河床式電站防滲系統(tǒng)的檢測(cè)與加固

莫一波,韓 峰

(1.浙江省臨海市水利局,浙江 臨海 317000;2.浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,浙江 杭州 310002)

1 工程概況

某引水工程是一座以供水、灌溉為主,兼顧發(fā)電的綜合利用水利工程。年供水總量7.3億m3,其中生活及工業(yè)供水6.53億m3、農(nóng)業(yè)供水0.77億m3,改善農(nóng)田灌溉6.57萬(wàn)hm2(98.63萬(wàn)畝),利用多余水量發(fā)電,以達(dá)到綜合利用水資源的目的。引水工程設(shè)計(jì)引水流量為36 m3/s,加大引水流量為39 m3/s。

水庫(kù)總庫(kù)容3 414萬(wàn)m3,樞紐工程主要建筑物:16孔凈寬12 m的泄洪閘、裝機(jī)2×10 MW的河床式電站廠房、兩岸重力壩等。工程于1997年9月正式開工,2001年12月底完工,2010年10月通過(guò)竣工驗(yàn)收。

2 存在問(wèn)題及原因分析

引水工程泄洪閘位于樁號(hào) 0+000.00～閘左0+248.40 m,由上游混凝土護(hù)坦、閘室、消力池、下游護(hù)坦、海漫及拋石防沖槽等組成,共16孔,每孔凈寬12.00 m,總凈寬192.00 m,閘室均為單孔獨(dú)立縫墩式結(jié)構(gòu),溢流堰與閘墩整體連接,閘基礎(chǔ)座落于密實(shí)砂礫卵石地基或經(jīng)碾壓處理的砂礫卵石基礎(chǔ)上,相鄰閘墩間設(shè)沉降縫,縫寬2 cm,內(nèi)設(shè)有銅片止水、652型橡膠止水以及瀝青松板嵌縫。

溢流堰采用重力式折線型實(shí)用低堰,淺灘區(qū) (1～9號(hào)孔)閘室堰頂高程 10.50 m,堰體底板混凝土標(biāo)號(hào)為R90150,厚度4.50～2.71m;主槽區(qū) (10～16號(hào)孔)閘室堰頂高程8.50 m,R90150號(hào)混凝土堰體底板厚7.50～4.50 m,溢流面板混凝土標(biāo)號(hào)均為R28200S6,厚1.00m。

閘室段上游布置防滲系統(tǒng),通過(guò)上游護(hù)坦將混凝土防滲墻和溢流堰連接,上游護(hù)坦采用200#鋼筋混凝土,上下游方向長(zhǎng)度5.10 m,厚度0.80 m(前趾和后趾厚度1.40m),閘址基礎(chǔ)采用封閉式混凝土防滲墻防滲,位于上游護(hù)坦上游側(cè),兩端分別與廠房和重力壩基礎(chǔ)防滲帷幕相連接,并結(jié)合止水系統(tǒng)共同形成樞紐的防滲體系。防滲墻水下混凝土墻身厚0.80 m,墻底嵌入弱風(fēng)化基巖至少0.50 m,墻體最深約50.70 m,防滲墻混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)為:抗壓強(qiáng)度≥10 MPa,抗拉強(qiáng)度≥1 MPa,彈性模量≤1.6104 MPa,抗?jié)B標(biāo)號(hào)≥S6。防滲墻頂部范圍1.5 m高度段為現(xiàn)澆200#鋼筋混凝土頭部,頭部以下11.20m高度范圍墻內(nèi)布置有鋼筋籠。防滲墻與上游護(hù)坦連接,頭部和上游護(hù)坦間設(shè)伸縮沉降縫,縫寬2 cm,縫內(nèi)設(shè)紫銅片和652型橡膠止水帶2道止水,經(jīng)上游護(hù)坦縫內(nèi)的水平止水帶與閘室水平止水帶相連,在各閘室縫墩內(nèi)樁號(hào)0+013.00 m和0+013.40 m處分別設(shè)置了垂直向銅片和652型橡膠止水帶,其頂面高程為24.00 m。泄洪閘標(biāo)準(zhǔn)縱剖面見圖1。

