水電工程混凝土滲漏綜合治理技術(shù)

1、水電工程混凝土滲漏綜合治理技術(shù)呂聯(lián)亞（華東勘測設(shè)計研究院杭州310014）1、概述在水利水電工程和市政、人防、隧道等工程中，一些建筑物由于設(shè)計不合理、施工不規(guī) 范或維護不當而引起的混凝土滲漏水現(xiàn)象非常普遍。而那些運行時間較長的水工建筑物，因 長期在水壓力的作用下，混凝土由于碳化、凍融破壞或腐蝕介質(zhì)侵蝕等原因也會引起不同程 度的滲漏?；炷恋臐B漏會導致鋼筋的銹蝕，這將會降低混凝土的強度，縮短其使用壽命； 從另一方面來說，對于水庫大壩，由于混凝土的滲漏會直接影響到大壩的安全運行，嚴重的 甚至會影響到下游廣大居民的生命安全，因此對于混凝土滲漏的治理就顯得非常重要。如何 采取有效的止水材料和方法來防治

2、混凝土滲漏水已成為水電行業(yè)目前急需解決的問題。華東 院科研所長期以來一直從事建筑物的防滲加固處理，在多年的工作實踐中，不僅摸索出解決 不同滲漏情況的處理辦法，也研制開發(fā)了一系列新型防滲止水材料，本文就對這方面的工作 進行一些簡單的總結(jié)。2、滲漏成因簡析混凝土的滲漏通常可以分成三種情況，即點、線及面滲漏。“點”漏“點”漏是指不連續(xù)的、無規(guī)律的滲漏現(xiàn)象，主要表現(xiàn)形式為孔洞滲漏水。產(chǎn)生點滲漏的原因 主要有：混凝土施工不當造成的孔洞、模板對穿螺孔及其它孔眼未及時封堵或封堵不當引起 的滲漏、鋼筋銹蝕引起的滲漏、穿墻管等細部構(gòu)造留設(shè)處理不當引起的滲漏和二次施工或裝 修施工不慎，破壞了原防水層造成的滲漏等。

3、“線”漏“線”漏是指連續(xù)的、或有一定規(guī)律的，并以縫漏作為其主要表現(xiàn)形式的滲漏現(xiàn)象，線漏可分 為變形縫和非變形縫兩種，主要包括伸縮縫、沉降縫、施工縫和裂縫等。產(chǎn)生線漏的主要原 因有：（1）變形縫防水設(shè)計、施工不合理；（2）止水銅片、止水帶等材料質(zhì)量不佳或由于 老化等原因而引起的止水失效；（3）未按施工規(guī)范要求留設(shè)施工縫或未對新老混凝土結(jié)合 進行嚴格處理，造成施工縫滲漏；（4）因混凝土配合比不當，導致干燥收縮增大，或因結(jié) 構(gòu)變形、溫度應力等原因使混凝土產(chǎn)生裂縫；（5）不同材質(zhì)之間接縫因防水處理不當，所 產(chǎn)生的滲漏?！懊妗睗B“面”滲是指混凝土大面積潮濕和微滲水，俗稱“冒汗”。產(chǎn)生面滲漏的原因主要有：

4、（1）基 坑降水未達到設(shè)計要求，為了搶進度，混凝土帶水澆注，在水壓力作用下，形成滲水通道； （2）混凝土澆注過程中，由于混凝土拌合不均勻，振搗不密實，從而出現(xiàn)蜂窩、麻面等引 起的滲漏；（3）混凝土養(yǎng)護不當，造成早期失水嚴重，或因混凝土配合比不當，如水灰比 過大，形成毛細管孔隙，從而形成滲水通道。3、混凝土滲漏治理方案的提出滲漏治理方案是混凝土滲漏處理的關(guān)鍵，設(shè)計人員應對結(jié)構(gòu)設(shè)計、防水構(gòu)造設(shè)置、混凝土施 工質(zhì)量和防水材料品質(zhì)及維護保養(yǎng)等因素進行分析，找出產(chǎn)生滲漏的原因和滲漏水的來源， 并結(jié)合水工建筑物的防水要求，根據(jù)滲漏水的特點和防水材料性能及施工工藝選擇相應的防 水材料和施工工藝?？晒┻x擇的防

5、水材料種類繁多，如防水卷材、防水涂料、密封材料、剛性防水材料、化學灌 漿材料等等。從防水施工工藝上來看，有貼、涂、嵌、抹、堵、灌等多種工藝。但滲漏水治 理與防水施工有很大區(qū)別。防水施工通常是主動防水，防水材料、施工方案的選擇余地較大， 可以從容施工，可采用貼、涂、嵌、抹等工藝從迎水面進行防水處理。而滲漏水治理則是被 動防水，往往是對已產(chǎn)生滲漏的工程進行防水處理，而且經(jīng)常是從背水面處理，有時還要帶 水作業(yè)，難度較大，限制了卷材、涂料及密封膠等多種防水材料的選用。對滲漏水處理通常 采用一些速凝材料如：五磯防水膠泥、水玻璃水泥、石膏水泥堵漏材料和各種快硬水泥、堵 漏劑等等。這些材料均具有較好的堵漏效

