某工程溢洪道右導(dǎo)墻加固方案淺析

朱展博，李玉潔，卞 全

（中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065）

1 工程概況

1.1 溢洪道右導(dǎo)墻

某水電站樞紐建筑物由河床式廠房、溢洪道、泄洪底孔、排沙孔、左右岸非溢流壩段、中控樓及開關(guān)站等組成。

左岸溢洪道由導(dǎo)流明渠改建而成，堰閘段需要后期改建，二期導(dǎo)流期溢洪道的堰閘段包括右導(dǎo)墻壩段、左邊墩壩段及過流底板。右導(dǎo)墻壩段左側(cè)為溢洪道堰體及中墩、右側(cè)為廠房壩段。右導(dǎo)墻壩段上、下游范圍為壩軸線0+000.00 m～壩下0+052.00 m；左右范圍為壩左0+085.80 m～壩左0+112.80 m，其中，壩左0+085.80 m～壩左0+103.80 m 段為右導(dǎo)墻，壩左0+103.80 m～壩左0+112.80 m 段為二期導(dǎo)流明渠底板。

二期導(dǎo)流期要求右導(dǎo)墻壩段至少施工至1802.50 m，過流面高程為1775.00 m，見圖1。

圖1 溢洪道右導(dǎo)墻壩段平面圖

1.2 導(dǎo)流設(shè)計(jì)

電站采用明渠分期導(dǎo)流，圍堰全年擋水的方案施工，施工導(dǎo)流共分三期進(jìn)行。二期導(dǎo)流時(shí)，主河床截流，形成二期上橫圍堰，由左岸導(dǎo)流明渠渲泄全年洪水。導(dǎo)流明渠右導(dǎo)墻、左側(cè)擋水壩段至少施工至1802.50 m、導(dǎo)流明渠溢洪道閘室段過流底板為1775.00 m，寬33 m。度汛標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水，相應(yīng)流量為5990 m3/s。

2 導(dǎo)墻裂縫檢查成果分析

2.1 檢測方案

二期導(dǎo)流明渠底板于2011年4月澆筑至1775.00 m 高程，2012年汛期，發(fā)現(xiàn)底板下部帷幕灌漿廊道出現(xiàn)裂縫。為查明裂縫分布情況，經(jīng)參建各方共同研究制定了裂縫檢測方法，選用全孔數(shù)字成像及孔內(nèi)壓水等方法檢測，分別布設(shè)J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8、J9 等9 個(gè)檢查孔，見圖2。

2.2 檢測成果及分析

（1）裂縫在壩下0+005.50 m 帷幕灌漿廊道內(nèi)形成環(huán)向裂縫，廊道頂拱部位裂縫位置為壩左0+103.80 m，底板部位為壩左0+104.10 m，廊道上游側(cè)邊墻縫寬度為2 mm，下游邊墻及廊道頂拱、底板縫寬為0.5 mm～1 mm。

（2）導(dǎo)流明渠過流面壩左0+103.80 m～壩左0+112.80 m、壩軸線0+000.0～壩下0+052.00 m 范圍內(nèi)檢查孔進(jìn)行壓水試驗(yàn)。除J1 和J3 檢測孔沒有與廊道內(nèi)環(huán)向裂縫貫穿透水率較小外，其它檢測孔均與廊道內(nèi)環(huán)向裂縫貫穿，透水率為3.4 Lu～36 Lu。

（3）由全孔壁數(shù)字成像測試。

測試孔J1 和J3 無裂縫，測試孔J2、J4、J5、J6、J7、J8 分別出現(xiàn)2 條、1 條、4 條、5 條、2 條、3 條裂縫。

綜上分析，推測至少存在兩條近豎向分布、沿整個(gè)明渠底板上下游貫通的可能性較大的裂縫，分別分布在壩左0+103.80 m樁號以左、壩左0+108.70 m 附近；裂縫連通性較好，但均未貫穿于底板表面或右導(dǎo)墻表面，溢洪道右導(dǎo)墻推測裂縫平面位置示意見圖2。

3 加固方案

由檢查推測的兩條裂縫分布于壩軸線0+000.0～壩下0+052.00 m 范圍內(nèi)的二期導(dǎo)流明渠底板上，裂縫的連通性較好，為保證溢洪道右導(dǎo)墻長期安全，必要對溢洪道右導(dǎo)墻進(jìn)行加固處理。采用化學(xué)灌漿+排水孔（全水頭折減0.5 倍）+1500 kN預(yù)應(yīng)力錨索方案作為右導(dǎo)墻二期導(dǎo)流加固方案。