圖1 泄洪閘標(biāo)準(zhǔn)縱剖面圖

2.1 存在的主要問(wèn)題

2004年以來(lái),管理單位發(fā)現(xiàn)部分閘墩下游伸縮縫底部有滲水潮濕現(xiàn)象(后逐漸發(fā)展成漏水現(xiàn)象);在泄洪閘消力池部位檢修過(guò)程中,下游水位降低,又發(fā)現(xiàn)閘室和消力池斜坡段間的伸縮縫也有不同程度的滲水現(xiàn)象(見圖2)。

2.2 原因分析

根據(jù)泄洪閘的滲漏情況分析 (結(jié)合上下游水位變化及滲漏點(diǎn)高低的變化),滲漏原因?yàn)樾购殚l防滲系統(tǒng)出現(xiàn)破損所致 (與當(dāng)時(shí)的施工條件較差、運(yùn)行多年有關(guān))。

圖2 泄洪閘閘墩伸縮縫下游側(cè)漏水情況圖

3 補(bǔ)強(qiáng)加固要點(diǎn)

3.1 破損點(diǎn)確認(rèn)

由于該工程泄洪閘防滲系統(tǒng)均為隱蔽工程(見圖3),對(duì)防滲系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè),確定破損點(diǎn),有針對(duì)性地進(jìn)行處理,是補(bǔ)強(qiáng)加固的一個(gè)難點(diǎn)。

圖3 泄洪閘防滲系統(tǒng)縱剖面圖

根據(jù)檢測(cè)部位的不同,此次防滲系統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)加固采取2種方法:

3.1.1 防滲墻以上、水面以下部位

潛水員下潛水下沿伸縮縫噴高錳酸鉀,同時(shí)利用水下攝像機(jī)進(jìn)行攝錄,進(jìn)行檢測(cè)判斷。如果相應(yīng)部位止水完好,則高錳酸鉀僅在伸縮縫表面;如果相應(yīng)部位止水破損,則高錳酸鉀隨著滲漏水流被吸入相應(yīng)的伸縮縫內(nèi),根據(jù)吸入高錳酸鉀的量可初步判斷該處破損的情況。檢測(cè)結(jié)果為:

泄洪閘上游護(hù)坦和閘室內(nèi)的2道水平和垂直止水均發(fā)生了不同程度的破損 (止水帶的破損疑與止水帶周圍混凝土澆搗不實(shí)、止水帶的材料質(zhì)量以及接頭焊接質(zhì)量等有關(guān))。從防滲墻頭部伸縮縫內(nèi)的止水情況看,至少頂部1道可能已發(fā)生不同程度的破損。

3.1.2 水下防滲墻部位

對(duì)水下防滲墻采用地震波CT進(jìn)行檢測(cè)。地震波CT檢測(cè)的原理是利用位于同一平面上的2個(gè)鉆孔,其中一個(gè)鉆孔激發(fā)聲波,另一個(gè)鉆孔接收聲波,讀取聲波的初至?xí)r間,在2個(gè)鉆孔間作出大量交叉的聲波射線,把每一條射線的激發(fā)點(diǎn)坐標(biāo)、接收點(diǎn)坐標(biāo)和聲波初至?xí)r間輸入計(jì)算機(jī),利用CT專用處理軟件,將2孔間斷面劃分為 M×N個(gè)小單元,經(jīng)計(jì)算機(jī)多次迭代擬合運(yùn)算,得到斷面上各單元的聲波速度值,作出聲速等值線圖,根據(jù)斷面上聲波速度的分布特征判斷其內(nèi)部結(jié)構(gòu)或構(gòu)造形態(tài),分析混凝土性態(tài)。

檢測(cè)時(shí),為了盡可能減小對(duì)防滲墻的影響,分析了施工階段的施工、監(jiān)理資料,對(duì)最有可能出現(xiàn)滲漏通道的防滲墻布設(shè)了6個(gè)檢測(cè)孔,孔距為13 m。檢測(cè)結(jié)果為水下防滲墻局部存在波速較低、質(zhì)量較差的情況(見圖4)。

圖4 防滲墻1～5號(hào)孔地震波CT檢測(cè)成果等值線圖

3.2 補(bǔ)強(qiáng)加固措施

由于引水工程承擔(dān)著日常供水任務(wù),水庫(kù)不能放空,因此,對(duì)防滲系統(tǒng)的補(bǔ)強(qiáng)加固均采用水下處理的型式。

