巖石嶺水庫(kù)橫縫滲漏水的處理

裘立鋒

（富陽(yáng)市水利水電局，浙江富陽(yáng)311400）

0 前言

巖石嶺水庫(kù)位于錢塘江流域淥渚江葛溪中游，壩址位于富陽(yáng)市胥口鎮(zhèn)上練村，距離富陽(yáng)市新登鎮(zhèn)13 km，是一座以灌溉為主，結(jié)合防洪、發(fā)電、養(yǎng)魚(yú)等綜合利用的中型水庫(kù)。水庫(kù)集雨面積329 km2，正常蓄水位54.14 m，正常庫(kù)容2133萬(wàn)m3，總庫(kù)容4460萬(wàn)m3。攔河壩為細(xì)骨料漿砌塊石重力壩，壩頂全長(zhǎng)175 m（其中溢流壩段長(zhǎng)102 m，非溢流壩段73 m），共分6壩段，最大壩高33.5 m，壩內(nèi)設(shè)2 m×2.5 m檢查廊道1條。水庫(kù)于1970年底動(dòng)工興建，1978年12月大壩基本建成，后經(jīng)加固和擴(kuò)建，至1988年竣工。2003年6月，大壩安全鑒定確定為三類壩，壩體滲水情況嚴(yán)重，主要有：廊道存在滲水現(xiàn)象，大壩壩體及防滲面板伸縮縫由于止水鋁片和止水瀝青老化長(zhǎng)期滲漏，其中2條伸縮縫滲漏嚴(yán)重。施工中發(fā)現(xiàn)原大壩溢流面門槽橫縫因在澆注時(shí)上下錯(cuò)位，所以鉆孔時(shí)橫縫位置出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象。

1 伸縮縫處理方案

1.1 伸縮縫現(xiàn)狀及滲漏原因分析

大壩共設(shè)5條伸縮縫，縫內(nèi)設(shè)2道止水鋁片，止水鋁片間設(shè)1道瀝青井，瀝青井的瀝青一直沒(méi)有用電熱絲加熱熔化過(guò)，已無(wú)法處理。1978年大壩建成之初，壩內(nèi)廊道中能看到的4條伸縮縫均有少量滲水，其中右岸2條較嚴(yán)重，左岸2條較輕微。近年來(lái)廊道伸縮縫漏水漸趨嚴(yán)重，主要表現(xiàn)在右側(cè)的2條伸縮縫，特別是5號(hào)和6號(hào)壩段之間的伸縮縫滲水最為嚴(yán)重。歷年實(shí)測(cè)最大滲漏量達(dá)0.0017 m3/s，約合146.88 m3/d。伸縮縫漏水的主要原因是部分止水鋁片失效和止水瀝青老化而影響其止水效果。

1.2 方案比選

為從根本上解決伸縮縫漏水，詳細(xì)分析了四種處理方案的相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，綜合比較后擇優(yōu)選定。

（1）方案一：伸縮縫騎縫化學(xué)阻滲塞法（膨脹漿塞法）防滲處理

對(duì)大壩上游壩面伸縮縫采用“膨脹漿塞法”進(jìn)行防滲處理，即在壩頂騎伸縮縫垂直造孔（共兩孔，造孔位置分別為瀝青井和前后兩道止水鋁片間的中間位置），用一次灌漿法將LW水溶性聚氨酯復(fù)合料灌注入孔內(nèi)，通過(guò)該材料固結(jié)體的遇水膨脹性能使其脹緊伸縮縫而達(dá)到伸縮縫防滲的目的。其優(yōu)點(diǎn)是只需灌騎縫孔，施工工藝簡(jiǎn)單，效果明顯，工程造價(jià)低；缺點(diǎn)是該方案僅適用于有合適的鉆孔位置、能保證鉆孔不穿過(guò)廊道等空腔部位并且伸縮縫垂直度較好、能夠保證鉆孔始終處于騎縫的大壩。

（2）方案二：對(duì)原防滲系統(tǒng)維修處理

在原伸縮縫上游壩面止水系統(tǒng)部位，以一定坡度鑿至露出原瀝青井和止水鋁片，利用電熱絲逐段融解原瀝青井內(nèi)瀝青，重新設(shè)置電熱絲。該方案施工工藝簡(jiǎn)單，施工較方便；缺點(diǎn)是原壩體鑿除部分較多，工程量較大，瀝青井止水容易失效，需經(jīng)加熱處理，運(yùn)行管理十分不便。

（3）方案三：斜穿縫面鉆孔化學(xué)灌漿處理

此方案的主要優(yōu)點(diǎn)是操作方便；缺點(diǎn)是全縫面灌漿，只要縫面上有一處灌漿效果較差就影響到該縫的防滲效果，不能保證防滲效果且全縫面灌漿需要的灌漿量較多，材料成本較大。

（4）方案四：上游水下處理或者空庫(kù)處理

上游水下處理的方案施工比較復(fù)雜；空庫(kù)處理影響水庫(kù)蓄水。一般這兩種方案均不適用于上游面淤積層難清理的壩型。

（5）方案綜合比選

經(jīng)綜合考慮，方案一（即“膨脹漿塞法”防滲處理方案）具有防滲處理徹底、運(yùn)行方便、工程造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)，且在參窩水庫(kù)、潘家口水庫(kù)、三峽大壩、高壩洲電站、分水江水庫(kù)、太平哨電站、大朝山電站等均進(jìn)行過(guò)伸縮縫“膨脹漿塞法”防滲處理，成功案例較多，因此此次伸縮縫處理采用方案一。考慮到巖石嶺水庫(kù)伸縮縫的垂直度雖能基本滿足要求，但為保證效果，對(duì)鉆孔取出的芯樣進(jìn)行分析，對(duì)垂直度較差的伸縮縫采用鉆排孔的方法進(jìn)行彌補(bǔ)。

