太平哨大壩裂縫防滲處理技術(shù)

馬曉芳，蘭洪濤

（1.杭州凱基投資咨詢有限公司，浙江杭州310000；2.青島太平洋海洋工程有限公司，山東青島266100）

0 引言

太平哨水電站位于遼寧省寬甸縣太平哨鄉(xiāng)葫蘆頭村，水庫(kù)總庫(kù)容1.83億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容0.19億m3。電站主要由攔河大壩和副壩、引水隧洞、地面發(fā)電廠房、地面開(kāi)關(guān)站等建筑物組成。攔河大壩為混凝土重力壩，壩頂高程196.00 m，壩頂全長(zhǎng)556 m，最大壩高44 m，共有36個(gè)壩段和35條伸縮縫，其中3～23號(hào)壩段為溢流壩段，其余為擋水壩段。

經(jīng)過(guò)對(duì)壩體孔內(nèi)和上游壩面水下檢查發(fā)現(xiàn)，溢流壩段和擋水壩段的迎水面存在和大壩上游面排水孔貫通的水平裂縫（如圖1所示），裂縫寬1～50 mm，長(zhǎng)3.8～11.5 m，較大的水平裂縫24處；此外，有的壩段的珍珠巖保護(hù)層基本脫落（其中包括上述有水平裂縫的部位），大壩擋水面混凝土出現(xiàn)麻面；由排水孔的孔內(nèi)電視可以看到，滲漏水已形成射流狀態(tài)，明顯可看見(jiàn)析出的鈣質(zhì)。

大壩廊道內(nèi)觀測(cè)的滲流量很大，漏水嚴(yán)重，這對(duì)大壩的安全產(chǎn)生了很大的威脅，危害主要有：首先，從析鈣的情況可知壩體混凝土內(nèi)的膠凝顆粒正在逐漸被帶走，降低了壩體的強(qiáng)度；其次，裂縫減小了大壩的有效斷面，抗力降低，可靠度也隨之下降；最后，裂縫是擴(kuò)張性的，久而久之大壩的裂縫會(huì)越來(lái)越大，直至產(chǎn)生危及大壩安全的貫穿性裂縫。

圖1 大壩裂縫示意圖

1 裂縫成因分析

通過(guò)分析認(rèn)為，太平哨電站地處高寒地帶，冬季溫度很低，大壩上游壩面水溫1～3℃，而下游壩面溫度可達(dá)到零下20℃以下，上下游壩面的溫差冬季一般均超過(guò)30℃，最大接近40℃，巨大溫差產(chǎn)生的溫度作用，導(dǎo)致上游面混凝土受拉，壩面產(chǎn)生裂縫。

2 方案選擇

采用的方案應(yīng)能具備止裂和防滲雙重作用：止裂—阻止大壩裂紋繼續(xù)擴(kuò)展；防滲—封堵裂縫不漏水。

1）錨索與裂縫防滲相結(jié)合。在大壩壩體上游側(cè)打預(yù)應(yīng)力錨索，對(duì)上游面預(yù)壓，錨索從壩面伸到大壩基巖，利用錨索預(yù)應(yīng)力抵抗冬季由于下游壩面混凝土收縮對(duì)上游面產(chǎn)生的拉應(yīng)力，然后在壩面裂縫處采用柔性處理方法止水。

2）錨索與壩體灌漿相結(jié)合。打錨索同方案1），錨索打完后，在裂縫周邊鉆孔灌漿止漏，灌漿防滲是常用的方法，但是由于施工縫與伸縮縫相連，灌漿后，伸縮縫也被填充，而當(dāng)溫度變化時(shí)，壩體的伸縮受阻，會(huì)使大壩在溫度應(yīng)力的作用下產(chǎn)生拉伸和擠壓破壞。

3）上游壩面防滲與加固層。為了止水，可以采用柔性方法對(duì)大壩裂縫進(jìn)行處理，此方法能降低壩體的漏水量。裂縫柔性處理后，可以在處理面打錨筋澆筑薄層鋼筋混凝土加固層，防止裂縫繼續(xù)擴(kuò)散。

