黃龍灘水電站4號機組引水系統(tǒng)混凝土襯砌段滲漏治理

陸勇，肖伍

（湖北黃龍灘水力發(fā)電廠，湖北十堰，442005）

黃龍灘水電站4號機組引水系統(tǒng)混凝土襯砌段滲漏治理

陸勇，肖伍

（湖北黃龍灘水力發(fā)電廠，湖北十堰，442005）

為保障電站安全運行，對黃龍灘水電站4號機組引水系統(tǒng)混凝土襯砌段滲漏進(jìn)行了治理。介紹了伸縮縫滲水、裂縫滲水、孔洞滲水、施工支洞堵頭滲水等缺陷防滲加固處理的方法。由于方案合理、施工規(guī)范，滲漏處理取得了令人滿意的效果。

黃龍灘水電站；混凝土襯砌；滲漏處理

1 工程概況

黃龍灘水電站位于湖北省十堰市黃龍鎮(zhèn)上游4 km的峽谷出口處，漢江支流堵河上，距十堰市區(qū)33 km。電站主體工程于1964年4月開工興建，1976年完建竣工，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、供水、灌溉、航運等綜合利用效益的水利樞紐工程。水庫正常蓄水位247.00 m，總庫容11.625億m3，混凝土重力壩最大壩高107.00 m，壩頂長371.00 m。大壩右部設(shè)1孔非常溢洪道，堰頂高程238.00 m，凈寬10 m，大壩左部設(shè)泄洪底孔1孔，孔口尺寸5.00 m× 6.00 m，進(jìn)口底部高程197.00 m。電站一期工程安裝有1號、2號機組，總裝機容量150 MW。

電站擴建工程于2002年6月開工，2005年7月竣工，建筑物主要由進(jìn)水口、壓力引水隧洞、2號發(fā)電廠房及開關(guān)站、尾水渠等組成。電站進(jìn)水口布置在左壩頭上游約140 m的拐彎處，2號發(fā)電廠房位于大峽溝出口，緊鄰已建1號廠房的左側(cè)，為引水式地面廠房，裝有3號、4號兩臺機組，單機容量170MW的水輪發(fā)電機組，總裝機容量340 MW。4號機組引水系統(tǒng)由進(jìn)水口調(diào)壓井、檢修閘門、工作閘門、混凝土襯砌段和鋼管段組成。進(jìn)水口調(diào)壓井平臺頂部高程254.0 m，底部高程205.0 m。隧洞鋼筋混凝土襯砌段為圓形斷面，長度為279.4 m，內(nèi)徑9 m，襯砌厚度0.6 m；鋼管段全長169.56 m，內(nèi)徑8.2 m，材質(zhì)為Q345C低合金結(jié)構(gòu)鋼，板厚為18～40 mm，下平段底端高程為154.2 m。

