LW/HW在葛洲壩大江電站排水廊道滲漏缺陷處理中的應用

曾 輝，張壯志，劉暢快

（1.中國長江電力股份有限公司，湖北宜昌 443002；2.中國長江三峽集團公司，湖北 宜昌 443002）

1 工程概況

葛洲壩水利樞紐位于湖北省宜昌市境內(nèi)的長江三峽末端河段上，距上游的三峽水電站38 km。它是長江上第一座大型水電站，也是世界上最大的低水頭、大流量、徑流式水電站。整個工程分兩期。一期工程包括二江水電站、二江泄水閘和二、三號船閘、三江沖沙閘及其他擋水建筑物。二期工程包括大江電站、一號船閘、大江沖沙閘和混凝土擋水壩等。

2 排水廊道缺陷處理

2.1 缺陷情況

葛洲壩大江電站10.5 m排水廊道位于大江電站壩體內(nèi)高程10.5 m處，主要在機組檢修期間用于排除機組蝸殼及尾水管內(nèi)的余水，與大江電站檢修集水井相接。

2009～2010年冬修結(jié)束后，在集水井水泵運行中發(fā)現(xiàn)排水量異常，檢查發(fā)現(xiàn)10.5 m排水廊道18～19F段沉降縫漏水，表現(xiàn)為整個縫面均有水流出，呈線狀，其中下游垂直縫面局部水噴出約1 m，漏水量約為2.7 m3/h。排水廊道設(shè)有兩道止水，第一道止水為紫銅片止水，位于廊道壁外圍1 m處，第二道止水為塑料片止水，位于廊道壁外圍0.5 m處。在廊道上游側(cè)沉降縫兩側(cè)各埋有一根灌漿管，說明該縫止水可能存在缺陷，以前進行過灌漿處理。因漏水通道已經(jīng)形成，漏點高程較低，上游水頭約55 m，下游水頭約30 m，在較高的水壓力下，如不進行處理，漏水有增大的可能。

2.2 處理原則與處理思路

混凝土滲漏現(xiàn)象的發(fā)生有滲漏源、滲漏途徑和逸出點三要素。在條件允許的情況下應盡可能對滲漏源進行封閉處理，這樣做的最大好處是可以直接從源頭封閉滲漏通道，從根本上解決滲漏問題。就大江電站10.5 m排水廊道內(nèi)沉降縫滲水的情況，要從滲漏源上做防滲處理并封閉漏水源的可能性不大，那么，只能從截斷滲漏途徑與改變逸出點方面進行處理。本次漏水應是灌漿材料年久失效所致，需要對其進行灌漿止水。

2.3 處理方案與工藝

（1）鉆孔

初步計劃鉆孔繞過第一道止水片。將灌漿材料從兩道止水中間壓入，利用兩道止水作為背襯，如果兩道止水間完全充滿灌漿材料，可以達到較好的止水效果。

擬在距離沉降縫670 mm的位置水平方向鉆孔，孔徑18 mm，孔深約1 m，傾角45°±2°（見圖1）。布孔間距50 cm，廊道下游立面?zhèn)嚷┧^嚴重的地方加布一個孔（見圖2）。

圖1 初步計劃灌漿孔打孔詳圖Fig.1 Drilled grouting holes in the original plan

圖2 原計劃灌漿布孔圖Fig.2 Distribution of the grouting holes in the original plan

鉆孔過程中，由于廊道內(nèi)部鋼筋布置密集，打孔時經(jīng)常打到鋼筋，施工進度緩慢，對工期影響較大。根據(jù)鋼筋的布置及止水破壞布置情況，對方案進行調(diào)整，改變鉆孔方式及布置。沉降縫漏水主要原因是止水損壞，考慮到沉降縫內(nèi)部是連通的，在漏水部位灌漿，在一定灌漿壓力下，灌漿材料必定會通過止水破損部位填充沉降縫，達到止水的目的。受施工條件及工期的限制，決定在該沉降縫上騎縫打孔，不破壞第一道止水，在漏水較嚴重的部位增加灌漿孔的數(shù)量。同時為減小灌漿孔的水壓力，在漏水最嚴重的部位增設(shè)引流孔。調(diào)整后的鉆孔尺寸及位置見圖3和圖4。

