)狀態(tài)，用一雙層保溫管將熱瀝青送至孔內(nèi)，形成止水瀝青柱。    (5)放空水庫，鑿槽嵌縫止水法。該方法是放空水庫，在橫縫處清淤，對全縫鑿槽、嵌縫、表面粘貼防滲材料。    開始處理時(shí)，按第

7、1方案，在1011壩段橫縫實(shí)施，并已鉆了部分灌漿孔，同時(shí)研究第2方案。從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的角度反復(fù)比較論證，最后停止第1方案施工，改用第2方案，即騎縫化學(xué)阻滲塞方案。    采用化學(xué)阻滲塞方案，首先應(yīng)確定騎縫位置及孔徑。高壩洲水電站大壩每道橫縫均設(shè)有兩道止水片，兩道止水片之間的距離為0.4 m或0.6 m。鉆孔位置選擇有兩種，一是選在兩道止水片之間，考慮到止水片安裝出現(xiàn)偏差或鉆孔偏斜，則會(huì)對止水片造成進(jìn)一步破損，且由于止水片在垂直面呈折線布置，鉆孔無法深入基巖，故未采用此方法；二是選在止水片下游近處，不會(huì)傷及止水片。其次是確定孔徑，孔徑過小，由于混凝土施工中橫縫出現(xiàn)左右

8、偏移，不能保證鉆孔騎縫效果和阻滲塞的有效厚度；孔徑過大，會(huì)增加造價(jià)。經(jīng)分析，確定在止水片下游0.5 m和2.0 m處的橫縫上布置219 mm垂直騎縫鉆孔，騎縫孔見布置圖1。為保證高精度的孔斜率，選定湖南中南巖土工程有限公司。該隊(duì)伍在三峽工程中負(fù)責(zé)倒垂孔施工，具有倒垂孔的施工經(jīng)驗(yàn)。2 堵漏材料選擇與實(shí)驗(yàn)    化學(xué)阻滲塞應(yīng)具備4個(gè)主要性能：具有膨脹性，保證阻滲塞塞緊塞牢；能適應(yīng)伸縮縫反復(fù)開合變形，具有一定的彈性和柔韌性；能在水中快速凝固，不被滲流水沖蝕帶走；固結(jié)體的抗?jié)B性能滿足設(shè)計(jì)防滲要求。根據(jù)這些要求，顯然只有水溶性彈性聚氨酯材料可供選擇，其他如水泥、環(huán)氧等干縮性

9、材料均不合適。設(shè)計(jì)單位推薦采用DH-814聚氨酯快速堵漏膠基本符合設(shè)計(jì)提出的上述4種主要性能要求，且在葛洲壩工程以及本工程混凝土裂縫處理與堵漏施工中均采用過。該材料主要技術(shù)指標(biāo)如表2。    為了減少漿液流失降低造價(jià)，改進(jìn)固結(jié)體質(zhì)量，選取合適的凝膠時(shí)間，經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗(yàn)來確定凝膠時(shí)間和摻粘土粉試驗(yàn)，試驗(yàn)證明摻10%15%的粘土粉后所形成的復(fù)合材料，凝膠時(shí)間可縮短為1520 min，而且不沉淀，不離析，遇水后還可改善膨脹特性。通過上述試驗(yàn)準(zhǔn)備，為堵漏灌漿順利形成阻滲塞打下了良好基礎(chǔ)。3 鉆孔灌漿工藝與施工3.1 施工工藝    化學(xué)阻滲

10、塞是通過普通鉆孔灌漿工藝來實(shí)現(xiàn)的。其施工工序：開孔埋孔口管鉆孔測斜打撈孔底殘留物鉆孔驗(yàn)收注水試驗(yàn)孔內(nèi)電視灌漿檢查封孔等。孔斜率按要求達(dá)到孔深的1。1112壩段橫縫的灌1號與灌2號孔均鉆到廊道頂部以上0.5 m終孔，孔深40.5 m，相應(yīng)高程為42.5 m，距建基面10.5 m；1011壩段橫縫的灌1號與灌2號孔深入基巖0.7 m，孔深52.7 m。實(shí)際鉆孔偏斜率0.5，最大絕對偏差值僅2.5 cm。鉆孔邊緣距橫縫最小距離5 cm，造孔質(zhì)量完全滿足設(shè)計(jì)要求。鉆孔驗(yàn)收后進(jìn)行簡易注水試驗(yàn)和孔內(nèi)電視，了解漏水量大小和滲漏位置；根據(jù)滲漏量大小確定漿材的凝膠時(shí)間和備漿量。   