3 方案介紹

太平哨水電站大壩溫度裂縫應(yīng)該采用止裂和止水并舉的處理措施。本文介紹的只是止水防滲處理，是試驗(yàn)性的。

1）三重防滲方案概述。針對(duì)大壩裂縫的形式，青島太平洋海洋工程有限公司采用水下三重防滲的柔性處理方法對(duì)大壩裂縫進(jìn)行處理。首先在裂縫處開(kāi)槽并填充GB柔性止水材料，然后在裂縫表面錨固GB止水板，最后在適當(dāng)?shù)奈恢勉@灌漿孔，灌漿止水。所以形成了三道防滲：GBW止水條止水，SXM封堵劑止水和GB柔性止水板止水（如圖2所示）。

圖2 防滲處理圖

2）主要材料介紹。GB柔性填料（嵌縫材料）防滲性能優(yōu)異，耐老化，在水下流動(dòng)性強(qiáng)，塑性大，且具有與混凝土面粘結(jié)性強(qiáng)，自粘性好，伸長(zhǎng)率大等特點(diǎn)，是一種理想的嵌縫止水材料。此外，GB柔性填料（嵌縫材料）可加工成板狀、條狀及各種斷面尺寸的型材，用防粘紙保護(hù)，施工十分方便。

4 施工方法

4.1 前期檢查和清理

潛水員先下水對(duì)漏水部位進(jìn)行水下檢測(cè)，并清理裂縫部位的珍珠巖保護(hù)層，露出壩面裂縫。

4.2 對(duì)漏水裂縫進(jìn)行柔性防滲處理

1）切割梯形槽。沿裂縫切割梯形槽，槽深6 cm，槽上口寬8 cm，槽下口寬3 cm。裂縫有上下波動(dòng)變化，切縫時(shí)必須保證所切裂縫處在梯形槽下口位置。

2）清洗梯形槽。用高壓水清洗已開(kāi)鑿好的梯形槽，除掉殘?jiān)⑺樾己湍嗤?，保證在涂刷粘合劑之前，梯形槽的兩個(gè)斜面及梯形槽內(nèi)干凈無(wú)雜物。

3）涂刷水下粘合劑。在岸上按比例調(diào)配好水下粘合劑，由潛水員在水下將粘合劑沿梯形槽下口面，均勻涂抹一層。涂刷時(shí)用力按壓刷子，反復(fù)涂抹，兩個(gè)反復(fù)以上，使涂層均勻無(wú)遺漏。

4）嵌填GBW膨脹止水條及水下快速密封劑封堵。待水下粘合劑涂完后，立即按“從中間向兩邊”的順序，從梯形接縫面中間向兩邊嵌填GBW膨脹止水條，GBW膨脹止水條要保證和梯形槽下口面充分粘結(jié)，GBW膨脹止水條之間的搭接長(zhǎng)度不少于15 cm。在嵌填GBW膨脹止水條的同時(shí)，在岸上調(diào)配好水下快速密封劑，對(duì)嵌填后的GBW膨脹止水條進(jìn)行快速密封，以防止GBW止水條長(zhǎng)時(shí)間與水接觸而發(fā)生膨脹。

5）三元乙丙復(fù)合GB柔性止水板粘貼。在裂縫兩側(cè)混凝土表面涂刷粘合劑，同時(shí)在三元乙丙復(fù)合GB柔性止水板一側(cè)涂刷粘合劑，立即進(jìn)行三元乙丙復(fù)合GB柔性止水板的水下粘貼，將三元乙丙復(fù)合GB柔性止水板按從中間向兩邊的順序粘貼在裂縫面上，并打壓密實(shí)。柔性止水板粘貼結(jié)束后，再用不銹鋼扁條壓住上下兩側(cè)，并用射釘錨固。

6）三元乙丙復(fù)合GB柔性止水板周邊封閉。三元乙丙復(fù)合GB柔性止水板錨貼完畢后，在止水板搭接處、射釘孔處及止水板周邊用粘合劑進(jìn)行封閉，防止漏水。

