大壩橫縫排水槽化學(xué)灌漿新工藝

徐新田

（三峽水力發(fā)電廠，湖北宜昌，443133）

大壩橫縫排水槽化學(xué)灌漿新工藝

徐新田

（三峽水力發(fā)電廠，湖北宜昌，443133）

大壩橫縫排水槽的設(shè)計(jì)為止水檢查及處理提供了便利，但在排水槽大量漏水情況下，傳統(tǒng)化學(xué)灌漿材料及工藝，例如采用水溶性彈性聚氨酯LW灌漿封堵，由于LW與水迅速反應(yīng)，極易造成進(jìn)漿管爆管。筆者提出一種創(chuàng)新的化灌工藝，以靜水置換方式，有效控制進(jìn)漿口和回漿口的壓力與流量。首先灌注隔離劑，再灌注先導(dǎo)液，最后灌注主材LW與HW混合液，有效避免了LW與水過早接觸反應(yīng)，灌漿效果良好，具有推廣價(jià)值。

大壩；排水槽；化學(xué)灌漿；新工藝

0 引言

大壩橫縫漏水是水工建筑物常見缺陷。根據(jù)國內(nèi)外有關(guān)資料介紹，常見處理方案有：斜穿縫面鉆孔化灌方案、騎縫鉆孔化學(xué)阻滲塞方案［1］、上游橫縫水下灌漿、放空水庫鑿槽嵌縫止水法等。近年工程經(jīng)驗(yàn)表明，打騎縫孔，采用水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿，形成化學(xué)阻滲塞的防滲堵漏效果較好。

三峽大壩各壩段橫縫上游壩面兩道止水片間設(shè)有排水槽，具備灌漿條件。但水溶性彈性聚氨酯遇水反應(yīng)速度極快，極易造成進(jìn)漿管堵塞爆管。筆者提出一種創(chuàng)新的化灌工藝，以靜水置換方式，有效控制進(jìn)漿口和回漿口的壓力與流量，首先灌注隔離劑，再灌注先導(dǎo)液，最后灌注主材LW與HW混合液，可有效避免水溶性彈性聚氨酯與水過早接觸反應(yīng)，灌漿效果良好，對(duì)類似工程具有推廣價(jià)值。

1 工程概況

三峽大壩為混凝土重力壩，各壩段橫縫上游壩面設(shè)兩道紫銅止水片，間距為1.5 m，兩道止水片間設(shè)有排水槽,排水槽在靠近上游壩面的各層排水廊道高程處，采用厚60 cm的混凝土隔斷，將排水槽按高程分隔成幾段，并設(shè)水平紫銅止水片。每段排水槽的頂、底埋設(shè)?80 mm的鋼管，與各相應(yīng)高程廊道連通。大壩正常蓄水運(yùn)行后，左廠壩段有1處橫縫排水槽開始滲水，最大滲漏量約120 L/min，由于滲漏量較大，須修復(fù)止水功能。

2 滲漏原因分析

三峽大壩止水及排水槽結(jié)構(gòu)見圖1和圖2。在左廠壩段排水槽出現(xiàn)漏水后，跟蹤觀察發(fā)現(xiàn)漏水量與上游庫水位的變化呈明顯的正相關(guān)性，與該處庫水溫的變化呈反相關(guān)的關(guān)系，即在每年2、3月份庫水溫達(dá)到最低時(shí)，滲水量達(dá)到峰值，在每年7、8月份庫水溫達(dá)到最高時(shí)，滲水量降至最低。在排水鋼管出口安裝閘閥及壓力表觀察，壓力與庫水位壓力相同，且同步變化。橫縫附近廊道內(nèi)壁干燥，無滲漏現(xiàn)象。

分析認(rèn)為：滲水來源于上游水庫，橫縫第一道止水可能失效，第二道紫銅止水片完好。止水片缺陷或混凝土局部不密實(shí)等可能是漏水原因。

圖1 橫縫止水布置Fig.1 Waterstop of transverse joint

圖2 止水及排水槽布置Fig.2 Layout of waterstop and drainage channel

3 灌漿方案比選

3.1 類似工程經(jīng)驗(yàn)

近年高壩洲水電站等工程經(jīng)驗(yàn)表明，打騎縫孔，采用水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿，形成化學(xué)阻滲塞，防滲堵漏效果較好?；瘜W(xué)阻滲塞應(yīng)具備四個(gè)主要性能：（1）具有膨脹性，保證阻滲塞塞緊塞牢；（2）能適應(yīng)伸縮縫反復(fù)開合變形，具有一定的彈性和柔韌性；（3）能在水中快速凝固，不被滲流水沖蝕帶走；（4）固結(jié)體的抗?jié)B性能滿足設(shè)計(jì)防滲要求［2］。

