街面混凝土面板堆石壩左岸面板區(qū)缺陷處理

羅遠林

（福建水口發(fā)電集團有限公司，福建 福州，350004）

1 工程概述

街面水電站位于福建省三明市尤溪縣西南部閩江流域中游右岸的一級支流尤溪上游均溪支流上，為尤溪流域開發(fā)的第一級龍頭水電站，距下游尤溪縣城約55 km。街面水電站屬一等大（1）型工程，樞紐主要建筑物的設(shè)計和校核洪水重現(xiàn)期分別為500年和10 000年。工程以發(fā)電為主，電站右岸地下廠房裝機2 臺，總裝機容量300 MW。樞紐攔河壩為混凝土面板堆石壩，壩頂高程294.50 m，最大壩高126 m，壩頂全長500.5 m。街面水電站于2002年12月開工，2007年2月下閘蓄水。

混凝土面板堆石壩由上至下依次為面板區(qū)、墊層區(qū)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)和次堆石區(qū)。大壩面板共分44 塊，其中25 塊寬12 m、19 塊寬6 m，頂部高程290.20 m，底部高程169.44 m。面板頂部最小厚度0.30 m，底部最大厚度0.68 m。面板采用單層雙向配筋，以高程255.00 m為分界線，分兩期進行施工，在周邊縫及面板伸縮縫附近面板內(nèi)布置加強、防裂鋼筋。大壩趾板全長569.686 m，基礎(chǔ)開挖最低高程168.50 m?；A(chǔ)巖石主要為含砂泥巖、砂巖、重結(jié)晶堅硬泥巖。趾板設(shè)計型式為趾板面等高線垂直于趾板基準線的平趾板，高程220.00 m 以下趾板寬度8 m、厚度0.8 m，其余部位趾板寬度4.5 m、相應(yīng)厚度0.6 m。趾板頂部按單層雙向配筋，縱橫向配筋率均為0.5%，保護層厚度為100 mm。趾板上設(shè)置水泥砂漿錨桿，錨筋采用φ28、長度6 m，深入基巖5 m，間排距1.125 m×1.25 m，梅花形布置。

2 缺陷檢查和分析

2.1 水下檢查情況

2019年12月對街面大壩進行水下檢查，潛水員沿周邊縫一側(cè)下潛，通過水下目視及噴墨方式檢查周邊縫周圍混凝土及止水結(jié)構(gòu)完好情況，發(fā)現(xiàn)大壩左L11 面板（264.00 m 高程）與溢洪道右導墻（趾板延伸段）連接部位有一處明顯滲漏缺陷，墨汁示蹤表明該處存在明顯滲漏，墨汁吸入速度快，具有一定的吸附力。

2.2 監(jiān)測資料分析

街面水電站上游水位基本保持在270.00～288.90 m，大壩總滲漏量不大，呈現(xiàn)一定的年周期變化，并隨著庫水位上升，滲漏量增加。同時，受大壩庫區(qū)降雨量的影響，降雨后滲漏量明顯增加。大壩總滲漏量實測最大值為40.32 L/s（前期有降雨），多年平均值為12.7 L/s。左岸周邊縫J10 三向測縫計（位于壩左0+097 m、255.00 m高程，缺陷下方測點）開合度和平面剪切發(fā)生不同程度的趨勢性變形，接縫趨向閉合，面板趨向坡下變形，且量值較大。2017年，左岸周邊縫J11（位于壩左0+110 m、275.00 m高程，缺陷上方測點）測值發(fā)生突變，但各方向量值較小。

缺陷部位滲漏明顯且有較大吸附力，無法得知面板后是否存在空腔、滲漏通道及其他缺陷，且缺陷部位存疑。根據(jù)設(shè)計施工資料，缺陷位置為導墻基礎(chǔ)與面板結(jié)合部位，該處混凝土厚度約2～5 m，破壞位置敏感，需進一步檢查是否存在內(nèi)部破壞。考慮到水下修補時周圍浮泥、雜物較多，修補質(zhì)量難以保證，經(jīng)分析研究，認為有必要降低水庫水位，干地查明缺陷情況。

