貫流式機組管形殼與混凝土接觸面滲漏處理

邱明中

摘 要：水電站的水工建筑物受到材料、施工工藝、運行環(huán)境的影響，易出現(xiàn)裂縫、蜂窩等缺陷，并導(dǎo)致滲漏的出現(xiàn)。高砂水電站的水工建筑物經(jīng)過多年的運行也存在這類滲漏，通過對已存水工建筑物滲漏的形成分析，選擇適合高砂水電工程的建材、施工工藝，對水工建筑物滲漏實施補強、封堵、修補，使電站大壩達到設(shè)計運行標準。

關(guān)鍵詞：水工建筑物；滲漏；處理；方法

中圖分類號：TV543 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）18-0153-02

水電站的水工建筑物存在滲漏是一種普遍的現(xiàn)象，對于水工建筑物滲漏的修復(fù)材料和方法也有許多，但如果選材、施工工藝不好，不僅不能消除滲漏，而且還會擴大滲漏面，惡化水工建筑物的運行工況，造成大壩險情。高砂水電站位于福建省沙縣高砂鎮(zhèn)，電站水工樞紐1995年投入運行，1997年工程竣工，是一座河床式開發(fā)的水工樞紐。樞紐最高23.5 m，最大水壓12 m。2001年大壩安檢中發(fā)現(xiàn)廠房回油箱層廊道間91 m高程以下的上下游側(cè)混凝土建筑物面、機組水輪機管殼四周就出現(xiàn)滲水、流漿現(xiàn)象。為了不使這些缺陷進一步擴大，確保水工建筑物的穩(wěn)定長期運行，電站開展了大量工作，于2004年對廊道間進行整體防滲處理，從而積累了許多低水頭水工建筑物滲漏處理的經(jīng)驗。本文就通過介紹高砂水電站水工建筑物滲漏的處理過程，為今后類似工程的處理提供一個有效參考。

1 水工建筑物滲漏成因分析

高砂水電站蓄水運行后，在廠房的回油箱層廊道室的施工縫、伸縮縫、部分砼表面和預(yù)埋件與砼的接觸面（接觸縫）就相繼出現(xiàn)不同程度的漏水和流漿現(xiàn)象，有的還伴有鐵銹。建筑物這些部位出現(xiàn)滲漏，主要原因是水工建筑物內(nèi)存在貫穿的縫和蜂窩形成水道，在水壓作用下水順著水道流出，并吸出砼中的鈣化物形成流白漿現(xiàn)象。高砂水電工程出現(xiàn)裂縫和蜂窩本人認為主要有以下幾方面的成因。

1.1 工程施工期施工質(zhì)量得不到保持引起

在混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、構(gòu)件預(yù)埋及拼裝過程中，若施工工藝不合理，施工質(zhì)量低劣，極易產(chǎn)生各種縫隙的存在，甚至出現(xiàn)貫穿性裂縫。如：工程在澆筑時混凝土振搗不密實；層面處理不干凈；預(yù)埋件處理不當；混凝土配比不合理等等都易造成裂縫、蜂窩。這些裂縫和蜂窩的發(fā)展、延伸直至上游水庫或流道就形成水流通道，在水壓的作用下就產(chǎn)生了滲漏現(xiàn)象。

1.2 水工建筑物的變形位移影響

水工建筑物在水平和垂直方向有其自身的變形規(guī)律，高砂大壩經(jīng)過長年變形觀測總結(jié)出其變化規(guī)律主要與氣溫和水頭相關(guān)。建筑物在環(huán)境溫度下，溫升時垂直上浮、水平向上游位移，溫降時則相反。由于水工建筑物有迎水面和水下部分，這部分建筑物隨溫度變化較遲緩，而表層隨氣溫變化快，這種不均勻的變化，在混凝土內(nèi)部出現(xiàn)拉應(yīng)力，當拉應(yīng)力超出混凝土的抗裂能力（抗拉強度）時，就會造成新的裂縫，同時也會加重層與層、塊與塊之間的開裂程序。電站運行水頭也對建筑物變形產(chǎn)生影響，水頭高時增加對下游的位移，伸縮縫、結(jié)構(gòu)縫將加大，水頭降低時又會逐步回復(fù)，水頭的頻繁變化，也使這類型裂縫不斷的張合，時間久了也會損壞其止水，形成滲漏點。水工建筑物的位移變形使?jié)B漏呈現(xiàn)季節(jié)性變化，冬季嚴重，夏季減輕，甚至不滲漏。