3.1 化學(xué)灌漿

（1）主要施工工藝流程

壩軸線0+000.00、壩下0+052.00 m 結(jié)構(gòu)縫水泥灌漿封堵→導(dǎo)墻廊道內(nèi)環(huán)向縫切槽、造騎縫孔、埋嘴、封縫→閘室段基面布（鉆）孔、洗孔、封孔→安裝射漿管、回漿管、孔口封閉→灌漿管網(wǎng)連接→壓風(fēng)、壓水檢查→灌區(qū)壓水檢查試驗(yàn)→廊道內(nèi)上游側(cè)化學(xué)灌漿→閘室段基面深孔灌漿→灌后處理→灌漿效果檢查。

（2）壩軸線0+000.00、壩下0+052.00 m 結(jié)構(gòu)縫水泥灌漿

為減少串漿風(fēng)險(xiǎn)，對壩軸線0+000.00、壩下0+052.00 m 結(jié)構(gòu)縫進(jìn)行水泥灌漿封堵處理。

（3）導(dǎo)墻帷幕灌漿廊道內(nèi)環(huán)向縫鑿槽、造騎縫孔、埋嘴、封縫

1）以裂縫為中線，鑿V 型槽，槽寬、深約3 cm；造騎縫孔Φ25 mm，孔深3 cm，孔間距25 cm～30 cm；用堵漏靈砂漿埋設(shè)灌漿嘴，回填V 型槽。每條縫在灌漿嘴安裝完畢后逐一對每孔進(jìn)行登記編號，做好記錄。

2）封縫8 h 后進(jìn)行通風(fēng)檢測。通風(fēng)壓力最高限壓0.4 MPa，壓風(fēng)從一端開始，逐孔進(jìn)行。

（4）閘室底板布（鉆）孔、洗孔

1）布孔、造孔

利用閘室底裂縫檢查孔J1～J9 作為裂縫化學(xué)灌漿孔，為了保證灌漿效果在壩左0+109.30 m、壩左0+111.80 m 各增布3個(gè)灌漿孔，灌漿孔采用地質(zhì)鉆鉆孔，孔徑為φ76。新增化學(xué)灌漿孔參數(shù)見表1。

表1 裂縫化學(xué)灌漿孔（增加）參數(shù)表

2）洗孔

斜孔和深孔的灌漿孔，造孔后用Φ15 mm 鋼管下放到孔底，采用系統(tǒng)水將孔內(nèi)巖粉、懸浮物沖洗干凈。對于裂縫連通性差的鉆孔先采用有壓單孔脈動(dòng)水進(jìn)行裂縫沖洗；連通性強(qiáng)的部位先采用群孔沖洗。

（5）射漿管、回漿管制安及孔口封閉

1）射漿管采用Φ15 mm 鍍鋅管制作灌漿管，下管至距孔底50 cm，射漿管孔口的外露大于30 cm，用球閥連接孔外管網(wǎng)；

2）回漿管采用Φ5 mm～6 mm 的耐壓塑膠管制，外露大于20 cm；

3）用堵漏靈進(jìn)行孔口封閉，在孔口封閉前，預(yù)先放置一根或兩根Φ25 mm 螺紋鋼，要求低于孔口約1 m，以加強(qiáng)混凝土抗裂性能。

（6）灌漿管網(wǎng)性能的測試與驗(yàn)收

通過模擬灌漿壓水試驗(yàn)，對灌區(qū)內(nèi)各孔口的封閉性能全面檢查，合格后進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收。

（7）廊道內(nèi)上游側(cè)化學(xué)灌漿

根據(jù)檢查孔壓水分析推測裂縫A、B 可能與其上游側(cè)的壩軸線0+000.0 結(jié)構(gòu)縫相串通，因此先用粘度相對較大的漿液灌注其上游側(cè)，以形成裂縫封堵，待凝8 小時(shí)后，轉(zhuǎn)到1775.00 m高程閘室底板灌漿。

