某水電站引水渠道滲漏處理措施的探討

劉 剛，張建云，趙天來

(華能甘肅水電開發(fā)有限公司,甘肅 蘭州 730060)

1 概 述

1.1 引水渠道情況

西北地區(qū)某水電站引水渠道起點(diǎn)與取水口相連，終點(diǎn)與壓力前池相接。渠道全長(zhǎng)4 735 m，縱坡0.12%，起點(diǎn)高程2 943 m。

引水渠道工程區(qū)域的基礎(chǔ)地層主要為第四系沖洪積漂、卵、礫石及碎石土，沿渠道縱向部分為挖方地基，部分為砂礫石碾壓回填地基，最大填筑高度18 m。

渠道內(nèi)孔尺寸為寬3 m×高3.8 m，每20 m布置1道結(jié)構(gòu)縫，邊墻和底板為C25鋼筋混凝土，厚40 cm，混凝土抗?jié)B等級(jí)W4，抗凍等級(jí)F200。電站年平均氣溫9.3 ℃，極端最低氣溫零下30 ℃。

1.2 渠道滲漏情況

引水渠道投運(yùn)后，出現(xiàn)多處渠段混凝土裂縫滲水，局部存在基礎(chǔ)沉降問題。渠道基礎(chǔ)局部不均勻沉降一般分布在填方區(qū)或挖填過渡區(qū)。

經(jīng)對(duì)引水渠道裂縫普查，共發(fā)現(xiàn)裂縫170余條，絕大部分為側(cè)墻豎向裂縫，底板裂縫較少。裂縫分布特征為：較多集中在每段渠道兩側(cè)1/3處，且左右邊墻成對(duì)稱分布；裂縫一般從側(cè)墻八字腳處向上延伸，表現(xiàn)形式為“上寬下窄”，個(gè)別裂縫由側(cè)墻向下延伸至底板，左右連通；其中裂縫寬度在3 mm以內(nèi)的有150條，裂縫寬度在3～5 mm間的有4條，裂縫寬度在5 mm以上的有19條。

2 滲漏成因分析

2.1 渠道混凝土裂縫特征分析

引水渠道混凝土開裂及變形主要發(fā)生在碾壓填方地基段，尤其是碾壓填方地基與挖方地基的過渡段。一方面基礎(chǔ)不均勻沉降導(dǎo)致渠道混凝土受力不均，產(chǎn)生較大的縱向拉應(yīng)力，局部受拉開裂，產(chǎn)生滲漏。另一方面，滲漏水會(huì)加速渠道地基土的濕陷、破壞，引起更大的地基不均勻沉降，使渠道混凝土裂縫加寬或產(chǎn)生新的裂縫。

(1)當(dāng)渠道節(jié)段部分位于挖方地基段，部分位于填方地基段時(shí)，渠道節(jié)段類似于懸臂結(jié)構(gòu)，位于填方地基渠段的地基沉降變形大于挖方地基渠段。經(jīng)驗(yàn)算，當(dāng)懸臂段長(zhǎng)度超過7 m時(shí)，渠道邊墻混凝土頂部將首先開裂，并沿邊墻向下部擴(kuò)展；這與現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)較多裂縫位于渠道節(jié)段中間約1/3范圍內(nèi)，以及裂縫由邊墻延伸至頂部的分布特征相符。

(2)當(dāng)渠道節(jié)段兩端位于挖方地基段，中間部分位于填方地基段時(shí)，渠道節(jié)段類似于簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)，中間填方地基段沉降變形大于兩端挖方地基段。經(jīng)驗(yàn)算，當(dāng)簡(jiǎn)支段長(zhǎng)度超過18 m時(shí)，渠道底板跨中底部混凝土將首先開裂，并逐步貫穿底板，沿邊墻向上擴(kuò)展；這與現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)少量裂縫位于渠道節(jié)段中部，由邊墻向下延伸至底板并貫穿底板的分布特征相符。

(3)對(duì)于全部位于填方段的渠道節(jié)段，如果地基碾壓不均勻，或局部出現(xiàn)滲漏水，致使填方地基出現(xiàn)較大的不均勻沉降，也可使渠道混凝土產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，導(dǎo)致豎向開裂。

2.2 裂縫原因分析

造成引水渠道產(chǎn)生裂縫滲水和基礎(chǔ)不均勻沉降的主要原因有以下幾點(diǎn)：

(1)施工質(zhì)量問題，包括渠道基礎(chǔ)高回填區(qū)碾壓質(zhì)量、渠道結(jié)構(gòu)縫止水安裝質(zhì)量等。

(2)設(shè)計(jì)布置問題，包括渠段分段分縫較長(zhǎng)、未考慮基礎(chǔ)挖填方過渡區(qū)設(shè)置分段、渠道基礎(chǔ)未設(shè)置防滲反濾構(gòu)造和引排設(shè)施等。

(3)地質(zhì)問題。渠道基礎(chǔ)碎石土中細(xì)顆粒有濕陷性，渠道滲漏水會(huì)加速填方地基土的濕陷，引起地基不均勻沉降，進(jìn)而造成渠道裂縫加寬或產(chǎn)生新的裂縫。