1.3 材料質(zhì)量因素

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加劑組成，任何一種材料出現(xiàn)質(zhì)量問題都可能導(dǎo)致混凝土的強度、抗老化能力的減弱，出現(xiàn)裂縫而誘發(fā)滲漏。水泥出廠時本身就不符筑壩要求，強度較低，以及水泥中游離的氧化鈣含量超標是滲漏中出現(xiàn)白漿的主要原因；砂、石骨料的粒徑、級配和雜質(zhì)含量對混凝土影響也較大。粒徑太小、級配不良、雜質(zhì)含量過高，空隙率就大，就會加大其收縮，降低抗?jié)B性。另外高砂水電站所在河流污染較嚴重，河水顯堿性，用它拌制的混凝土可能發(fā)生堿骨料反應(yīng)，破壞了混凝土的穩(wěn)定，使?jié)B流更易發(fā)生。

1.4 外界動荷載加大了滲漏量

高砂水電站的水工建筑物主要受水庫水壓力和機電設(shè)備運行振動的影響。水頭越高，水壓越大，滲漏就越嚴重。機電設(shè)備運行的振動直接影響的是混凝土與機組鋼殼的接觸面及機電設(shè)備的預(yù)埋件，長期不間斷的振動，在混凝土粘結(jié)強度不夠，或二者材質(zhì)變形不一致時，易造成縫隙，水通過這些縫隙產(chǎn)生滲漏。這是接觸縫發(fā)生滲漏的主要原因。

2 處理方案的選擇

根據(jù)本工程水工建筑物受損部位不同的結(jié)構(gòu)特點，為了保證其穩(wěn)定，做到既消除了滲漏，又滿足建筑物長期運行要求，對本工程的滲漏作如下處理方案選擇：

1～4#機機殼的接觸縫由于受到機電設(shè)備運行振動和二種不同材料溫度變形的影響，在設(shè)計處理方案時如直接灌漿和封堵，將很難滿足建筑物收縮變形要求，因此應(yīng)采用剛?cè)嵯嘟Y(jié)合的方法進行處理。由于本工程的接觸縫漏水量較大，因此要先安裝導(dǎo)水管進行導(dǎo)水，導(dǎo)水管可用防水寶進行固定，并同時用來作灌漿管。然后用水泥漿對接觸面進行灌漿，一是可強化砼體與鋼管殼粘結(jié)強度，二是通過在鋼構(gòu)件表層形成水泥凝結(jié)層，對鋼構(gòu)件進行保護，水泥漿采用純425號水泥與5%的HSA速凝劑混合而成。灌漿完后導(dǎo)水管要留著，讓殘余漏水流走不影響到滲漏面的處理；再利用防水寶材料分塊進行回填，塊間距約10 mm左右，為了滿足建筑物的伸縮要求，在防水寶回填一半時應(yīng)安裝可收縮的止水板，止水板應(yīng)用環(huán)氧粘膠粘貼，同步對導(dǎo)水管進行封堵。防水寶和舊混凝土的聯(lián)接和變形同步的問題仍采用原混凝土安裝膨脹螺釘、鋼殼焊接鋼筋段來解決。接觸縫通過這樣灌、排、堵的處理后，將能滿足防滲和變形要求。處理示意圖如圖1所示。

3 缺陷處理步驟

接觸縫的處理工藝。本次需處理的1#～4#機機殼和機座的預(yù)埋部分都屬于這樣的縫，處理過程中和養(yǎng)護期機組都需要停機，步驟如下：

①沿著鋼管殼鑿“ ”形槽（見圖1）。

②安裝引水管。引水管也同時要作為灌漿孔，所以要騎縫先進行均勻鉆孔，再將可封口的引水管埋布于鉆孔處，管用堵漏劑永固，使管四周表層無滲漏，又可使水能自動流進管內(nèi)引走。