（8）閘室底板深孔灌漿

1）灌漿壓力及順序：

閘室底板深孔灌漿壓力為0.3 MPa～0.5 MPa，根據(jù)裂縫貫穿情況，灌漿由低到高，由下游側(cè)向上游側(cè)，依次灌注。

2）漿材及配比：材料選中華798 的KH-3 高滲透改性環(huán)氧灌漿材料，配比按材料使用說明的配比及技術(shù)手冊操作。

3）灌漿方法

①灌漿前準(zhǔn)備工作：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，打開所有灌漿嘴。

②灌漿：采用0.01 MPa 穩(wěn)壓慢灌、依序灌漿施工方法，根據(jù)進(jìn)漿量適當(dāng)調(diào)節(jié)灌漿壓力，當(dāng)進(jìn)漿量小于1 L/min 時(shí)，每次升壓0.01 MPa，直到0.5 MPa 的最大上限?；貪{管出純漿時(shí)，扎緊回漿管。每孔純灌時(shí)間大于40 min 或當(dāng)進(jìn)漿量少于0.01 L/min后，可進(jìn)行屏漿，開始進(jìn)行下一孔灌漿施工，以保證灌漿質(zhì)量。施工時(shí)先從第一個(gè)灌漿嘴開始灌注，當(dāng)灌漿時(shí)間沒有達(dá)到規(guī)定時(shí)間而鄰近的灌漿孔串純漿時(shí)，開始對其串漿的灌漿嘴（管）注漿，第一孔視進(jìn)漿量大小，繼續(xù)灌漿直到達(dá)到屏漿標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)?shù)谝粋€(gè)灌漿嘴灌漿達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后，接上第二個(gè)灌漿嘴（此時(shí)，第一個(gè)灌漿嘴處于屏漿狀態(tài)），依此類推，依序進(jìn)行，直至最后一個(gè)灌漿嘴灌漿不進(jìn)漿時(shí)（或少于進(jìn)漿量0.01 L/min）穩(wěn)壓30 min結(jié)束灌漿。

③廊道內(nèi)下游側(cè)化學(xué)灌漿：由于廊道環(huán)向縫與深孔相串，隨著漿液在裂縫中滲透，低水位的灌漿管先出水，再出漿水混合物，直至出純漿后迅速扎緊封孔，等待相鄰的上孔出純漿，依次進(jìn)行封孔，直到頂部出純漿，表明環(huán)向縫已灌好。

④閉漿：當(dāng)最后灌漿孔進(jìn)漿量小于0.01 L/min 時(shí)屏漿30 min結(jié)束灌漿。

3.2 預(yù)應(yīng)力錨索

預(yù)應(yīng)力錨索為1500 kN 壓力分散型錨索，內(nèi)錨固段長9 m，錨索長度L=35 m～65 m，共59 束。

為避開帷幕及排水幕，靠近帷幕廊道附近兩束錨索，向下游偏1.3°，其余錨索均與壩軸線平行；為保證與基礎(chǔ)巖石的有效錨固，所有錨索俯角70°。錨索施工工藝流程為：鑿除導(dǎo)墻表層混凝土—鉆孔—錨索制作及安裝—注漿—澆筑鋪設(shè)墊板一期混凝土—錨墩制作—安裝外錨頭—張拉—二期混凝土封錨。

3.3 排水孔施工

為防止排水孔的堵塞，最后實(shí)施右導(dǎo)墻壩段的排水孔，并對壩基內(nèi)可能堵塞的排水孔進(jìn)行掃孔處理。

經(jīng)對溢洪道右導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)初步研究分析認(rèn)為，導(dǎo)墻基礎(chǔ)面滲流壓力荷載為二期導(dǎo)流時(shí)段影響其側(cè)向抗滑穩(wěn)定的主要不利因素。根據(jù)類似工程經(jīng)驗(yàn)，排水孔對基礎(chǔ)面滲流壓力的消減作用明顯，并可利用右導(dǎo)墻內(nèi)順河向交通廊道布置，實(shí)施難度較小。

基礎(chǔ)面排水孔布置原則：沿順河向交通廊道左側(cè)壁高程方向布置兩排，順河向間距1 m～1.5 m，均布置在相鄰兩根加固預(yù)應(yīng)力錨索的中間位置，排水孔孔徑為φ110 mm，其中：上排孔口距廊道底板高度1.5 m，分別采用上仰角度為2.5°、7.5°的間隔布置形式，入巖深度8 m；下排孔口距廊道底板高度0.5 m，下傾角度為20°，入巖深度3 m。受導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)布置影響，對個(gè)別排水孔位置、孔口距廊道底板高度及上仰角度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

為避免基礎(chǔ)滲水通過排水孔在交通廊道左側(cè)壁發(fā)生漫流，通過Φ80 mmPVC 排水孔孔口裝置及順河向Φ110 mmPVC 匯水管將基礎(chǔ)滲水收集并引流至壩下0+023.00 m 廠房操作廊道排水溝內(nèi)匯入基礎(chǔ)集水井。

4 結(jié)語

對明渠閘室段與右導(dǎo)墻連接的底板位置出現(xiàn)的裂縫的分布及貫通情況進(jìn)行分析，采用化學(xué)灌漿+排水孔（全水頭折減0.5 倍）+1500 kN 預(yù)應(yīng)力錨索方案作為加固方案。對加固方案的施工流程進(jìn)行簡要論述，結(jié)果可為類似工程提供參考。