石板水大壩伸縮縫漏水施工處理

江思田

（重慶涪陵電力實業(yè)股份有限公司，重慶408000）

1 工程概況

石板水水電站位于長江上游支流龍河重慶市豐都縣龍河鎮(zhèn)，壩址距下游豐都縣城55 km，距上游石柱縣31 km。壩址以上流域面積1 640 km2，占全流域面積2 810 km2的58.4%，多年平均流量為34.2 m3／s，多年平均來水量為 10.78 億 m3。 大壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高84.6 m，正常蓄水位480.0 m，校核洪水位 480.62 m，死水位 450 m，水庫庫容1.054 7億m3，屬季調(diào)節(jié)水庫。水庫為大（2）型水庫，調(diào)節(jié)庫容0.769 3億m3，壩址設計洪水流量4830m3／s，壩址校核洪水流量 6 630 m3／s。 采用混合開發(fā)方式，裝機容量115MW，多年平均發(fā)電量為5.2億kW·h。大壩于1998年建成。

2 滲漏狀況、成因及處理必要性

2.1 滲漏狀況

2001年1月10日，通過監(jiān)測儀器（測縫計和滲流量計）結合巡視檢查，發(fā)現(xiàn)2號、3號壩段伸縮縫下游456 m高程漏水。滲漏量與庫水位有關，庫水位越高，滲量越大，實測最大滲漏量為75 L／min。經(jīng)2年長期觀測，結合計算機處理分析發(fā)現(xiàn)，庫水位低于465 m高程時，該伸縮縫下游面不出現(xiàn)漏水。2號、3號壩段伸縮縫附近沒有新裂縫出現(xiàn)，且壩體和基礎均設有滲流觀測孔，其情況均無異常變化。

2.2 成因分析

大壩大面積碾壓混凝土澆筑時，振動碾無法碾壓到該部位，在分縫部位采用碾壓混凝土加注水泥漿后，再用振動棒振搗澆筑（澆筑寬度約60cm）。雖然碾壓混凝土加注了水泥漿，但混凝土和易性還是比較差，大壩伸縮縫混凝土振搗密實度差，因而橡膠止水和銅止水與混凝土結合不良，易形成繞滲區(qū)。

大壩伸縮縫施工是先澆筑一個壩段后，拆除模板在混凝土表面涂刷了兩層瀝青，上游面橡膠止水距上游壩面1.0 m，止水銅片距上游壩面1.5 m。橡膠止水采取直接搭接，搭接長50 cm，沒有進行熱粘接處理或粘接處理，銅止水制作安裝也不規(guī)范。

經(jīng)現(xiàn)場觀測，大壩0+150 m樁號附近沒有新的裂縫出現(xiàn)。同時觀測資料分析表明，壩頂沉陷、水平位移和其它壩段變化趨勢相同，沒有發(fā)生異常情況。因此判定大壩0+150 m樁號伸縮縫漏水是橡膠止水搭接部位漏水，沿著銅止水與混凝土接觸面滲漏（銅止水與混凝土結合不良），就形成滲漏區(qū)。

2.3 處理必要性

通過數(shù)字仿真模擬發(fā)現(xiàn)，漏水已經(jīng)形成，長期不處理將造成伸縮縫止水損壞更嚴重，漏水量會逐漸增大。同時，在有壓水的侵蝕作用下，漏水將逐漸剝蝕壩體混凝土并危及大壩安全。因此2號、3號壩段伸縮縫漏水處理應盡快進行。

3 處理方案選擇

2號、3號壩段伸縮縫主要是由上游縫面止水失效造成漏水，漏水從垂直伸縮縫與456 m水平層面交叉部位大量滲出。大壩伸縮縫基礎高程約為435 m，因是上游迎水面伸縮縫止水漏水，原伸縮縫又未設置瀝青井，若采用嵌縫封堵，受材料、施工工藝等因素限制，單靠表面的封堵難于達到永久性止漏，推薦采取大壩上下游面伸縮縫與止水之間灌漿處理方案。分析發(fā)現(xiàn)伸縮縫是由大壩變形引起，只能用彈性材料進行灌漿處理，化學灌漿擬選用水溶性聚氨酯。具體方案：沿伸縮縫鉆φ40 mm騎縫孔，孔徑宜小，以免造成不必要的化學材料浪費?；瘜W灌漿處理前，先對每一鉆孔進行壓水試驗，以了解縫面串通情況、吸水情況，再對整條縫進行化學灌漿處理。