6、果，用于帶水作業(yè)時滲漏點的堵漏或面滲的臨時封 堵是有效的。但由于水泥速凝要產(chǎn)生的大量水化熱，冷卻后會產(chǎn)生相應的收縮應力，從而導 致砂漿或膠泥開裂、起殼、剝落。此外，速凝材料僅僅是在混凝土的表面進行處理，雖然可 使混凝土表面保持干燥，但混凝土中的滲水通道和孔隙仍然充水。長此以往，會使鋼筋產(chǎn)生 銹蝕，混凝土的強度下降；銹蝕引起的膨脹會導致鋼筋的混凝土保護層脹裂，進而產(chǎn)生滲漏。 因此僅僅采用速凝材料從表面進行封堵是無法有效地保護混凝土的。根據(jù)以上分析，筆者提 出了“治本為主，治表為輔，表本結(jié)合，綜合治理的治理原則。所謂“治本為主”，是指在混 凝土滲漏水處理中應盡可能地選擇合適的防水材料和工藝封閉混凝

7、土內(nèi)部的滲水通道和孔 隙，從而達到既防滲堵漏又保護混凝土免除水的侵蝕的雙重目的。“治表為輔”是指當混凝土 內(nèi)部的滲水通道和孔隙非常細小難以封閉時，可采用噴、抹、堵、涂、嵌等工藝作為輔助手 段從混凝土表面進行防滲處理。二者的有效結(jié)合、綜合治理，便可達到良好的滲漏治理效果。4、防水材料和施工工藝簡述一般來說，防水施工可根據(jù)所采取的“灌、堵、嵌、噴、涂、貼等不同工藝而選用不同的防 水材料。4.1灌漿工法“灌”即灌漿工法，灌漿工法就是采用泵送設(shè)備以一定的壓力將一些具有特殊性能的灌漿材料 灌入混凝土、巖石縫隙或地層中，使其在空隙中擴散、凝固，從而封閉縫隙，達到防滲、堵 漏、補強、加固的目的。灌漿工法出現(xiàn)

8、于19世紀初，采用灌漿技術(shù)以解決土建工程的有關(guān) 技術(shù)難題，至今已有近二個世紀的歷史。隨著灌漿技術(shù)的廣泛應用，灌漿材料得到了較大的 發(fā)展。灌漿材料從最早的石灰和粘土、水泥，發(fā)展到今天的水泥水玻璃漿液和各種化學 灌漿漿液。而灌漿材料的開發(fā)與應用，又反過來推動了灌漿工法在更廣泛的領(lǐng)域內(nèi)的應用。 化學灌漿是用高分子材料配制成的溶液作為漿液的一種新型灌漿技術(shù)。漿液灌入地基或建筑 物裂隙中，經(jīng)凝固后，可以達到較好的防滲、堵漏和補強加固的效果?；瘜W灌漿材料應具有 較好的可灌性，其膠凝時間可根據(jù)工程需要調(diào)節(jié)。有的可在瞬間固化，適用于大流量漏水、 涌水的處理；有的膠凝時間長，起始粘度低，適用于混凝土細微裂縫的滲

9、漏處理?？晒┻x擇 的化學灌漿材料有很多，常用的有水玻璃類、木質(zhì)素類灌漿材料、丙烯酰胺類灌漿材料、丙 烯酸鹽類灌漿材料、聚氨酯類灌漿材料、環(huán)氧樹脂灌漿材料、甲基丙烯酸酯類灌漿材料、脲 醛樹脂類、其它類化學灌漿材料等等。一般可根據(jù)孔隙的大小和材料的可灌性選用適當?shù)幕?灌材料。水溶性聚氨酯材料具有良好的親水性，遇水可分散、乳化進而凝固，適用于潮濕或 帶水部位的防滲堵漏處理LW型水溶性聚氨酯的固結(jié)體是一種彈性體，伸長率達3 0 0 %， 而且具有遇水膨脹性能，其體積膨脹率達273%，具有彈性止水和以水止水的雙重功能， 尤其適用于變形縫的處理。而HW水溶性聚氨酯的可灌性好，強度高，可以起到補強的作用，