1.3 材料選擇

灌漿材料要求在保證其固結(jié)體有一定膨脹性的同時(shí)，能夠有較好的抗?jié)B性，本工程采用電光牌LW-II型水溶性聚氨酯灌漿材料。漿材的用量根據(jù)滲漏情況進(jìn)行估算，滲漏量大則損耗也大，一般至少應(yīng)保證為理論灌漿量的150%。

70年代以來(lái)，電光牌LW化學(xué)灌漿材料先后在龍羊峽、葛洲壩、水口、新安江等水利工程中成功應(yīng)用，其中龍羊峽水電站于上世紀(jì)80年代初進(jìn)行了大規(guī)模LW水溶性聚氨酯材料的基礎(chǔ)灌漿，到目前已歷經(jīng)20 a，止水效果仍十分理想。有關(guān)資料也表明，LW灌漿材料在沒(méi)有受紫外線照射的情況下，耐老化性能優(yōu)異，可滿足水電工程長(zhǎng)期防滲的要求。LW-II型材料與LW相比，增加了材料的強(qiáng)度，提高了抗?jié)B指標(biāo)，滿足高水壓工程的需要，故本次伸縮縫“膨脹漿塞法”防滲處理方案能滿足巖石嶺水庫(kù)的防滲要求。LW-II的主要性能指標(biāo)詳見(jiàn)表1。

2 灌漿工藝與施工

“膨脹漿塞法”灌漿與帷幕灌漿程序大體相同，包括造孔→洗孔（壓水實(shí)驗(yàn)）→灌漿→封孔等工序。

表1 LW水溶性聚氨酯灌漿材料力學(xué)性能表Table 1:Mechanical properties of the LW water-soluble poly?urethane grouting material

（1）造孔

在大壩非溢流壩段壩頂和溢流壩段堰頂（瀝青井和前后兩道止水鋁片間的中間位置）騎伸縮縫垂直鉆孔，孔徑約18 cm，最大孔深33 m左右。選用XY-1A-4型地質(zhì)鉆機(jī)造孔，要求一直騎縫直到基巖，孔底深入基巖1.5 m左右。鉆孔完成后進(jìn)行壓水實(shí)驗(yàn)，壓力控制在0.2～0.4 MPa，回水澄清30 min結(jié)束。將孔清洗干凈，灌漿前灌適量丙酮排水。

排孔打位的確定：由于原大壩溢流面門槽騎橫縫在澆注時(shí)上下錯(cuò)位，所以鉆孔時(shí)橫縫位置易跑偏，無(wú)法達(dá)到橫縫灌漿止水的效果。經(jīng)參建各方專題會(huì)議討論，確定采用打排孔進(jìn)行施工，具體排孔打孔位置，用水下攝像來(lái)確定橫縫的偏向來(lái)確定。

（2）灌漿要求

LW-II型水溶性聚氨酯固化快，遇水膨脹，不能采用水泥分段灌漿的模式，必須采用一次灌漿法。為做到快速進(jìn)漿，使?jié){液在未固化前將全孔灌滿，實(shí)現(xiàn)以漿趕水，全孔總注漿時(shí)間按10 min左右控制。現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)鉆孔孔徑與孔深和進(jìn)漿時(shí)間計(jì)算進(jìn)漿流量。配備的灌漿泵的進(jìn)漿量必須保證在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將所需的灌漿材料全部灌完，現(xiàn)場(chǎng)的配漿量也相應(yīng)要滿足該要求。

（3）灌漿

灌漿采用分步灌漿法：孔口設(shè)備采用無(wú)縫鋼管特制，如圖1所示。

灌漿前將射漿管深入其中一排孔孔底，灌適量丙酮排水，馬上換用漿液灌漿，使之孔底出漿，以漿趕水上溢。灌漿時(shí)嚴(yán)格控制進(jìn)漿速度和連續(xù)性，保證漿液在固化前能充滿全孔，當(dāng)孔口流出純漿時(shí)馬上封閉孔口，打開(kāi)閥門，改由閥門進(jìn)漿，達(dá)到預(yù)定灌漿壓力后即可關(guān)閉閥門，終止灌漿。

圖1 無(wú)縫鋼管特制圖Fig.1 Picture of the seamless steel tube

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)巖石嶺水庫(kù)伸縮縫滲漏水處理的應(yīng)用可知，對(duì)于需除險(xiǎn)加固的老混凝土重力壩，因受壩型、原施工質(zhì)量、現(xiàn)有施工條件、工程造價(jià)等因素影響，需因地制宜地比選加固處理方案和施工工藝。特別是伸縮縫存在上下錯(cuò)位情況且采用“膨脹漿塞法”灌漿方法進(jìn)行處理的，應(yīng)采用水下攝像確定橫縫的偏向來(lái)確定排孔位置等有效方法使灌漿孔能騎縫，確保灌漿效果。巖石嶺水庫(kù)通過(guò)采用“膨脹漿塞法”灌漿技術(shù)的應(yīng)用，原伸縮縫滲漏水情況得到有效根治。■

[1]江思田.石板水大壩伸縮縫漏水施工處理[J].大壩與安全,2010（1）.

[2]張桂初,吳良洲.高壩洲水電站大壩橫縫漏水的處理[J].水力發(fā)電,2002（3）.