2.3 干地檢查情況

庫水位降至高程263.70 m（低于缺陷處高程約30 cm），對缺陷進行檢查，結(jié)果如下：該缺陷表面混凝土局部破損，破損位于大壩左L11面板與溢洪道引水渠段右導墻趾墻連接的“H”形接縫側(cè)，高程約264.00 m。該缺陷開口處為趾墻的一條水平施工層面縫?；炷疗茡p處表面開口尺寸寬約12 cm、最大高約6 cm，旁側(cè)“H”形縫面層弧形三復合橡膠蓋片已塌陷，如圖1所示。

圖1 大壩左岸面板區(qū)（264.00 m高程）缺陷Fig.1 The defect in slab area on left bank of dam

為進一步查明缺陷情況，揭開“H”形縫表面止水蓋片并局部開挖，發(fā)現(xiàn)與趾板底部連接的“F”形止水銅片存在局部破損，破損處尺寸長約40 cm、寬約8 cm，見圖2。

圖2 止水銅片破損缺口Fig.2 The damage of copper water stopper

透過孔洞可見面板下部存在空腔，見圖3。初步測得空腔豎向高度約180 cm、橫向?qū)挾燃s80 cm、洞底上下游方向約40 cm，空腔底部僅見粒徑約2～3 cm的礫石，未見細顆粒骨料。

圖3 面板后空腔Fig.3 The cavity behind face slab

3 缺陷處理措施

綜合考慮施工便利性及材料供應(yīng)情況，采用SR填充材料代替GB填充材料，基于原壩體止水設(shè)計結(jié)構(gòu)進行修復，修復方案如下：

（1）用風鎬或電鎬在“H”形縫趾墻側(cè)鑿開一個工作面，工作面開口尺寸為1.0 m×1.0 m，以滿足作業(yè)需求。

（2）趾墻側(cè)工作面鑿開后，量測舊F 型止水銅片破口段留在面板上的尺寸，確保工作面滿足新舊止水銅片氣焊搭接長度不小于40 mm。

（3）修整“V”形口上已老化或破損的止水設(shè)施，鏟除粘結(jié)在基面上的柔性填料；鑿除破口兩側(cè)松動或已老化的混凝土面層，以便后期新舊混凝土粘結(jié)牢固；清除左L11 面板背部的松散混凝土，用高壓水沖洗干凈；切除面板側(cè)局部銹蝕及裸露鋼筋，清除面板背部空腔內(nèi)的松散骨料。

（4）在面板背部空腔區(qū)頂部預(yù)埋1 個注漿排氣孔和1 個注漿孔，孔徑均不小于50 mm，如圖4所示。

圖4 “H”形結(jié)構(gòu)縫修復工作面及面板背部空腔示意圖Fig. 4 The repair working face of H-shaped structural joint and the cavity behind face slab

（5）待上述準備工作結(jié)束后，按混凝土面板“H”形結(jié)構(gòu)縫止水結(jié)構(gòu)進行修復（見圖5），先用砂子對面板背部空腔進行回填，恢復面板背部的墊層料區(qū)。

圖5 混凝土面板結(jié)構(gòu)縫止水結(jié)構(gòu)修補示意圖Fig. 5 The structure of water stop at the structural joint on concrete face slab

（6）填充破口下部分空腔，填充材料選用C10一級配混凝土。為了保證混凝土流動性，采用坍落度在180 mm 以上的混凝土?；炷翉钠瓶谔幹苯尤雮}，入倉時同步進行振搗作業(yè)，直至充滿破口以下空腔，同時在止水銅片連接位置預(yù)留焊接操作空間。

（7）止水銅片安裝。本次缺陷修復依照DL/T 5115-2008《混凝土面板堆石壩接縫止水技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，在止水銅片焊接前，用砂漿墊好銅止水下部原橡膠墊片；采用結(jié)構(gòu)膠對止水銅片與橡膠墊片之間的空隙邊緣進行封閉，防止砂漿灌入；采用單面雙層焊接焊縫，并將與止水帶形狀相同、寬度不小于60 mm的貼片，采用黃銅焊條對稱氣焊焊接在接縫兩側(cè)的止水帶上。