3.2 本工程建設(shè)期化灌經(jīng)驗(yàn)

三峽大壩蓄水運(yùn)行后，對(duì)滲漏量大于3 L/min的排水槽進(jìn)行了化學(xué)灌漿封堵，采用彈性聚氨酯LW作為化灌材料，采用大流量灌漿泵，灌漿過程中添加緩凝劑和隔離劑（丙酮），減緩LW與水反應(yīng)時(shí)間。滲漏量較小的排水槽灌漿過程均順利、效果良好，但個(gè)別滲漏量較大的排水槽，由于LW遇水后反應(yīng)速度極快，灌漿過程中進(jìn)漿管曾堵塞，又進(jìn)行了二次灌漿。

3.3 化灌技術(shù)方案

三峽大壩橫縫兩道止水片間設(shè)有排水槽，無瀝青井，為止水檢查與處理提供了便利。但在排水槽滲漏量較大時(shí)，LW遇水后反應(yīng)速度極快，極易造成進(jìn)漿管堵塞爆管。因此，采取措施避免水溶性聚氨酯LW與水過早接觸是灌漿成敗的關(guān)鍵。

本次化灌方案采用水溶性彈性聚氨酯為化學(xué)灌漿主材，以靜水置換方式對(duì)滲漏區(qū)域的止水檢查槽進(jìn)行灌注充填，利用排水槽形成阻滲塞，以阻斷庫水滲漏通道，修復(fù)壩體止水系統(tǒng)防滲功能。灌漿過程中嚴(yán)格控制進(jìn)回漿管口壓力與流量，避免排水槽內(nèi)產(chǎn)生紊流，添加隔離劑，避免水溶性聚氨酯LW與水過早接觸。

4 化灌施工

4.1 關(guān)鍵技術(shù)及要求

（1）灌漿前在下層廊道（進(jìn)漿管口）和上層廊道（回漿管口）安裝截止閥、壓力表和流量表。灌漿前檢查灌漿設(shè)備應(yīng)正常，通訊暢通，材料準(zhǔn)備就緒，人員到位，并記錄上游庫水位，計(jì)算灌漿壓力。

（2）首先灌注隔離劑（HK-WA-1），再灌注先導(dǎo)液（水溶性聚氨酯材料HW），最后灌注主材（水溶性彈性聚氨酯材料LW與HW混合液），避免LW與水過早接觸反應(yīng)，以漿趕水，主材中添加0.5%～1%緩凝劑。灌漿過程中確保下層廊道和上層廊道排水鋼管口壓力始終略大于庫水壓力，控制上層廊道排出流量為下層廊道灌漿流量的0.9倍，并同步變化，防止庫水再進(jìn)入止水檢查槽造成紊流或水霧，并保持灌漿連續(xù)、壓力穩(wěn)定。

4.2 灌漿材料

主灌漿材料為水溶性彈性聚氨酯LW與HW混合液，緩凝劑為MSDS；隔離劑為HK-WA-1（藍(lán)色），密度為1.10±0.05 g/cm3；先導(dǎo)液為純聚氨酯HW，純聚氨酯HW密度為1.10±0.05 g/cm3。

LW是一種快速高效的水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料［3］。HW是一種水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料，與LW化學(xué)灌漿材料形成系列產(chǎn)品，兩者可以任意比例互溶。

4.3 灌漿設(shè)備

化學(xué)灌漿泵采用壓力平穩(wěn)、操作靈活、流量、壓力可控的智能化灌泵2臺(tái)，最大流量為100 L/min，放置于左廠壩段下層廊道。

流量計(jì)采用2套口徑15 mm的GHLD系列電磁流量計(jì)，電磁流量計(jì)流量精度為16.6 L/min，累計(jì)灌入量精度為100 L，在下層廊道進(jìn)漿口及上層廊道排水口各安裝1個(gè)。

采用量程為1MPa的壓力表，精度為0.1MPa，在下層廊道進(jìn)漿口及上層廊道排水口各安裝1個(gè)。

4.4 灌漿流程

（1）在滲漏點(diǎn)所在止水分區(qū)上下聯(lián)通管口埋設(shè)孔口管，底部作為進(jìn)漿口，安裝截止閥和壓力表；頂部作為回漿口，安裝截止閥、壓力表和流量表。

