吉林臺二級水電站洞體襯砼防滲處理

郭俊波 羅松濤

(武警水電第三總隊 四川 成都 610000)

1 工程簡介

吉林臺二級水電站采用混凝土壅水壩＋左岸引水發(fā)電系統(tǒng)的布置形式。發(fā)電引水系統(tǒng)布置在左岸，進口緊靠著山體，為岸塔式結(jié)構(gòu)。引水系統(tǒng)采用一洞兩機聯(lián)合供水的布置型式，電站共兩臺機組，設(shè)計引用流量2×73.3m3/s，毛水頭50m，整個引水系統(tǒng)總長1.72km，其中引水隧洞段長1.51km，縱坡i=1/377.5。引水發(fā)電系統(tǒng)由引渠段、閘井段、洞身段、調(diào)壓井段、高壓管道段、出口段組成。上平洞段長1510m，洞徑7.0m，鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度為0.5m。洞襯砼采用兩臺針梁式鋼模臺車，全斷面、一次成形澆筑的施工方式，其澆筑長度分別為15m和12m，倉與倉之間設(shè)永久結(jié)構(gòu)縫。

2 滲水情況

吉林臺二級水電站發(fā)電洞在洞襯混凝土澆筑完成后，洞內(nèi)出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，在經(jīng)過固結(jié)灌漿和質(zhì)量缺陷處理后仍然存在。觀察滲水分布情況具有一定的特點，滲水主要發(fā)生在：洞體結(jié)構(gòu)縫、施工冷縫和蜂窩狗洞修補處。發(fā)電洞洞身幾乎有四分之一的結(jié)構(gòu)縫存在滲水現(xiàn)象，且集中在塌方處理段；冷縫滲水集中在由于倉面冷倉形成的施工冷縫處和塌方段；蜂窩狗洞處滲水較少且無規(guī)律，主要由于施工質(zhì)量缺陷引起。水庫蓄水后引水發(fā)電洞一旦過水發(fā)電，洞襯砼將承受50m水頭壓力，滲水將更加嚴重，所以必須謹慎對待妥善處理。

3 原因分析

發(fā)電洞滲水主要是裂縫和洞襯砼缺陷形成，而裂縫主要由環(huán)向的結(jié)構(gòu)縫和橫向的施工冷縫組成，且集中在洞身塌方段。由于塌方段圍巖地質(zhì)條件差導(dǎo)致圍巖壓力過大，從而形成裂縫滲水。隧洞裂縫的出現(xiàn)不但會影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度，還會引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力，因此，須根據(jù)滲水的性質(zhì)和具體情況區(qū)別對待、及時處理，以保證引水發(fā)電洞的安全使用。

（1）洞體結(jié)構(gòu)縫滲水。結(jié)構(gòu)縫是一種適應(yīng)于洞體伸縮變化的永久縫，它承受著砼自身的伸縮、圍巖的擠壓和發(fā)電時水的沖擊振動。發(fā)電洞結(jié)構(gòu)混凝土由于受到內(nèi)外溫差所引起的溫度應(yīng)力影響，產(chǎn)生不均勻收縮而出現(xiàn)裂縫，加之此地下水位較高，出現(xiàn)垂直于水流方向的環(huán)向有一定水壓的滲水裂縫。結(jié)構(gòu)縫止水材料采用的是橡膠止水，由于橡膠止水在澆筑混凝土?xí)r容易發(fā)生變形和移位，從而導(dǎo)致橡膠止水起不到止水作用；混凝土澆筑時在臺車擋頭模板處不容易振搗密實，混凝土內(nèi)部存在孔隙，達不到防滲標(biāo)準(zhǔn)；綜上原因，形成了結(jié)構(gòu)縫滲水。