2 混凝土襯砌段滲漏狀況

近年，組織對該電站4號機組引水系統(tǒng)的檢修閘門、進(jìn)水口調(diào)壓井、混凝土襯砌段、鋼管段進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)進(jìn)水口通氣孔底部閘門段與漸變段混凝土接縫處漏水。引水洞樁號0+0～0+20 m范圍內(nèi)為混凝土襯砌漸變段，左右兩側(cè)各有3條軸向裂縫，長度0.8～2.5 m，縫寬2 mm左右，沿裂縫有水滲出，伴有鈣質(zhì)析出。樁號0+25 m左側(cè)中部有一細(xì)長裂縫，長度0.6 m，有濕跡，輕微滲水，鈣質(zhì)析出；樁號0+30 m左側(cè)原有裂縫，總長1.2 m，有鈣質(zhì)析出，輕微滲水；樁號0+38 m左側(cè)中部一條4 m長裂縫，有濕跡，輕微滲水，鈣質(zhì)析出；樁號0+42 m左側(cè)中部一條長約3.5 m裂縫，有濕跡，輕微滲水，鈣質(zhì)析出；樁號0+49 m處隧洞頂部?20 mm滲漏點，成飄灑狀，漏水量約10 L/min；樁號0+76 m處隧洞橫縫漏水；樁號0+86 m處隧洞橫縫滲水；樁號0+138 m處隧洞頂部橫縫有射流，水量較大；樁號0+96 m處隧洞橫縫原修補加固部位的水泥脫落，修補裂縫的鐵皮露出，漏水嚴(yán)重，底部環(huán)縫不平整，有沖蝕掉塊現(xiàn)象；樁號0+128 m處隧洞頂部橫縫有點滴流，漏水量較大；樁號0+138 m處隧洞頂部橫縫有射流，水量較大；樁號0+185 m處隧洞頂部有?200 mm的環(huán)狀滲水，成飄灑狀，漏水量約8 L/min；樁號0+250 m處（施工支洞?1 000 mm鋼管入口靠上游側(cè)20 m）隧洞底部有?20 mm的滲漏點兩個，水柱高6 cm；樁號0+255 m處（施工支洞?1 000 mm鋼管入口靠上游側(cè)15 m）隧洞頂部有?50 mm的滲漏點，向外噴水，柱狀、量大，該處是施工期為施工方便所留的排水孔，未做灌漿處理；樁號0+290 m處（施工支洞?1 000 mm鋼管入口靠下游側(cè)10 m）隧洞頂部約有25 cm×25 cm的集中漏水點，漏水嚴(yán)重；樁號0+304 m處頂部（混凝土襯砌段和鋼管段連接部位）發(fā)現(xiàn)2 m長的縱縫，滴水?；炷烈r砌段和鋼管段連接部位頂部有漏水，呈線狀?；炷烈r砌段各環(huán)型接縫處基本上都有滲水現(xiàn)象，尤其是樁號0+222（引水隧洞平面轉(zhuǎn)彎處）～0+304 m（混凝土襯砌段和鋼管段連接處）部分環(huán)型接縫處漏水特別嚴(yán)重。隧洞總漏水量約240 L/min。

3 滲漏治理的方法

本次處理主要是對4號機組引水系統(tǒng)混凝土襯砌段的伸縮縫滲水、裂縫滲水、孔洞滲水、施工支洞堵頭滲水進(jìn)行防滲加固處理，主要通過封閉隧洞滲漏處周邊巖體裂隙，提高隧洞圍巖的整體性和抗變形能力，增強圍巖抗?jié)B能力和長期滲透穩(wěn)定性，并用高分子聚合物置換混凝土受損部位，化學(xué)灌漿充填混凝土裂縫，通過保護(hù)混凝土結(jié)構(gòu)的安全，發(fā)揮引水系統(tǒng)的正常功能。

3.1 伸縮縫滲漏處理

引水隧洞環(huán)形伸縮縫（變形縫）產(chǎn)生滲漏的原因主要是由于伸縮縫內(nèi)的止水帶受損，不能正常發(fā)揮應(yīng)有的止水效果。伸縮縫內(nèi)的填充物被滲入的地下水腐蝕以致剝落。同時，4號機引水隧洞混凝土襯砌段深埋于山體，當(dāng)年混凝土澆筑結(jié)束后，由于后期回填灌漿、固結(jié)灌漿等原因，導(dǎo)致山體內(nèi)地下水滲流封堵、截排不力，在拱圈外形成較高的外水壓力，使襯砌混凝土在環(huán)拱接縫、施工縫等薄弱位置產(chǎn)生滲漏。

根據(jù)現(xiàn)場滲漏特征分段進(jìn)行治理。隧洞樁號0+222～0+304 m（約13處）伸縮縫是本次重點處理的洞段，采用“防滲固結(jié)灌漿+聚氨酯化學(xué)灌漿法”。主要施工流程：環(huán)縫滲漏調(diào)查→鉆孔→洗孔→埋管→灌漿堵漏→閉漿封孔。

鉆孔：在伸縮縫兩側(cè)各1.5 m和3.0 m處，每隔2.5 m間距布置梅花型防滲固結(jié)灌漿孔，孔徑56 mm，深度6.0 m，在縫的兩側(cè)各0.5 m處布置梅花型化學(xué)灌漿孔，孔徑25 mm，孔深1.5 m，空間距為2.0 m，兩側(cè)間隔布置，向縫的部位傾斜。

