某抽水蓄能電站滲漏水下處理技術(shù)

張建偉,馬繼華，謝艷萍

（1.山西西龍池抽水蓄能電站有限責任公司，山西忻州，035503；2.青島太平洋海洋工程有限公司，山東青島，266200）

某抽水蓄能電站滲漏水下處理技術(shù)

張建偉1,馬繼華2，謝艷萍2

（1.山西西龍池抽水蓄能電站有限責任公司，山西忻州，035503；2.青島太平洋海洋工程有限公司，山東青島，266200）

隨著電站運營時間的增加，水下結(jié)構(gòu)不可避免會出現(xiàn)或大或小的缺陷，特別是面板與面板之間、面板與趾板等交界處的結(jié)構(gòu)縫，發(fā)生缺陷造成漏水的現(xiàn)象較為常見。筆者詳細闡述了某抽水蓄能電站滲漏的水下處理技術(shù)，針對不同程度的漏水情況，采用了不同水下柔性處理技術(shù)，取得了良好的效果。

抽水蓄能電站；結(jié)構(gòu)縫；滲漏；水下柔性處理技術(shù)

1 工程簡介

1.1 電站概況

某抽水蓄能電站為日調(diào)節(jié)純抽水蓄能電站，樞紐工程由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房和地面開關(guān)站等組成。電站額定發(fā)電水頭353.00 m，總裝機容量為4×250 MW，日均發(fā)電量408.5萬kW·h，年發(fā)電量14.9億kW·h，年抽水耗電量19.6億kW·h，綜合效率76%。水庫主壩采用混凝土面板堆石壩，相對高度達60多m，長520多m，庫容量達520多萬m3。壩址區(qū)地形開闊，左岸山頂高程508 m，右岸山頂高程510 m。正常蓄水位處，左岸山體寬約135 m，右岸山體寬約264 m。壩軸線橫跨兩溝一梁，地形呈“W”形，高程400～443 m。沿主溝縱向地形陡緩不均，上游壩踵至壩軸線下游145 m范圍內(nèi)，坡度為10°～20°，局部地段25°左右；壩軸線下游145～330 m，坡度約為40°，局部陡峻地段坡度逾55°；壩軸線下游330 m以下坡度約為20°。

1.2 工程問題

水庫出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象的原因可能是前期壩面滲漏未能及時處理，導致滲漏情況加重；另一方面是壩面結(jié)構(gòu)縫等部位原止水部位損壞、壩體變形引起壩面出現(xiàn)滲漏點；此外可能是大壩防滲層系統(tǒng)薄弱導致壩體出現(xiàn)滲漏情況。介于不同部位不同滲漏情況具體修補工藝有所區(qū)別，首先需對其進行水下檢查來確認滲漏情況。

2014年5月，對某抽水蓄能電站上水庫庫盆、主副壩、進出水口（含前池、防渦梁段、擴散段、漸變段）底板、面板等進行全面檢查，滲漏檢查采用水下墨汁吸入的方式進行，在水下使用墨瓶向破損部位擠墨，觀察墨汁的吸入情況判斷破損部位的滲水情況。具體滲漏部位如表1所示。

2 工藝步驟分析

潛水員攜帶照相機，按照預先制定的路線對檢查部位采用目視、測量、觸摸的方法進行檢查，并在檢查過程中對裂縫漏水部位進行拍照，及時記錄缺陷具體尺寸及位置[1]。破壞部位所需的修補工藝[2-4]步驟如下。

表1 面板、結(jié)構(gòu)縫滲漏部位Table 1 Leakage locations in concrete face and structural joints

2.1 結(jié)構(gòu)縫滲漏修補

發(fā)生滲漏的結(jié)構(gòu)縫主要有以下兩種：（1）原止水有一定效果的結(jié)構(gòu)縫；（2）原止水較差、滲漏較大的結(jié)構(gòu)縫。下面分別介紹兩種結(jié)構(gòu)縫修補的工藝步驟。