（2）封堵沉降縫

對沉降縫的處理措施：①首先清理表面：用鋼絲刷刷除沉降縫周圍及縫內(nèi)的污染物質(zhì)，將沉降縫周圍進行鑿毛，然后用壓力水沖洗干凈，最后用壓縮空氣吹干，使沉降縫兩側(cè)表面清潔干凈。②涂刷水泥基液：涂刷基液力求薄而均勻，對于難于涂刷的地方，反復多刷幾次，確保表面充分被基液所濕潤。基液厚度不超過1 mm。③封堵水泥砂漿：從上至下用水泥砂漿封堵沉降縫。為保證灌漿時沉降縫的密閉性，封堵時盡量把水泥砂漿填入沉降縫內(nèi)。同時為加速水泥砂漿凝固，提高早期強度，在水泥中加入適量的減水劑。

圖3 灌漿孔打孔詳圖Fig.3 Drilled grouting holes

圖4 灌漿布孔圖Fig.4 Distribution of the grouting holes

（3）灌漿

灌漿管安裝完成，沉降縫封堵結(jié)束養(yǎng)護24 h后，封堵兩個引流孔，將所有的灌漿孔聯(lián)接到一個管道上，做壓水試驗，測出滲水壓力，并觀察沉降縫封堵是否良好。此沉降縫處的滲水壓力為0.28 MPa。壓水試驗結(jié)束后開始灌漿。本次灌漿選用LW/HW水溶性聚氨酯灌漿材料，灌漿壓力在0.3～0.4 MPa范圍內(nèi)。首先由下至上，從起始孔進行灌漿，其余孔口全部敞開，待相鄰孔冒濃漿后扎管，如此類推，將灌漿壓力逐步提升至最大灌漿壓力，既要保證縫面內(nèi)漿液飽滿密實，又要防止縫面內(nèi)過高的灌漿壓力對縫面兩側(cè)的劈裂破壞。進漿速度小于5 mL/min時，穩(wěn)壓20～30 min扎管封閉。

3 灌漿材料

對沉降縫進行灌漿，必須使用彈性材料。灌漿部位處在流水狀態(tài)下，選用水溶性聚氨酯材料能取得較好的效果。水溶性聚氨酯灌漿材料具有良好的親水性能，水既是稀釋劑，又是固化劑。漿液遇水后先分散乳化，進而凝膠固結(jié)。

灌漿采用LW水溶性聚氨酯（以下簡稱LW）/HW水溶性聚氨酯（以下簡稱LW）的混合材料。其性能指標見表1［1］。

表1 HW、LW主要性能指標表Table 1:Main performance indexes of the HW and LW materials

LW/HW具有許多相似的性質(zhì)：都具有良好的親水性能，可在潮濕或涌水情況下進行灌漿；固結(jié)體經(jīng)急性毒性試驗檢測，屬實際無毒類；施工工藝簡便，漿液無需繁雜配制。二者的主要不同點在于：LW粘度較大，膨脹率較大，凝結(jié)速度較快；HW粘度較小，可灌性好，具有較高的力學性能。LW/HW水溶性聚氨酯化學灌漿材料可以任何比例混合使用，以配制不同強度和不同膨脹倍數(shù)的材料。由于水溶性聚氨酯漿液有很好的親水性，灌漿結(jié)束時，可用水代替大量的有機溶劑沖洗設(shè)備與管路，減少施工污染和費用。

灌漿采用LW/HW的比例為1∶1，凝結(jié)時間約為3 min。

4 結(jié) 語

通過采用LW/HW水溶性聚氨酯對葛洲壩大江電站10.5 m排水廊道沉降縫缺陷進行處理，不僅能消除止水損壞的質(zhì)量缺陷，而且不影響沉降縫的功能。處理完成后，隨著庫水位的上升、壓力增大，經(jīng)現(xiàn)場多次觀察，排水廊道再無滲水現(xiàn)象，杜絕了安全事故的發(fā)生。

[1]代應剛.LW/HW在直孔水電站灌漿廊道缺陷處理中的運用[J].四川水力發(fā)電，2009，（4）：38-52.