10、將LW與HW以合適的比例混合，就能得到不同性能的漿液，可滿足不同工程的需要。而低 粘度環(huán)氧灌漿材料由于起始粘度低，可灌性好，而且強度非常高，適用于細微裂縫的封閉和 補強加固。幾種常用的化學灌漿材料性能見表1。4.2封堵“堵”是指對孔洞或縫面的封堵，對于化學灌漿來說，這是施工過程中一道必不可少的工序， 封堵質(zhì)量的好壞會直接影響化學灌漿的效果。在干燥條件下，可供選擇的封堵材料較多，如 高分子涂料、聚合物水泥砂漿或普通水泥砂漿等。在滲漏條件下，必須先采用快速堵漏材料 進行封堵，將水從灌漿管中引出，必要時可在表面涂抹高分子涂料或聚合物水泥砂漿進行加 強處理。常用的快速堵漏材料有五磯防水膠泥、水不漏、堵

11、漏靈、防水寶、堵漏王等等。但 在水下作業(yè)時，上述材料卻無法滿足工程的要求，為此，華東院研發(fā)了 SXM水下快速密封 劑和PBM聚合物混凝土兩種水下專用堵漏材料。SXM水下快速密封劑可在幾分鐘內(nèi)快速 凝固，1天的抗壓強度可達2 5MPa以上，適用于潮濕表面甚至水下混凝土表面裂縫的快 速封堵。PBM聚合物混凝土系互穿網(wǎng)絡(luò)高分子材料，具有可在水中快速固化、強度增長迅 速，與混凝土和金屬粘結(jié)強度高等特點，而且它在水中可自流平、自密實，同時還可以進行 薄層澆注，適用于水下混凝土孔洞和裂縫的快速封堵。SXM水下密封劑和PBM聚合物混 凝土的性能見表2及表3。4.3嵌縫“嵌”是指沿裂縫鑿槽，并在槽中嵌填彈塑性

12、或剛性止水材料，以達到封閉裂縫的目的。一般 來說變形縫宜采用彈塑性止水材料，且在迎水面采用塑性止水材料，而在背水面則采用彈性 止水材料，非變形縫則可采用剛性止水材料。彈性密封材料種類有許多，如聚氨酯材料、丙 烯酸酯材料、有機硅材料等，應用也較廣泛。塑性止水材料以往常用的有聚氯乙烯膠泥等， 但這些材料由于需加熱施工，施工極不方便，且環(huán)境污染嚴重，目前已逐漸淘汰。SR塑性 止水材料是華東院結(jié)合我國面板堆石壩工程而專門為面板壩周邊縫和伸縮縫止水研制的嵌 縫止水材料，具有接縫變形適應性強、抗?jié)B耐老化性好、與混凝土基面粘接性強、冷施工操 作簡便、材料成本低等特性，在我國面板壩工程建設(shè)中獲得廣泛應用，到目

13、前為止，已先后 在包括黑龍江蓮花電站、吉林松江河電站、新疆烏魯瓦提電站、廣州抽水蓄能電站、浙江天 荒坪抽水蓄能電站、湖北古洞口電站等近五十項大中型面板壩工程以及數(shù)百項水利及民用工 程中得到應用，均取得了良好的工程防滲效果。其主要性能見表4。4.4噴涂“噴”是指聚合物水泥砂漿噴涂。聚合物水泥砂漿簡稱PCM，是采用水泥和聚合物作為膠結(jié) 料來膠結(jié)骨料的砂漿，當水泥與水形成水泥石的同時，聚合物乳液本身脫水干燥在砂漿集料 表面形成了有自粘性和粘結(jié)性的聚合物薄膜，封閉了砂漿內(nèi)的細微裂縫和毛細通道，將水泥 石和填料牢固地結(jié)合在一起。因此，聚合物水泥砂漿具有優(yōu)良的防水、抗凍、防腐、防碳化 及其它物理力學性能，

14、已在水電、交通、土建、市政等工程中得到廣泛的應用。華東院在開 展國家“八五”攻關(guān)。5、滲漏綜合治理技術(shù)的應用實例5.1盤道嶺隧洞防滲加固處理引大入秦工程是國家“八五”攻關(guān)重點項目，是一項從青海大通河到甘肅秦王川地區(qū)的大型引 水工程。盤道嶺隧洞是引大入秦灌溉工程總干渠上最長的無壓引水隧洞，長15.7KM， 成洞凈寬4.2M，凈高4.4M；工程采用新奧法設(shè)計和施工，由日本國口株口熊谷組中 標承建，并于1 9 9 2年建成。在工程施工期間及完工后，發(fā)現(xiàn)拱墻帶及底拱襯砌混凝土產(chǎn) 生了大量的水平和環(huán)向裂縫，危及隧洞的正常使用和安全運行，亟需進行滲漏處理和加固處 理。為此，建設(shè)單位和設(shè)計單位經(jīng)過反復調(diào)研，