2.1.1 原止水有一定效果的結(jié)構(gòu)縫處理

對于原止水有一定效果且止水完好，滲水位置在壓條與混凝土交接處的滲漏，不需要清除原止水，采用更換壓條的方法進行（見圖1、圖2）。

圖1 拐角處結(jié)構(gòu)縫處理圖Fig.1 Treatment of structural joints at the corner

圖2 平面結(jié)構(gòu)縫處理圖（單位：mm）Fig.2 Treatment of structural joints on same plane(unit:mm)

（1）壓條清除。對漏水點，先清除原壓條，查找滲漏點進行封堵，保證后續(xù)施工的進行。

（2）基面清理。使用高壓水槍清理原結(jié)構(gòu)縫蓋片與混凝土粘結(jié)面的雜物，包括混凝土、水生物、泥沙等。保證處理后基面無殘留雜物。

（3）固定蓋片。使用不銹鋼壓條壓覆在防滲保護蓋片的兩側(cè)，并用不銹鋼膨脹螺栓固定在混凝土結(jié)構(gòu)面上。

（4）封邊。防滲蓋片固定好后，在蓋片四周及膨脹螺栓處，均采用水下密封劑進行封邊，使防滲結(jié)構(gòu)形成無任何滲漏路徑的整體。

2.1.2 原止水較差及滲漏較大的結(jié)構(gòu)縫

對于原止水較差、滲漏點較大、雜物清理困難的結(jié)構(gòu)縫，清除雜物、破損脫落的原止水后，采用先清理、灌漿，后封堵處理的方式進行修補。灌漿過程要定量、少量、低壓進行。具體應在滲漏結(jié)構(gòu)縫兩端端部、與其他縫交叉部位以及滲漏較長段的部位進行灌漿封堵處理，再進行止水處理。

（1）拆除原結(jié)構(gòu)縫表面的止水結(jié)構(gòu)。拆除原止水效果較差、吸附雜物較多的部位，拆除時向兩側(cè)各延長0.5 m范圍，直至露出原止水較好的部位（止水拆除可能造成滲漏量突然增大，施工時需注意安全）。

（2）拆除之后再次對滲漏情況進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)滲漏范圍擴大，須在滲漏范圍內(nèi)再向兩邊各擴大1 m拆除，直至滲漏部位向兩端1 m范圍內(nèi)不存在滲漏為止。

（3）基面清理。使用高壓水槍清理原結(jié)構(gòu)縫表面（包括壓板）及兩側(cè)各50 cm范圍內(nèi)的雜物。

（4）摳縫。原止水清理后，使用鐵鉤先將結(jié)構(gòu)縫內(nèi)的填充物清除，然后使用液壓鋸對結(jié)構(gòu)縫進行拓寬、加深處理，直至將銅止水上面的填充物摳除。

（5）縫內(nèi)清理。摳縫結(jié)束后，使用高壓水將縫內(nèi)的填充物、混凝土塊等清除，直至銅止水上面無雜物。

（6）臨時堵漏。為保證灌漿的順利進行，須先對摳縫部位滲漏點使用布條、棉絮等材料進行堵漏，保證縫內(nèi)無滲漏通道。

（7）灌漿。采用化學灌漿，灌漿材料為LW柔性材料，以便后期適應面板結(jié)構(gòu)縫變化。使用注漿泵將灌漿材料注入縫內(nèi)，直至注漿材料溢出結(jié)構(gòu)縫。注漿時應將注漿嘴插入結(jié)構(gòu)縫底部（緊貼銅止水），無壓力灌漿。在注漿過程中，若發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，應繼續(xù)注漿，直至將所摳縫部位注滿，即裂縫預留出漿口開始流出漿液，表明該裂縫已經(jīng)基本充滿灌漿材料。然后封閉出漿口，繼續(xù)灌漿直到漿液不再流進去為止[5-6]。