（2）首先關(guān)閉底部進(jìn)漿管，聯(lián)接灌漿泵，待頂部回漿管自然出水后關(guān)閉回漿管，觀測壓力表變化，至壓力穩(wěn)定后記錄上下管口壓力值。

（3）打開底部進(jìn)漿管，以高于管內(nèi)水壓0.05 MPa的壓力值開始進(jìn)漿，并緩慢提升壓力和閥門開度，直至進(jìn)漿速度達(dá)到40 L/min后保持穩(wěn)定。

（4）進(jìn)漿管開啟后，頂部回漿管亦緊隨開啟，并在灌漿過程中始終將回漿管排出流量按底部進(jìn)漿流量的0.9倍同步控制，同時(shí)保持內(nèi)部壓力值不低于灌漿前測量值。

（5）回漿管在排出積水過程中保持進(jìn)出流量穩(wěn)定，隔離劑排出后緩慢降低進(jìn)排漿速度，繼續(xù)排出先導(dǎo)液和泡沫，至主材原漿流出后關(guān)閉回漿管。

（6）頂部回漿管關(guān)閉，主材灌入量達(dá)到理論容積（1 400 L）1.2倍，即可停止灌漿，關(guān)閉進(jìn)漿管開始閉漿。

4.5 封孔

閉漿48 h后，拆除所有孔口裝置，掃孔80 cm，采用環(huán)氧砂漿填平搗實(shí)。

4.6 灌漿成果分析

本次化學(xué)灌漿歷時(shí)50 min，下層廊道管路共灌注2 300 L液體，其中隔離劑500 L、先導(dǎo)液200 L、純灌漿量1 600 L；上層廊道管口共排出液體2 000 L，其中隔離劑400 L，排出純漿液約200 L（與先導(dǎo)液灌入量相等）。分析認(rèn)為：先導(dǎo)液已全部排出，止水檢查槽內(nèi)全部為灌漿主液。

灌漿過程中，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求控制施工工藝，設(shè)備儀器運(yùn)行正常，無中斷等意外現(xiàn)象發(fā)生?；貪{管排出濃漿，且灌漿量為1 600 L，大于理論管容（1 400 L），灌漿效果良好。

5 結(jié)論與建議

本次大壩橫縫止水檢查槽化學(xué)灌漿吸取了類似工程經(jīng)驗(yàn)，利用排水槽形成阻滲塞，創(chuàng)新了化學(xué)灌漿工藝，采用靜水置換方式，頂水灌漿，首先灌注隔離劑，再灌注先導(dǎo)液，再灌注主液，避免了LW與水過早接觸發(fā)生反應(yīng)，堵塞進(jìn)漿管。灌漿實(shí)踐證明，化學(xué)灌漿新工藝可行，灌漿過程流程順利，取得了較好的灌漿效果，對(duì)類似工程具有推廣價(jià)值。

[1]袁世茂,高玉桓,周偉.膨脹漿塞法大壩橫縫堵漏技術(shù)[J].中國建筑防水,1998(zg):4-6.

[2]張桂初,吳良洲.高壩洲水電站大壩橫縫漏水的處理[J].水力發(fā)電,2002(3):63-64.

[3]陸志華.大朝山水電站9～10號(hào)壩段橫縫漏水化學(xué)灌漿處理[J].大壩與安全,2012(1):68-71.

New technology of chemical grouting for drainage channel of dam transverse joint

XU Xintian

Three Gorges Hydropower Plant

Drainage channel of dam transverse joint is designed for facilitating the waterstop inspection and processing,but in the case of massive leakage from drainage channels,materials and procedure of traditional chemical grouting,such as the use of water-soluble elastic polyurethane LW in grouting and plugging,can easily cause the feeding pipe burst due to its rapid reaction with water.In this paper,an in?novated chemical grouting process based on hydrostatic displacement mode is proposed,which can effec?tively control the pressure and flow at the inlet and outlet.The grouting process is carried out in the or?der of isolating agent,guiding fluid and finally the main material——mixture of LW and HW,which can effectively avoid the premature contact of LW and water,and achieve good grouting result.

dam;drainage channel;chemical grouting;new technology

TV543

：B

：1671-1092（2017）04-0057-03

2016-09-24

徐新田（1978-），男，湖北武漢人，高級(jí)工程師，從事水電站水工建筑物維護(hù)與檢修工作。

作者郵箱：330571581@qq.com