洗孔：利用高壓水對鉆孔進(jìn)行反復(fù)淘刷沖洗。做到干凈、無沉積、無松動碎塊。

埋管：在伸縮縫兩側(cè)的灌漿孔埋注漿管，并用防滲材料埋設(shè)固定。

灌漿堵漏：先對縫兩側(cè)3.0 m和1.5 m的灌漿孔進(jìn)行防滲固結(jié)灌漿，通過水泥漿壓力灌漿，封閉水工隧洞外圍巖體中的節(jié)理裂隙、封填開挖面與混凝土隧洞之間的空隙，基本封閉地下水對混凝土隧洞的作用，減小水壓力，為化學(xué)灌漿創(chuàng)造條件。后對縫兩側(cè)0.5 m的化學(xué)灌漿孔進(jìn)行化學(xué)灌漿，灌漿材料采用聚氨酯。灌漿先下后上，逐孔灌注。灌漿壓力控制在0.2～0.5 MPa，吸漿量小于0.02 L/5 min后，再繼續(xù)灌注30 min壓力不下降即可結(jié)束灌漿。然后依次循序進(jìn)行，待全部注漿完畢，若個別地方仍有滲漏，可以從最近一孔補充注漿直到不漏為止。

灌漿完成后，確定無滲漏現(xiàn)象存在時，閉漿封孔。

3.2 裂縫滲漏處理

混凝土澆筑過程中，由于振搗不密實等原因形成滲水通道，引水隧洞的滲漏可能為地下水滲漏。裂縫滲水采用“植筋+環(huán)氧砂漿填筑+聚氨酯化學(xué)灌漿”進(jìn)行修補。

施工流程：切邊→鑿槽→鉆孔→清洗→埋管排水→插筋制安→涂刷基液→環(huán)氧砂漿的制備→環(huán)氧砂漿填筑→外?！B(yǎng)護(hù)→灌漿→拆?！B(yǎng)護(hù)→表面處理。

切邊：沿裂縫兩側(cè)切割成口寬6～10 cm（根據(jù)裂縫走向情況確定）、向裂縫兩端延伸20 cm（根據(jù)現(xiàn)場實際情況適當(dāng)調(diào)整）、切邊深度以見新鮮混凝土止且不破壞結(jié)構(gòu)鋼筋為準(zhǔn)。槽形為對稱燕尾形槽，盡可能使其規(guī)則、平整。

鑿槽：用電鎬鑿除表面松動和破損的混凝土，直至見新鮮混凝土為止（若鋼筋底部存在沖蝕情況則應(yīng)摳除）。

鉆孔：在槽內(nèi)沿裂縫長邊方向按孔距0.2 m梅花型布置插筋孔，孔深0.35 m，孔徑?25 mm。在裂縫上側(cè)方距縫面30～40 cm，按孔距0.3 m布置化學(xué)灌漿孔，斜向鉆孔穿過縫面。

清洗：用高壓水槍把屑渣沖除干凈。

埋管：埋設(shè)引水管兼化學(xué)灌漿管，梅花型布置。

插筋制安：插筋為長0.6 m的?16鋼筋彎成“7”型，彎鉤長0.20 m；插筋插入鉆孔內(nèi)深度為0.35 m，外露0.05 m。

涂刷基液：在待修補基面涂刷一層環(huán)氧基液（厚度不超過1 mm），待基液用手觸摸時不粘手并能拔絲時（約30 min）再填補環(huán)氧砂漿。

環(huán)氧砂漿制備：將環(huán)氧漿液、石英砂等材料按配合比制作成環(huán)氧砂漿。

環(huán)氧砂漿填筑：環(huán)氧砂漿填筑從低處開始，逐層進(jìn)行嵌補。在填筑環(huán)氧砂漿時，要注意振搗，特別是加強混凝土邊緣振搗，以保證新老混凝土密切結(jié)合。修補立面時，要特別注意混凝土結(jié)合面的結(jié)合質(zhì)量，防止脫空下墜。