（8）滲漏點堵漏。為保證后續(xù)施工的順利進行，須先對摳縫灌漿以外的修補部位滲漏點進行堵漏。對已查出的滲漏點，使用布條、棉絮等材料進行封堵。

（9）嵌填橡膠棒。對修補部位的底部嵌入橡膠棒，橡膠棒的直徑要大于縫寬（嵌填橡膠棒直徑為3 cm，縫寬1.8 cm），單條結(jié)構(gòu)縫修補部位嵌填的橡膠棒為一整根（中間不能有接頭）。嵌填時應從結(jié)構(gòu)縫一側(cè)向另一側(cè)順序進行，邊嵌填邊用鐵錘將橡膠棒敲擊至縫內(nèi)，保證橡膠棒緊嵌至縫內(nèi)。

（10）嵌填柔性止水填料。涂刷粘接劑后，潛水員參照圖3和圖4嵌填柔性止水填料，并用填料將原止水結(jié)構(gòu)（包括壓板）填補找平，做出鼓包形狀。

（11）粘貼蓋片。止水材料嵌填完成后，在止水材料表面再涂刷水下粘接劑，邊涂刷水下粘接劑邊粘貼蓋片，在蓋片搭接縫隙處涂刷水下密封劑，確保密封性。

（12）固定蓋片。使用不銹鋼壓條壓覆在防滲保護蓋片的兩側(cè)，并用不銹鋼膨脹螺栓固定在混凝土結(jié)構(gòu)面上。

（13）為了防止因打膨脹螺栓而造成滲漏，可在螺栓孔內(nèi)及周邊嵌填適量的水下密封膠，使膨脹螺栓、混凝土結(jié)構(gòu)和防滲蓋片形成一體。

（14）封邊。防滲蓋片固定好后，在蓋片四周及膨脹螺栓處，均采用水下密封劑進行封邊，使防滲結(jié)構(gòu)形成無任何滲漏路徑的整體。

圖3 原止水效果差的平面結(jié)構(gòu)縫修補示意圖（單位：mm）Fig.3 Treatment of structural joints on same plane(unit:mm)

圖4 原止水效果差的拐角結(jié)構(gòu)縫修補示意圖（單位：mm）Fig.4 Treatment of structural joints at the corner(unit:mm)

2.1.3 漏水量較大的右岸護坡引427平臺滲漏部位

上水庫右岸護坡引0+000.000處427平臺滲漏部位進行摳縫時發(fā)現(xiàn)底部銅止水斷裂（銅止水從鼻子頂部斷裂，鼻子右側(cè)未發(fā)現(xiàn)銅止水），且滲流量較大。為確定銅止水破壞長度，將滲漏部位徹底封堵，沿破壞的部位向結(jié)構(gòu)縫兩側(cè)延長摳縫，確定最終破裂長度為610 mm。在引0+000.000橫縫與斜縫交叉的T型縫處，銅止水橫向斷裂，滲流量較大，沿斷裂的方向向結(jié)構(gòu)縫左側(cè)延長摳縫（右側(cè)為混凝土），確定最終破裂長度為80 mm。

圖5 前池右岸護坡427平臺摳縫圖（單位：mm，高程單位：m）Fig.5 Treatment of joint of 427 platform on right bank of fore?bay(unit:mm,elevation unit:m)

圖6 銅止水斷裂示意圖（單位：mm）Fig.6 Schematic diagram of copper waterstop rupture(unit: mm)

將破壞的銅止水全部找出，確定銅止水的破壞方式及滲漏情況，并將破壞部位向縫內(nèi)各個方向延伸40 cm，確保周圍再無破損的銅止水。清理出破壞的銅止水后，進行修復處理：

（1）銅止水部位滲流量較大，使用砂子或者小石子進行填充，填充時靠水流自動填充，直至滲流量明顯降低（先用中細砂進行填充，施工人員在水下仔細觀察，若中細砂不能滿足填充條件，更換較大粒徑的材料進行填充，如中粗砂或者瓜子石等）；