4 處理材料的選用

石板水混凝土壩伸縮縫為季節(jié)性活縫，縫開合度變幅為0.8～3 mm。伸縮縫受水位抬高、氣溫影響，有加大的趨勢，因此，需選擇粘度較低，可灌性較好、膠凝時間短、有一定固結強度的彈性材料，以適應伸縮縫的開度變化而能滿足防滲要求。根據(jù)該伸縮縫的特性，選擇了具有親水性、遇水可分散乳化固結、適用于水下伸縮縫修補的水溶性聚氨酯。

水溶性聚氨酯為普通聚氨酯類漿液的改進型，有LW（物理力學性能見表1）和HW（物理力學性能見表2）兩種。HW材料粘結強度高，可灌性好；LW材料與水混溶，固結體為彈性體，伸長率可達300%，遇水膨脹率可達270%，具有彈性止水和以水止水的雙重功效，同時對水質(zhì)有較強的適應性，其凝結時間可調(diào)。這兩種水溶性聚氨酯可以按任意比例混合配制，獲得不同強度和膨脹性能的漿材。含有LW的水溶性聚氨酯復合液具有遇水發(fā)泡膨脹性能，在伸縮縫中自行擴散，形成較大的滲透半徑和凝固體積，增強了灌漿效果。石板水大壩伸縮縫處理中，實驗確定 HW∶LW=7∶3。伸縮縫很小時，漿液可用丙酮稀釋以增強可靠性，漿材性能試驗結果見表3。

表1 HW漿材性能試驗結果表Table 1 :Test result of the performance of HW

表2 LW漿材性能試驗結果Table 2 :Test result of the performance of LW

5 施工

嵌縫材料選用遇水能快速固化、抗壓強度高、與老混凝土粘結好的PBM-3聚合物砂漿。PBM-3聚合物砂漿重量配合比為水泥∶砂∶PBM-3樹脂=1∶4∶1.67，其中促進劑和引發(fā)劑均按PBM樹脂重量的2%配加。灌漿選擇在伸縮縫孔與斜孔交叉布置，以保證進漿效果。灌漿時間選擇在伸縮縫開度最大的1～2月。灌漿采用孔口循環(huán)純壓式方法，管口壓力一般為 0.3～0.4MPa，對吸漿量少的伸縮縫段，適當提高灌漿壓力，最大不超過0.5MPa。灌至孔內(nèi)基本不吸漿或吸漿率單孔小于10 mL／min時再并漿20 min，結束該孔灌漿。伸縮縫灌漿孔盡可能灌至上一個灌漿孔出漿后并漿20 min，結束灌漿。施工過程中，通過實時采集相關信息，評價施工效果，反饋指導施工。

表3 漿材性能試驗成果表Table 3 :Test result of the slurry performance

5.1 施工程序

搭腳架 （前期準備工作）→鑿槽→電鉆鉆孔→壓力水、風沖洗→埋管封縫→通風檢查→灌漿→閉漿→灌漿完畢→沿伸縮縫之間壩體墻面涂刷聚合物水泥防水涂料→拆除腳手架。

5.2 具體施工順序及方法

伸縮縫灌漿順序為：先處理完大壩上游迎水面伸縮縫后，再處理大壩下游面伸縮縫。

沿大壩上游伸縮縫鑿寬、深50～60 mm的“V”型槽；用電錘沿伸縮縫騎縫鉆止?jié){孔，孔徑40～50 mm，孔距為500 mm，深200 mm；用風、壓力水從上至下沖洗“V”型槽和鉆孔；將直徑為φ8 mm紫銅管（L=200 mm）埋入鉆孔約100 mm后，四周用環(huán)氧樹脂砂漿密封灌漿紫銅管；紫銅管埋設完畢后，用風、壓力水從上往下沖洗伸縮逢；沖洗干凈后，用環(huán)氧樹脂砂漿嵌填縫；逐孔洗縫，控制關口風壓0.1 MPa，水壓 0.05～0.1 MPa；對灌漿銅管做通風檢查，風壓不得超過0.1MPa。其目的：①用壓縮空氣吹凈殘留于伸縮縫內(nèi)的積塵；②檢查封閉層有無漏氣。