（2）冷縫滲水。冷縫平行于洞身的占絕大多數(shù)，主要是在施工過程中冷倉而處理不當(dāng)產(chǎn)生的縫隙，其砼接觸不密實形成孔隙通道，在水的壓力下產(chǎn)生滲水。有不規(guī)則冷縫，數(shù)量較少，其深度和寬度均較小，由于混凝土塌落度過大或內(nèi)部水化熱產(chǎn)生。

（3）蜂窩狗洞滲水。由于混凝土和易性差、下料時骨料分離加之振搗不密實或漏振造成此質(zhì)量缺陷。混凝土澆筑時臺車上浮，造成底板砼內(nèi)部形成空隙，在水的壓力下產(chǎn)生滲水現(xiàn)象。

4 處理方案

根據(jù)上述滲水原因分析、該洞襯砼結(jié)構(gòu)特點及工程設(shè)計情況，必須保證做到以下幾點：①不會因防水處理后造成結(jié)構(gòu)體揚壓力增大；②保證防水結(jié)構(gòu)適應(yīng)于縫的伸縮變形；③做到防水密實可靠施工后不再滲水，所以，必須采取剛性材料與柔性材料相結(jié)合，進行綜合處理，最終確定采用化學(xué)灌漿進行堵漏。對于細小的表面裂縫無需做處理，隨著時間的推移大部分可以自愈。而蜂窩狗洞處的滲水用水溶性聚氨酯進行灌漿，漿液遇水后先分散乳化，進而凝膠固結(jié)，具有較好的堵漏效果，在此不作詳細說明。冷倉產(chǎn)生的滲水裂縫采用打斜孔埋管法灌漿，滲水的洞體結(jié)構(gòu)縫采用開槽埋管法加斜孔埋管法灌漿，下面介紹其具體施工工藝。

5 施工工藝

（1）鑿槽。沿縫鑿斷面為15cm×8cmU型小槽，用鋼絲刷結(jié)合高壓水清洗干凈，并保持槽內(nèi)不積水。

（2）防水處理。將FLW-FSB防水寶(速凝型)與水按1∶0.3比例調(diào)成泥膏狀，攪拌均勻。用手揉成較干的料團沿槽的兩邊做底層防水處理，中間留2cm～3cm寬的縫隙以適應(yīng)鉆孔注漿使用。

（3）埋注漿頭。用電錘沿縫隙底部鉆注漿孔，孔徑為14mm，用壓力水將孔內(nèi)粉末、碎屑沖洗干凈，并埋上注漿頭，每隔30cm～50cm一個（視滲水情況而定）。

（4）安裝止水帶。將止水帶埋于縫槽底部位置，用FLW-FSB防水寶(速凝型)材料穩(wěn)固做防滲層。

（5）封堵縫隙。待底層凝固后再用FLW-FSB防水寶(緩凝型)加上水泥和石英砂做抗?jié)B層（配比為防水寶∶水泥∶石英砂∶水=1∶1∶2∶適量）。

（6）抗壓保護層?？?jié)B層振搗密實后抹平，進行養(yǎng)護3天～5天，即形成抗壓保護層。

（7）鉆孔埋管。灌漿斜孔布置在裂縫的兩側(cè)，梅花形布置，距槽邊10cm左右。繞過止水帶，每隔0.5m分布一個鉆孔，孔徑為14mm，孔深25cm～30cm，鉆孔終孔后用潔凈的壓縮空氣將鉆孔內(nèi)粉末、碎屑吹干凈，然后進行埋管。

（8）灌漿。采用電動注漿機，純壓式灌漿方法，灌漿壓力為0.4MPa。

灌漿順序：環(huán)向縫采用自下而上，從低往高，從一端向另一段，多點同步，依序灌漿。橫縫灌漿應(yīng)自里向外、自一端向另一端進行。

灌漿材料及配比：干縫采用“混凝土裂縫用環(huán)氧樹脂灌漿料”，產(chǎn)品為雙組份，其粘度低、流動性好、滲透性強，配比為A/B=2/1；濕縫采用“水大夫PU灌漿止漏膠（疏水型）”，具有較大的滲透半徑和凝固體積比，遇水發(fā)生化學(xué)能反應(yīng)放出CO2，由氣體產(chǎn)生的壓力推動漿液向裂縫深處擴散，形成堅韌的固結(jié)體。