(4)引水渠道地處高寒高海拔地區(qū)，溫差變化大，受混凝土收縮、溫度變化影響，渠道側(cè)墻混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫，引起渠道滲漏。

3 滲漏防治措施

3.1 前期裂縫處理情況

前期混凝土裂縫處理的主要措施是在渠道內(nèi)側(cè)裂縫表面采用柔性防滲材料進(jìn)行防滲，或?qū)α芽p迎水面進(jìn)行嵌縫填塞。

一是對(duì)縫寬較小的裂縫采取聚氯乙烯膠泥或水溶性聚氨酯泡沫填縫劑進(jìn)行填補(bǔ)。

二是對(duì)縫寬較大的裂縫采取騎縫鑿“V”型槽，分層填補(bǔ)預(yù)縮砂漿，表面涂刷防滲涂料，也有采取雙組分聚硫密封膠封閉縫面。

三是對(duì)部分裂縫進(jìn)行化學(xué)灌漿，漿材主要為油性聚氨酯，化灌完成后，在裂縫表面布設(shè)三油兩布。

從處理后渠道運(yùn)行情況看，部分基礎(chǔ)有持續(xù)變形的，存在反復(fù)處理反復(fù)滲漏的現(xiàn)象；化灌處理效果較差，后期運(yùn)行滲水現(xiàn)象明顯。

3.2 綜合處理措施

(1)渠道的滲漏和局部沉降是綜合因素相互作用影響造成，由于前期局部沉降問題沒有徹底解決，渠道防滲漏效果不穩(wěn)定。后期綜合處理措施原則是：對(duì)渠道局部沉降部位加固處理，同時(shí)對(duì)渠道裂縫分類進(jìn)行防滲處理。局部沉降處理方案主要利用旋噴樁對(duì)高填方區(qū)沉降渠道結(jié)構(gòu)起支撐作用，同時(shí)輔助灌漿對(duì)淺層基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)，對(duì)建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行加固，提升基礎(chǔ)承載力，減少渠道變形。

(2)渠道裂縫處理主要采取對(duì)裂縫迎水面堵漏封閉為主、外側(cè)引排為輔以及加強(qiáng)觀測(cè)檢查的原則。

一是對(duì)渠道側(cè)墻裂縫進(jìn)行分類編號(hào)，對(duì)縫寬較小的裂縫采取防滲涂料、填縫劑進(jìn)行填補(bǔ)，對(duì)縫寬較大的裂縫采取鑿槽，填補(bǔ)混凝土處理(見表1)。

表1 裂縫分類處理措施

二是將滲漏水有組織引排至遠(yuǎn)離邊坡處，減少對(duì)渠道基礎(chǔ)的滲透破壞。

三是安排專人定時(shí)巡查渠道裂縫變化，發(fā)現(xiàn)滲漏及時(shí)處理。

3.3 處理效果

渠道局部沉降處理是在渠道運(yùn)行期間完成的，對(duì)渠道滲漏部位從外側(cè)進(jìn)行臨時(shí)封堵，后續(xù)利用檢修期在渠道內(nèi)側(cè)進(jìn)行防滲漏封堵裂縫；特別是鑿槽填補(bǔ)混凝土的縫面處理效果較好。目前引水渠道運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到治理效果。

3.4 渠道后續(xù)運(yùn)行措施

運(yùn)行期間加強(qiáng)對(duì)渠道的巡視，重點(diǎn)觀察渠道側(cè)墻和底板是否有滲漏、渠道兩側(cè)覆蓋的土體是否有裂縫等，對(duì)渠道重點(diǎn)段定期沉降觀測(cè)。

運(yùn)行期間如發(fā)現(xiàn)較小滲漏點(diǎn)應(yīng)及時(shí)封閉處理或引排；發(fā)現(xiàn)較大滲漏應(yīng)分析原因，及時(shí)停運(yùn)處理。同時(shí)，可以利用電站冬季檢修期間對(duì)渠道滲漏部位進(jìn)行檢查維護(hù)。

4 結(jié) 語

混凝土裂縫滲漏是水工建筑物普遍存在的缺陷，裂縫不僅降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會(huì)引起鋼筋銹蝕、混凝土碳化，降低建筑物耐久性。因此，要根據(jù)裂縫滲漏不同狀況，采取合理的方法措施處理達(dá)到防治效果。

(1)渠道滲漏原因多樣，摸清裂縫產(chǎn)生的成因，分清主次順序，進(jìn)行針對(duì)性綜合處理。既要對(duì)渠道局部沉降對(duì)癥下藥進(jìn)行加固處理，也要考慮采取防滲封堵和及時(shí)引排等措施進(jìn)行裂縫防治，才能保證建筑物的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)渠道運(yùn)行期間要重點(diǎn)加強(qiáng)滲漏的檢查巡視，定期沉降觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)滲漏及時(shí)維護(hù)處理，達(dá)到減少渠道滲漏、安全運(yùn)行的效果。