灌漿操作順序：先將配制好的漿液倒入料罐，擰緊罐的密封蓋，然后通氣加壓，在大壩上游迎水面使?jié){液通過與紫銅管接合處進入伸縮縫，一旦漿液自鄰近紫銅管冒出，立即堵住，取下插頭，將進漿管嘴邊封閉，然后將剛才冒漿的出口改為進漿口。按同樣的方式依次繼續(xù)壓灌，直至整條伸縮逢充滿漿液為止。施工中有時會發(fā)生局部漏漿情況，應立即卸壓停止灌漿，采取可靠的堵漏措施后方允許繼續(xù)灌漿。灌漿應從下而上，逐孔灌注彈性聚氨酯材料，灌漿壓力為 0.2～0.5 MPa ，灌至該孔基本不吸漿時應閉漿10 min后結束灌漿。

在2～3號壩段伸縮縫之間上游迎水面，先清洗干凈墻面4 m寬，用氣壓噴燈烤干墻面，再用試驗的聚氨酯聚合物涂刷4遍，每涂刷一遍干后再施工。刷完聚氨酯聚合物后，再用聚合物砂漿壓刮3遍。

大壩下游伸縮縫采用同樣施工順序、方法施工，但伸縮縫之間不刷聚氨酯聚合物和聚合物砂漿。

5.3 壓水試驗檢查情況

14 d后進行壓水試驗。在石板水大壩上游面和下游面各鉆2個穿過伸縮縫、孔徑為φ40 mm的試壓孔，試驗壓力為0.5 MPa，持續(xù)時間30 min以上，試驗結果顯示，伸縮縫均不吸水也不漏水。

6 處理效果評價及注意的問題

石板水大壩伸縮縫從2004年1月10日開始灌漿，2月20日結束。灌漿后，滲漏量急劇下降，由處理前最大漏水量75 L／min變?yōu)?。處理完畢至今，大壩在高水位時段和氣溫最低時段，下游壩面均無漏水，大壩其它部位均未發(fā)現(xiàn)異樣，其它部分滲漏水量均無變化，可見防滲效果相當顯著，伸縮縫漏水處理是成功的。

伸縮縫漏水處理的成敗關鍵是要詳細了解、分析漏水成因，針對成因制定切實可行的施工方案。特別注意施工應在氣溫低時進行，因為此時裂縫張開最大。大壩伸縮縫漏水處理過程應包括調(diào)查分析、方案設計、施工及其質(zhì)量控制、驗收等四個重要環(huán)節(jié)，處理結果應安全可靠、技術先進、注重環(huán)保、經(jīng)濟合理。在水庫大壩建設過程中，應加強伸縮縫施工及其質(zhì)量控制，從源頭上避免漏水情況發(fā)生。在今后類似工程處理中，應考慮是否可在水下對伸縮縫漏水進行灌漿施工處理，還應對水溶性彈性聚氨酯材料性能、幾種漿材配制后性能變化、漿材老化情況及漿材使用年限等問題加強研究。

7 結語

石板水大壩伸縮縫漏水處理嚴格依照制定的方案、施工順序和方法施工，從處理后壓水實驗檢查和5年多實踐運行情況來看，漏水處理方案、選用的化學灌漿材料、具體施工順序和施工方法是成功可行的，伸縮縫漏水處理達到了工程設計要求，為今后其它類似工程伸縮縫漏水處理提供了參考。

[1]SL230-98，混凝土壩養(yǎng)護修理規(guī)程[S].

[2]沈春林.防水工程手冊[M].中國建筑工業(yè)出版社，1998.