（2）滲流量降低后，使用布條、棉絮和SR止水材料將有滲漏的部位封堵，確保沒有吸力后，向摳縫部位的底部填充SR止水材料進行找平（兩端40 cm的部位不需找平）；

（3）底部找平后，向縫內(nèi)先嵌填5 cm直徑的橡膠棒，豎直方向不小于15 cm；

（4）向縫內(nèi)灌注LW漿液，直至將縫填滿與周邊混凝土面平齊；

（5）待LW漿液初凝后，在陸上使用5 cm的橡膠棒制作一直徑為15 cm的整體，將制作好的橡膠棒嵌填在結(jié)構(gòu)縫的頂部，使其恰好在LW漿液與周邊混凝土交接處表面上，嵌填時應從結(jié)構(gòu)縫一側(cè)向另一側(cè)順序進行，邊嵌填邊用鐵錘將橡膠棒敲擊至縫內(nèi)，保證橡膠棒緊嵌至縫內(nèi)，這樣對結(jié)構(gòu)縫有二次防護作用。完成之后，在裂縫長度方向兩端各延長0.3 m的范圍內(nèi)涂刷水下粘接劑，然后沿裂縫方向粘貼SR止水材料，再在SR止水材料表面涂刷水下粘接劑，之后粘貼SR蓋片并用膨脹螺栓將不銹鋼壓條固定到蓋片四周位置上。膨脹螺栓安裝完成后，在膨脹螺栓處、壓條邊緣及蓋片四周涂刷水下粘接劑以做好周邊封閉工作。

圖7 銅止水斷裂處理示意圖（單位：mm）Fig.7 Treatment of copper waterstop rupture(unit:mm)

對摳縫部位進行灌漿處理后，再按照2.1.2節(jié)中滲漏處理的方法對其進行修復。

2.2 面板裂縫處理

對寬度大于0.3 mm的混凝土裂縫或貫穿性裂縫，需要先進行化學灌漿處理，灌漿材料選用LW柔性材料，表面填充SR止水材料，使用SR止水蓋片進行封閉，蓋片寬度為50 cm。

2.2.1 縫面清理

采用高壓水設(shè)備對裂縫左右各50 cm寬的壩面進行清洗。

2.2.2 埋設(shè)灌漿嘴

清洗之后，潛水員用液壓鉆在裂縫兩側(cè)15 cm處打孔（見圖8），斜孔于裂縫兩側(cè)交替布置，孔徑18 mm，相鄰兩斜孔沿裂縫方向間距40 cm，斜孔深度30 cm。鉆孔完畢后，采用高壓水對鉆孔進行清洗，之后將灌漿管埋入斜孔中。

圖8 灌漿孔布置圖（單位：mm）Fig.8 Arrangement of grouting holes(unit:mm)

2.2.3 水下灌漿

將配置好的灌漿膠用壓力灌漿機通過注漿孔注入裂縫，直到注漿位置背面裂縫預留出漿口開始流出漿液，表明該段裂縫已經(jīng)基本充滿漿液。然后封閉出漿口，繼續(xù)灌漿直到漿液不再流進去為止。

水下灌漿前，首先向灌漿管中注入壓力水，對裂縫縫隙進行沖洗，待返水澄清后方可結(jié)束沖洗。采用SXM水下快速密封劑對裂縫進行封閉，進行壓氣試驗，重新封閉漏氣的部位，保證灌漿時不因裂縫表面封閉不嚴而跑漿。之后根據(jù)現(xiàn)場溫度、固化時間要求等情況，做LW漿液配比試驗。

灌漿前應對整個灌漿系統(tǒng)進行全面檢查，在灌漿機具運轉(zhuǎn)正常、管路暢通情況下，方可進行灌漿。水平縫由一端向另一端逐孔灌注，豎直縫由下往上逐孔灌注，在上方灌漿孔出純漿后，封閉該灌漿孔，移至上方灌漿孔繼續(xù)灌漿，直至保證整條縫內(nèi)充滿漿液。灌漿壓力應先小后大，進漿宜緩慢，不應急促進漿。LW漿液固結(jié)后，切除灌漿管。將不平整的部位及孔洞采用環(huán)氧膠泥封堵平整。