4.3 對(duì)裂縫兩端進(jìn)行化學(xué)灌漿防止繞滲處理

為了封堵裂縫止漏，同時(shí)便于今后分析試驗(yàn)成果，需要在柔性防滲處理后，對(duì)裂縫和它兩端相交的大壩伸縮縫進(jìn)行封閉，采用打斜孔化學(xué)灌漿的方法，防止漏水通過(guò)裂縫端部發(fā)生繞滲。

1）布灌漿孔。在18號(hào)壩段裂縫漏水部位兩端,位于溢流面橫縫處，在4條裂縫一側(cè)打兩個(gè)斜孔，位于中墩與裂縫結(jié)合處，在4條裂縫一側(cè)打一個(gè)斜孔。

2）埋灌漿嘴。鉆孔清洗干凈后埋入灌漿嘴，用快速密封劑對(duì)孔和灌漿嘴之間的環(huán)形空間進(jìn)行封閉并固定。灌漿嘴密封緊密，埋設(shè)牢固。

3）壓水試驗(yàn)。對(duì)裂縫進(jìn)行壓水試驗(yàn)，由此判斷壩體內(nèi)部裂縫的開(kāi)合度及內(nèi)部裂縫串通情況，以便灌漿時(shí)控制灌漿壓力和進(jìn)漿量，防止?jié){液沿裂縫從壩后流失。用適當(dāng)?shù)膲毫ο蛄芽p內(nèi)灌注墨汁，檢查縫面密封情況，對(duì)漏水部位進(jìn)行修補(bǔ)，直到不漏為止。壓水試驗(yàn)過(guò)程中，縫面密封良好，未發(fā)現(xiàn)漏水。

4）灌漿。灌漿材料采用LW/HW水溶性聚氨酯，灌漿壓力控制在0.3～0.5 MPa，直到灌漿壓力一直保持在0.5 MPa設(shè)計(jì)要求的壓力下，10 min不吸漿后結(jié)束灌漿。

4.4 水下復(fù)查

對(duì)裂縫進(jìn)行柔性處理和化學(xué)灌漿工作結(jié)束后，潛水員采用水下墨汁點(diǎn)滴測(cè)漏法對(duì)18號(hào)壩面漏水情況再次進(jìn)行了全面檢查。結(jié)果證明經(jīng)過(guò)止水處理的176 m高程和174.6 m高程4條裂縫的GB柔性止水板周邊未發(fā)現(xiàn)漏水。

5 結(jié)語(yǔ)

工程結(jié)束后，對(duì)觀測(cè)廊道內(nèi)進(jìn)行了漏水量測(cè)量，其結(jié)果表明漏水量明顯減少，2006年11月30日漏水量較2005年12月27日降低了81%。

該漏水量的對(duì)比充分說(shuō)明了采用水下柔性材料結(jié)合水下灌漿的方法處理混凝土大壩裂縫是很有效的防滲技術(shù)。本技術(shù)可靠、投資少，可避免棄水修補(bǔ)裂縫，能為國(guó)家節(jié)約大量的水資源，并為管理單位創(chuàng)造很大的直接經(jīng)濟(jì)效益。

目前，在高寒地區(qū)興建的大壩比較多，大部分都會(huì)涉及到溫度裂縫的工程問(wèn)題。1）處在高寒地區(qū)的大壩，由于低溫冷凍等原因，使壩前和壩后產(chǎn)生很大溫差，在大壩上游面很可能產(chǎn)生呈水平狀態(tài)的溫度裂縫，而后裂縫就隨著溫差的產(chǎn)生而擴(kuò)大，所以采用的工程措施，應(yīng)該是止裂和止水并行；2）止裂，可以在壩頂適當(dāng)?shù)奈恢猛鶋位蝈^桿，或在上游面鋪設(shè)鋼筋混凝土加固層，強(qiáng)制性的將裂縫控制?。?）止水，可針對(duì)溫度裂縫的伸縮和閉合，對(duì)其進(jìn)行柔性處理。

［1］陸文海，等.水工建筑物病害處理［M］.成都：四川科學(xué)技術(shù)出版社，1989.

［2］范沈撫，李金玉.混凝土建筑物修補(bǔ)［M］.北京：中國(guó)水力水電出版社，1992.