15、決定采用水溶性聚氨酯化灌材料和聚合物水 泥砂漿PCCM對裂縫進行灌漿和嵌縫處理。其處理工藝如下：先沿縫切割或鑿開一 “V” 型槽，混凝土表面清洗干凈后用PCCM嵌縫，然后在縫側(cè)打斜孔，埋設(shè)灌漿管，養(yǎng)護一周 后，用LW和HW水溶性聚氨酯進行化灌處理，逐孔灌漿。該工藝操作簡便，施工快捷，共 處理裂縫8 0 0 0余米，防滲效果極為顯著。在隧洞底板加固過程中，要在底板上澆注一層鋼筋混凝土，原設(shè)計方案為在底板上鑿毛、插 筋，再澆混凝土。鑒于PCCM優(yōu)良的粘結(jié)性能，后改為采用PCCM作為新老混凝土界面 處理劑，省去了鑿毛、插筋這道工序，省工省料。共處理一萬多平方米，取得很好的效果。 94年底防滲工程完成

16、，并投入使用。5.2柘溪水電站大壩1#、2#支墩劈頭縫水下處理柘溪水電站位于湖南省資水中游安化縣境內(nèi)，庫容3 5. 6億m3,裝機容量4 4 7. 5 M w,大壩溢流段由8個單支墩大頭壩段組成，每個壩段寬16m，支墩底部厚8m,頂部最 窄處厚5.5 2m，兩岸非溢流段為寬縫重力壩，壩段寬15m，最大壩高10 4m，壩頂 全長3 3 0 m。工程于1 9 5 8年開始興建，19 6 1年蓄水，1 9 6 2年發(fā)電。大壩各壩 段混凝土在澆筑后不久即出現(xiàn)較多的表面裂縫，在以后的運行中，表面裂縫不斷向下游發(fā)展， 形成劈頭裂縫，并于1 9 6 9年6月、1 9 7 7年5月和1 9 8 3年2月出現(xiàn)三

17、次較大的漏 水險情。針對這種情況，電站曾采用瓷泥、手抹環(huán)氧膠泥和壓貼環(huán)氧砂漿塊等材料多次進行 水下堵漏處理，在當時取得較好的效果，但隨著時間推移，原粘貼塊普遍存在松動脫落現(xiàn)象。 經(jīng)1 9 9 8年底至1 9 9 9年初最后一次裂縫封堵，到2 0 0 0年初漏水量又有所增大。為 從根本上解決大壩裂縫漏水問題，柘溪水電站委拖托華東勘測設(shè)計研究院科研所進行水下處 理方案的設(shè)計研究工作。通過招標，由杭州國電大壩安全工程有限公司中標，對柘溪大壩1#、2#支墩劈頭裂縫進 行水下修補，1#支墩處理工程于2 0 0 2年1月10日正式開工，并于同年3月2 5日完 工。2#支墩處理工程于2002年12月初進點，

18、于2003年3月中旬完工。該工程共處理裂縫總長184延米。據(jù)電廠水工分場反映，處理效果良好。5.3新疆烏魯瓦提面板壩壩面裂縫修補處理新疆烏魯瓦提面板堆石壩，壩高13 5米，是目前我國在建最高的砂礫石面板壩，19 9 8 年和1 9 9 9年分別澆注一、二期面板。由于當?shù)貧夂驐l件十分惡劣，年平均蒸發(fā)量為2 4 0 0毫米，而年降水量則只有2 0多毫米，再加上日溫差高達2 0多度，因此給面板養(yǎng)護帶 來困難，在面板澆注完成后不久即發(fā)現(xiàn)大量裂縫，最寬達3毫米，有些已貫穿面板。為此施 工單位于1998年請新疆一家防水施工單位進行了防水修補處理，但由于選擇材料不當， 直到1 9 9 9年5月蓄水驗收時發(fā)現(xiàn)部分灌漿材料尚未固化，因而未能通過蓄水驗收。19 9 9年7月，業(yè)主單位委托華東院科研所進行裂縫的處理。我們根據(jù)裂縫的不同情況，采用 了以下三種方法：（1）對于縫寬小于0. 3mm的非貫穿性裂縫，只進行表面處理，其止水結(jié)構(gòu)如圖2 （如 有必要，可對裂縫先進行HK-G環(huán)氧材料灌漿）。（2）對于縫寬大于0.3mm、小于0.5mm的非貫穿性裂縫，建議首先進行灌漿處 理（用LW：HW=3 0：7 0的混合漿液），然后進行表面處理，其止水結(jié)構(gòu)如圖3。 （3） 對于縫寬大于0 .5 mm的裂縫，建議首先進行灌漿處理（LW：HW=30： 7 0），然后沿縫鑿出4 0 x 3 0 mm的V型