立模：采用木板或鋼模板立模。

待環(huán)氧砂漿達(dá)到一定強度后，進(jìn)行灌漿，灌漿材料采用聚氨酯，灌漿先下后上，逐孔灌注。灌漿壓力控制在0.2～0.5 MPa，吸漿量小于0.02 L/5 min后，再繼續(xù)灌注30 min壓力不下降即可結(jié)束灌漿，然后閉漿封孔。

拆模：在環(huán)氧砂漿澆筑3～5 d后，要拆模處理。

養(yǎng)護(hù)：柔性環(huán)氧砂漿收面之后要注意養(yǎng)護(hù),砂漿固化前不要觸動其表面。環(huán)氧砂漿涂層固化后,其強度未達(dá)到使用要求時,應(yīng)避免涂層受到重壓和外力的沖擊,環(huán)氧砂漿需養(yǎng)護(hù)7 d以上。

表面處理：對修補表面進(jìn)行檢查，明顯凹凸不平的要打磨、修補；在環(huán)氧砂漿修補面上刷涂耐磨涂料，刷涂均勻，表面光滑。

3.3 孔洞滲漏處理

孔洞滲漏采用“防滲固結(jié)灌漿+聚氨酯化學(xué)灌漿”法。施工流程：孔洞調(diào)查→鉆孔→洗孔→引水→灌漿封堵→閉漿封孔。

鉆孔：在滲漏處鉆一個直徑為?25 mm、深1.5 m的化學(xué)灌漿孔，在滲漏處周圍布置防滲固結(jié)灌漿孔，每處周圍布置5孔，孔徑?56 mm，深度6.0 m。

洗孔：清除鉆孔內(nèi)雜物及松動的混凝土，并沖洗干凈。

引水：在集中滲漏處鉆孔，預(yù)埋?25 mm導(dǎo)水管（管徑依漏水量調(diào)整），兼作化學(xué)灌漿孔，使水順管流出并安裝壓力表，為施工工作壓力收集可靠資料。

灌漿封堵：首先對孔四周的防滲固結(jié)灌漿孔進(jìn)行水泥漿逐孔灌注，通過水泥漿壓力灌漿，封閉水工隧洞外圍巖體中的節(jié)理裂隙、封填開挖面與混凝土隧洞之間的空隙，基本封閉地下水對混凝土隧洞的作用，減小水壓力，為化學(xué)灌漿創(chuàng)造條件。之后進(jìn)行聚氨酯化學(xué)灌漿。灌漿壓力根據(jù)現(xiàn)場安裝的壓力表值確定，當(dāng)吸漿量小于0.02 L/5 min后，再繼續(xù)灌注30 min壓力不下降即可結(jié)束灌漿。

灌漿完成后，確定無滲漏現(xiàn)象存在時，拆去壓力表，灌聚胺脂發(fā)泡、封閉。

3.4 施工支洞堵頭滲漏處理

施工支洞堵頭滲漏采用“水泥回填灌漿+防滲固結(jié)灌漿+聚氨酯化學(xué)灌漿”法。施工流程：支洞調(diào)查、確定交會邊界→回填灌漿→防滲固結(jié)灌漿→聚氨酯化學(xué)灌漿。

回填灌漿施工工藝如下：

（1）鉆孔：沿施工支洞頂拱（120°范圍內(nèi)）與4號引水洞交接曲面處，布置3道回填灌漿孔，孔徑56 mm，深度0.6 m，中間孔作為排氣孔（Ⅱ序灌漿孔）。

（2）洗孔：利用高壓水對鉆孔進(jìn)行反復(fù)淘刷沖洗，做到干凈、無沉積、無松動碎塊。

（3）埋管：在已洗凈的灌漿孔內(nèi)埋注漿管，并用防滲材料埋設(shè)固定。

（4）回填灌漿：采用純水泥漿液，所用水泥標(biāo)號不低于P.O.42.5號，灌漿壓力根據(jù)試驗確定，在規(guī)定的壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4 L/min時，繼續(xù)灌注30 min，灌漿可以結(jié)束。