灌漿操作：單嘴灌漿時灌漿前接通電源，安裝好灌漿設(shè)備，連接輸漿管，排除設(shè)備及輸漿管內(nèi)的空氣。單嘴灌漿時間為8min/孔～12min/孔，特殊情況除外。連續(xù)灌漿前打開所有灌漿嘴，采用穩(wěn)壓慢灌、依序灌漿施工方法，每孔純灌時間一般不低于40min，當(dāng)進漿量少于1ml/min時，可進行屏漿，開始進行下一孔灌漿施工，以保證灌漿質(zhì)量。施工時先將1#灌漿嘴接上輸漿管開始灌注，當(dāng)灌注時間沒有達到規(guī)定時間而相鄰的灌漿嘴串漿時，關(guān)閉其串漿的灌漿嘴，繼續(xù)灌漿。當(dāng)1#灌漿嘴灌漿時間達到規(guī)定時間后，接上2#灌漿嘴（此時1#灌漿嘴處于屏漿狀態(tài)），依次類推，直至5#灌漿嘴達到規(guī)定時間。然后拔出1#灌漿嘴的輸漿管，將輸漿管接上6#灌漿嘴進行灌漿，依次進行，直至最后一個灌漿嘴灌漿不進漿時穩(wěn)壓10min即結(jié)束灌漿。

閉漿：當(dāng)最后灌漿孔吸漿量小于1ml/min時屏漿30min即為結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)。

若化學(xué)灌漿過程中發(fā)生冒漿、外漏和出現(xiàn)爆嘴時，根據(jù)具體情況采用低壓、限流灌注等措施進行處理。如果效果不明顯，關(guān)閉輸漿管，暫停灌漿，鑿除封堵材料，用丙酮清洗處理后再用防水寶封堵，待能承受灌漿壓力后繼續(xù)灌漿。化學(xué)灌漿過程中當(dāng)灌漿壓力達到設(shè)計值，而進漿量和注入率任然較小時，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，可適當(dāng)加大灌漿壓力。相鄰孔若出漿，可接管多點并聯(lián)式灌漿?；瘜W(xué)灌漿應(yīng)連續(xù)進行，因故中斷時應(yīng)盡快恢復(fù)灌漿，必要時可進行補灌處理。

（9）灌后處理。灌漿結(jié)束待漿材固結(jié)后，切除灌漿嘴管，打磨光滑，巖縫兩側(cè)貼防污帶，用防水寶涂刷一遍。

（10）質(zhì)量檢查。灌漿施工結(jié)束14天后，鉆取檢查孔進行壓水試驗，每條縫設(shè)一個檢查孔。沖擊鉆造孔（孔徑14mm、孔深25cm～30cm）后，采用單點法壓水，壓水檢查壓力為0.3MPa。合格標(biāo)準(zhǔn)：壓水檢查透水率 q≤0.1Lu。

6 結(jié)論

（1）吉林臺二級水電站洞襯砼滲水處理采用化學(xué)灌漿，通過質(zhì)量檢查能滿足合格要求。

（2）對于滲水的裂縫處理難度較大，此次化學(xué)灌漿收到了良好的效果，達到防水、堵漏、補強和加固的目的，證明本施工方案是正確的，施工工藝是合理有效的。

（3）在實際操作中，要根據(jù)不同的施工對象和環(huán)境修正設(shè)計參數(shù)，確定處理方案，不斷優(yōu)化，施工過程中嚴格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，采取有效的檢測方式進行控制。

（4）對于洞襯砼裂縫防滲處理具有非常實際的參考意義。陜西水利

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