11、; 因灌漿孔是騎縫一次造孔，所以灌漿采用全孔自流式注入法，即把灌漿皮管插入孔底，以漿趕水，迂水固化；注漿時(shí)隨著漿面的上升，提升皮管，始終保持皮管出口在漿面以下24 m左右，讓自由發(fā)泡區(qū)段與漿面同時(shí)上升，從而保證漿柱充填飽滿密實(shí)和整體連續(xù)。為此，施工中采取了以下幾條主要措施：灌漿前對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查維修保養(yǎng)，并用水試灌，在確無機(jī)械故障和管道暢通時(shí)，方可開灌；灌前作好材料凝膠時(shí)間試驗(yàn)工作。測定水溫（一般在16左右）、氣溫（一般在3035左右）等；檢測粘土粉細(xì)度及計(jì)算配比；量具、量杯、泵稱、攪拌器具等準(zhǔn)備齊全。3.2 第1次灌漿處理    2條橫縫共鉆4個(gè)騎縫孔，造孔進(jìn)

12、尺1864m。處理分2次進(jìn)行，第1次是在2001年89月分別對兩條橫縫的下游側(cè)的鉆孔（2號）進(jìn)行灌注。1112壩段2號孔采用DH-814純漿液灌注，1011壩段2號孔采用DH-814摻10%15%粘土粉灌注。灌漿結(jié)束后15 d，對1112壩段2號打一斜穿灌2號孔的檢查孔（見圖2），孔徑為168 mm，孔深20.50 m,相應(yīng)高程為62.50 m，進(jìn)行注水檢查,注水率為116.5 Lmin，并對檢查孔進(jìn)行灌漿，漿材中摻入10%的粘土粉；灌漿結(jié)束3 d后，又對檢查孔掃孔，再次做簡易注水試驗(yàn)，注水率為51 Lmin，接著進(jìn)行復(fù)灌封孔。同時(shí)進(jìn)行心樣觀察：發(fā)泡區(qū)從上到下呈漸變狀態(tài)，越下越密實(shí)，固化膠結(jié)越

13、好，固化體剛性較大，浸水膨脹甚小。    第1次處理2個(gè)灌2號孔 ,灌漿進(jìn)尺93.2 m，灌入漿材7 122kg。1112壩段檢1號孔深20.50 m,灌入漿材1 008kg。灌漿結(jié)束50 d后，對縫面漏水量進(jìn)行測定。灌前灌后漏水量檢測對照如表3。    通過注水試驗(yàn)與灌后滲漏量變化觀測，發(fā)現(xiàn)鉆孔注水時(shí)，縫面張開，漏水量明顯增大，灌漿時(shí)也是如此；待注水、灌漿結(jié)束若干天后，漏水量開始逐漸減少。原因可能是一方面壩體恢復(fù)彈性變形比較緩慢，縫面逐漸閉合有一時(shí)間過程，二是由于庫水溫度較低，灌漿材料在孔內(nèi)凝膠固化速度、凝固體膨脹速度較緩慢。滲漏量

14、變化曲線見圖3：3.3 第2次處理灌漿處理    2002年元月，由于溫度下降，壩體、收縮，縫面斷開，原縫面滲水量有所增加，1112壩段滲漏量最大達(dá)到43 Lmin。據(jù)分析，可能是采用的DH-814聚氨酯快速堵漏膠剛性較大，彈性不足，遇水膨脹性能較差，阻滲塞不能適應(yīng)縫的伸縮變形的原因。因此，在2002年元月3日，對2個(gè)壩段1號孔改用華東勘測設(shè)計(jì)研究院生產(chǎn)的LW-型水溶性聚胺酯材料灌注，灌注工藝與原先的基本相同，灌后約10 min，縫面基本停止漏水，取得了良好的堵漏效果。LW-型材料的主要性能見表4。4 結(jié)語    高壩洲水電站1012壩段2條橫縫漏水處理工作于2002