防滲固結(jié)灌漿施工工藝如下：

（1）鉆孔：沿施工支洞結(jié)構(gòu)邊線往外側(cè)1m、1.5m、2 m處，內(nèi)側(cè)1 m距離處，每隔2.0 m間距布置梅花型灌漿孔，孔徑56 mm，深度8.0 m，內(nèi)側(cè)灌漿孔斜向接觸縫。

（2）洗孔：利用高壓水對鉆孔進(jìn)行反復(fù)淘刷沖洗。做到干凈、無沉積、無松動碎塊。

（3）埋管：在已洗凈的灌漿孔內(nèi)埋注漿管，并用防滲材料埋設(shè)固定。

（4）水泥灌漿：采用純水泥漿液，所用水泥標(biāo)號不低于P.O.42.5號，灌漿壓力根據(jù)試驗確定，在規(guī)定的壓力下，當(dāng)注入率不大于0.4 L/min時，繼續(xù)灌注30 min，灌漿可以結(jié)束。

聚氨酯化學(xué)灌漿施工步驟如下：

（1）鉆孔：沿施工支洞結(jié)構(gòu)邊線兩側(cè)0.5 m、1.25 m處，每隔2.0 m間距布置化學(xué)灌漿孔，孔徑?25 mm，深度1.5 m。

（2）洗孔：利用高壓水對鉆孔進(jìn)行反復(fù)淘刷沖洗，做到干凈、無沉積、無松動碎塊。

（3）埋管：在已洗凈的灌漿孔內(nèi)埋注漿管，并用防滲材料埋設(shè)固定。

（4）聚氨酯化學(xué)灌漿：進(jìn)行聚氨酯化學(xué)灌漿時，灌漿壓力根據(jù)現(xiàn)場安裝的壓力表值確定，當(dāng)吸漿量小于0.02 L/5 min，再繼續(xù)灌注30 min壓力不下降即可結(jié)束灌漿。

4 結(jié)語

黃龍灘水電站4號機組引水系統(tǒng)混凝土襯砌段滲漏治理歷時近3個月。嚴(yán)格按照設(shè)計方案施工，施工過程及完工驗收符合相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)建材檢驗規(guī)范、分批抽樣，根據(jù)檢查孔布孔原則和合格標(biāo)準(zhǔn)，施工區(qū)共打檢查孔20個，并進(jìn)行了抽芯、復(fù)灌和壓水試驗，結(jié)果表明滿足灌漿質(zhì)量要求。所有處理達(dá)到了防滲堵漏的技術(shù)質(zhì)量要求。經(jīng)過14 d未充水測量、觀察，引水系統(tǒng)混凝土襯砌段各處理部位均處于穩(wěn)定狀態(tài)，未見滲漏情況，消除了影響機組安全運行的隱患。建議在停機檢修階段，定期觀察分析其變化趨勢，隨時掌握滲漏狀態(tài)，一旦出現(xiàn)不利情況，應(yīng)及時采取必要的維修措施，防止壓力水流和地下水滲流對其產(chǎn)生滲透破壞。 ■

作者郵箱：hbsyxw-001@163.com

Seepage treatment of concrete lining in water diversion system of No.4 unit of Huanglongtan hy?dropower station

by LU Yong and XIAO Wu
Hubei Huanglongtan Hydropower Plant

In order to ensure the safe operation of Huanglongtan hydropower station,the seepage of con?crete lining section of the diversion system of No.4 unit was treated.This paper introduced anti-seepage reinforcement of expansion joint,crack,hole and plug of construction adit.Due to the reasonable scheme and fine construction,the leakage treatment had achieved a satisfactory effect.

Huanglongtan hydropower station;concrete lining;seepage treatment

TV698.2

B

1671-1092（2016）05-0063-04

2016-04-22；

2016-04-27

肖 伍（1964-），男，湖北省鄖縣人，高級工程師，從事發(fā)電廠安全生產(chǎn)管理工作。