3.2.1 防滲墻以上防滲系統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)加固

對(duì)防滲墻頭部頂部伸縮縫、閘前護(hù)坦與防滲墻水平伸縮縫、閘前護(hù)坦間水平伸縮縫、閘前護(hù)坦與閘室水平伸縮縫、閘墩上游面豎直伸縮縫等部位采用迎水側(cè)新設(shè)表面止水系統(tǒng)進(jìn)行處理。潛水員采用LW雙組份灌漿材料和SX防滲模塊進(jìn)行水下防滲處理。順序?yàn)?伸縮縫縫面開槽—布置灌漿孔—埋設(shè)灌漿管—SX M水下快速密封劑封閉—LW雙組份灌漿—伸縮縫表面涂刷HK-963水下涂料—HK-8505水下彈性密閉膠嵌縫—表面設(shè)SR防滲保護(hù)蓋片。

3.2.2 防滲墻補(bǔ)強(qiáng)加固

為防止對(duì)防滲墻造成二次破壞,根據(jù)水工建筑物“前堵后排”的原則,對(duì)防滲墻上游側(cè)采取灌漿處理。

處理型式為搭設(shè)水上平臺(tái),對(duì)防滲墻上游側(cè)進(jìn)行灌漿,共布置2排灌漿孔,距離防滲墻上游側(cè)分別為140,40 cm,每排孔距為2 m,間隔布置,灌漿深度為20 m。灌漿材料為水泥砂漿、水泥—水玻璃漿材、聚氨酯漿材。順序?yàn)?先進(jìn)行第1排灌漿,在拋石層下部采用水泥灌漿,如果吸漿量較大,可采用水泥—水玻璃進(jìn)行灌漿。如果效果好,可不再進(jìn)行第2排灌漿;第2排灌漿在拋石層下部采用水泥灌漿,如果吸漿量較大,可采用水泥—水玻璃進(jìn)行灌漿。如果效果不好,可考慮在局部布置灌漿孔進(jìn)行加密加深處理。

4 施工注意事項(xiàng)

4.1 CT檢測(cè)

由于CT檢測(cè)需通過(guò)水上鉆機(jī)平臺(tái)在防滲墻上鉆孔,防滲墻厚度較薄,因此,需盡可能分析前期資料,對(duì)出現(xiàn)滲漏通道可能性較大的部位才進(jìn)行CT檢測(cè),同時(shí),鉆孔過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制鉆機(jī)的垂直度,防止對(duì)防滲墻產(chǎn)生破壞(如鉆孔偏差,有可能打穿防滲墻,形成新的滲漏通道)。在檢測(cè)完成后,盡快對(duì)檢測(cè)孔進(jìn)行封堵還原。

4.2 灌漿材料及范圍

由于防滲墻滲漏通道僅為局部部位,從經(jīng)濟(jì)、效益方面考慮,僅對(duì)檢測(cè)出的滲漏通道附近進(jìn)行處理即可 (處理效果達(dá)到設(shè)計(jì)要求即可完工)。

在灌漿材料的使用上,先用普通的水泥材料對(duì)滲漏區(qū)進(jìn)行較大范圍的灌漿,待發(fā)現(xiàn)滲漏點(diǎn)后再采用水泥—水玻璃或聚氨酯進(jìn)行灌漿,節(jié)省投資,也增強(qiáng)了補(bǔ)強(qiáng)效果。

5 結(jié) 語(yǔ)

河床式電站防滲系統(tǒng)的補(bǔ)強(qiáng)加固是水利工程的一個(gè)難點(diǎn),該工程采用了表面新設(shè)止水封閉系統(tǒng),水下防滲墻CT檢測(cè)、上游灌漿堵漏等措施,成功地對(duì)河床式電站的防滲系統(tǒng)進(jìn)行了修復(fù)和封閉,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

由于河床式電站防滲系統(tǒng)大多數(shù)為隱蔽工程,為了方便后續(xù)運(yùn)行中的養(yǎng)護(hù)及維修,建議在相關(guān)部位(如防滲墻、止水附近等部位)埋設(shè)監(jiān)測(cè)儀器,為以后的養(yǎng)護(hù)和維修提供監(jiān)測(cè)依據(jù)。