③灌漿。采用遞進法進行灌漿，由起始孔向外端逐個灌注，灌漿壓力0.3～0.5 MPa，待所有孔均已泛濃漿，達到設(shè)計壓力，并停止吸漿時，改用并聯(lián)灌注，保持壓力持續(xù)數(shù)分鐘，即可結(jié)束。撤離灌注設(shè)備后封堵引水管的口。

④布筋。沿鋼殼焊接長約8 cm，ф6的鋼筋，沿混凝土側(cè)鉆孔，并安裝膨脹螺栓，布設(shè)的密度為3根/m。裝膨脹螺栓時要先將孔內(nèi)注滿水泥漿，再塞入螺栓，待凝固后會更結(jié)實。

⑤清理開槽部位，徹底沖刷干凈，特別是主縫兩邊。鋼殼表面還應(yīng)除銹、銼毛。這個步驟很重要，在施工時如處理不好，新舊混凝土的接觸面會形成新的施工縫滲漏。清理的要點我認為有三個方面：一是雜物要清理干凈，最好用水刷洗；二是表面不能太光滑；三是清理后不要太長時間不回填。

⑥填充首層防水防滲層。分二側(cè)分別用防水寶澆筑防滲結(jié)構(gòu)體，深度約10 cm，中間預(yù)留10 mm的縫隙，以便適于建筑物振幅變形。防水寶填充關(guān)鍵要注意以下幾點：一是防水寶與水的比例要嚴格控制在10：2～5之間，不然在實施時會因稀稠而不易操作；二是攪拌一定要足夠充分，并要靜停20 min左右，低溫時可適當長一些；三是調(diào)好的防水寶應(yīng)在1 h內(nèi)用完，并在使用前需再攪勻。

⑦養(yǎng)護24 h，確認防滲層表面無滲流后再進行下一道工序。

⑧安裝止水橡膠板。沿縫隙對稱鋪設(shè)BW止水橡膠板，安裝時用環(huán)氧粘膠涂無齒面，直接粘貼，壓實。本工程的接觸縫較長，操作過程中很容易中間停頓，一但停留時間過長就會造成粘貼不實，達不到防法效果，所以粘貼、壓實盡量要一氣呵成，停留時間最長不要超過5 min。

⑨用防水寶材料分二側(cè)填滿鑿槽，并摸平。中間留的縫隙用止水粘膠填充，也可填充軟體材料。

⑩灑水養(yǎng)護7 d。養(yǎng)護中不能讓回填部分干燥，要保持濕潤。養(yǎng)護是施工質(zhì)量能否經(jīng)受時間考驗的關(guān)鍵，沒有養(yǎng)護好，將會出現(xiàn)裂縫，仍然會滲漏。

4 結(jié) 語

通過對高砂水電站水工建筑物存在滲漏的不同成因進行分析，采取不同的處理工藝，徹底解決了樞紐存在的滲漏現(xiàn)象，保證了樞紐的運行安全。筆者認為對于水工建筑物混凝土滲漏處理一定要堅持首先查明產(chǎn)生滲漏的原因和特點，然后再采取相應(yīng)處理方法和特種水泥，做到標本兼治事半功倍的處理效果?？偟膩碚f低水頭水工樞紐出現(xiàn)伸縮縫、施工縫、蜂窩滲漏時可用如下方法：

①對于水工建筑物上有動荷載或本身需收縮的建筑體存在滲漏時主要宜采用堵的方法。如本工程中的伸縮縫處理。但遇到工程預(yù)埋件時，可以輔以灌漿。處理原則要把握“分塊修補、柔性材料防滲”。

②砼體和施工縫的滲漏宜采用“灌堵”相結(jié)合的辦法。先用灌漿法將滲漏通道和孔隙封閉，同時也起到加固作用；再用堵的方法徹底治理表面滲水現(xiàn)象。灌漿選用材料有化學(xué)的、物理的，堵的材料也有水泥、特種水泥（防水寶、堵漏劑等），應(yīng)根據(jù)缺陷情況和取材料方便進行選擇。

參考文獻：

[1] 楊勇.燈泡貫流式機組管形座接觸灌漿施工技術(shù)[J].技術(shù)與市場，2013，（6）.