2.2.4 縫面粘貼SR止水材料及SR防滲蓋片

灌漿完成之后，首先在裂縫長度方向兩端各延長0.3 m的范圍內(nèi)涂刷水下粘接劑，然后沿裂縫方向粘貼SR止水材料，再在SR止水材料表面上涂刷水下粘接劑，之后粘貼SR蓋片（見圖9），用膨脹螺栓將不銹鋼壓條固定到蓋片四周位置上。膨脹螺栓安裝完成后，在膨脹螺栓處、壓條邊緣及蓋片四周涂刷水下粘接劑以做好周邊封閉工作。

圖9 裂縫修補示意圖（單位：mm）Fig.9 Crack treatment(unit:mm)

3 成果分析

3.1 錄像驗收

修補工作結(jié)束后，潛水員對滲漏點修補處理的情況進行復查，結(jié)果表明：修補部位的結(jié)構(gòu)縫完好，未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象；封邊膠完好，未發(fā)現(xiàn)脫落、開裂現(xiàn)象。

3.2 結(jié)果分析

通過滲流量觀測數(shù)據(jù)進行修補前后的對比，結(jié)果見表2。

從表2可以看出，通過上述柔性修補，針對不同的滲漏位置實施不同的修補工藝，修補方案得當，滲漏量明顯減少，修補后效果顯著。

4 結(jié)語

抽水蓄能電站的穩(wěn)定運行離不開先進的水下施工工藝，此次在某抽水蓄能電站上水庫庫盆水下檢修施工項目中，嚴格按照施工工藝，保質(zhì)保量、圓滿完成任務(wù)，為其解了燃眉之急。此次水下柔性修補無需創(chuàng)造旱地施工條件，在工期及經(jīng)濟上為電站創(chuàng)造了巨大的利益，并且修補效果較為理想，為抽水蓄能電站面板壩滲漏處理提供了寶貴經(jīng)驗。筆者也將密切注意滲漏量的變化，為柔性修補工藝的改進及提高做出更大的努力！ ■

表2 近三年滲漏點滲流量對比表（單位：L/s）Table 2 Comparison of seepage over the past three years(unit:L/s)

[1]DL/T 5251-2010.水工混凝土建筑物缺陷檢測和評估技術(shù)規(guī)程[S].

[2]DL/T 5315-2014,水工混凝土建筑物修補加固技術(shù)規(guī)程[S].

[3]張宏偉,孟憲雙.堤防滲透破壞除險加固方案的選擇[J].水利科技與經(jīng)濟,2006,12(4):258-259.

[4]王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制的綜合方法[J].施工技術(shù), 2000,29(5):5-9.

[5]SL 62-94,水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范[S].

[6]YB/T 9261-98,水泥基灌漿材料施工技術(shù)規(guī)程[S].

作者郵箱：774555729@qq.com

Underwater treatment of leakage in a pumped storage power station

by ZHANG Jian-wei,MA Jihua and XIE Yan-ping
Shanxi Xilongchi Pumped Storage Power Station Co.,Ltd.

With the increase of operation time,underwater structure of PSPS would inevitably occur large or small defects,especially in vertical joints and perimetric joints,which often cause leakage.This paper explains the underwater treatment of leakage in a pumped storage power station.For various de?grees of leakage,a variety of underwater flexible treatment technologies are adopted,which have achieved good results.

pumped storage power station;structural joint;leakage;flexible underwater treatment tech?nology

TV698.2

B

1671-1092（2016）05-0057-06

2016-03-30；

2016-05-19

張建偉（1982-），男，山西原平人，工程師，主要從事抽水蓄能電站運維管理。