（8）將止水銅片搭接焊接牢固后，按結(jié)構(gòu)縫要求布置銅片下部瀝青砂、平板塑料片等結(jié)構(gòu)，待銅片牛鼻子內(nèi)的φ25PVC 棒與聚氨酯充填完成，再安裝瀝青杉板。

（9）止水銅片布置好后，補焊面板被切割鋼筋采用雙面焊接的方法焊接同級別鋼筋（焊接長度大于5d，d為鋼筋直徑），恢復受力鋼筋功效。用高強無收縮灌漿料按原型式回填澆筑C30混凝土，將止水銅片完全包裹在面板混凝土中，注意面板頂部“V”形口尺寸需滿足要求。

（10）填充銅片破口上部分空腔，該部分無法直接通過破口入倉填充材料，改為灌注325普通硅酸鹽水泥，通過面板背部空腔區(qū)頂部預(yù)埋的1個注漿孔進行灌注。灌注漿液水灰比為初期2∶1、中期1.5∶1、后期1∶1，灌漿壓力為自流→0.2 MPa→0.4 MPa，共灌注水泥約650 kg。同時，施工時為防止?jié){液擠入銅鼻子內(nèi)導致銅止水失效，對銅止水保留段進行保護（上、下兩斷口均需保護）。灌注結(jié)束后，注漿孔和注漿排氣孔均采用環(huán)氧砂漿封閉，表面再用柔性止水填料和止水蓋片封閉。

（11）左側(cè)趾墻挖除部分混凝土修復。為使新舊混凝土粘結(jié)更牢固，在止水設(shè)施銅片修補完成后，采用化學植筋的方式在舊混凝土中植入φ10@150的鋼筋，分上、中、下三層布設(shè)，植筋后的混凝土界面需清洗潔凈。重新放置原接縫中拆除的瀝青松木板，采用微膨脹混凝土（C30 及以上高強混凝土）按原型式澆筑，澆筑混凝土用量約800 kg。

（12）縫面處理與表面止水修復。導墻趾板工作面破口修復后，進行表面止水修復。在結(jié)構(gòu)縫“V”形槽底部放置φ50 mmPVC棒，固定厚度10 mm的SKB4-300-10波形（具有四波）橡膠止水帶，所需長度約1.6 m。新舊波形天然橡膠止水帶采用熱熔硫化連接，表面新舊復合橡膠板搭接處打磨后用粘接劑粘接，搭接長度約50 cm。最后在縫周邊混凝土表面涂刷粘接劑，表面干燥后用不銹鋼扁鐵和膨脹螺栓將復合橡膠板緊壓在混凝土面上。縫面處理修復時，考慮材料供應(yīng)情況，采用SR填充材料替代原縫面結(jié)構(gòu)中的GB填充材料。

（13）挖除高程264.00 m 平臺原趾墻水平施工縫處部分混凝土，并進行植筋；清洗混凝土界面后，采用高強無收縮灌漿料按原型式回填澆筑C30 混凝土；施工縫面重新刻槽，填充GB 柔性填料，覆蓋GB 三復合橡膠板，并用不銹鋼扁鐵及膨脹螺栓將復合橡膠板緊壓在混凝土面上。

4 結(jié)語

工程運行以來，與同類工程相比，街面大壩滲漏量并不大。高程264.00 m面板區(qū)缺陷處理后，經(jīng)過一段時間的運行，在相同低水位運行工況下，滲漏量從5.64 L/s 降低至約1 L/s，處理效果明顯。結(jié)果表明處理方案選用適當，處理過程中施工工藝流程、面板空腔回填、縫間止水修復等方面滿足要求，為同類工程維護處理提供了經(jīng)驗借鑒。

由于庫水位回蓄所需時間較長，目前水位尚未回蓄至正常蓄水位，對壩體滲漏情況仍需保持關(guān)注。同時，應(yīng)加強大壩安全監(jiān)測和巡視檢查工作，留意異常情況。大壩面板長期處于水下運行，其結(jié)構(gòu)安全直接關(guān)乎大壩整體滲流穩(wěn)定。定期對面板接縫、應(yīng)力等壩體內(nèi)部監(jiān)測結(jié)果進行分析，并在一定時間內(nèi)對面板進行水下檢查及裂縫調(diào)查，是掌握面板運行情況的重要手段。還應(yīng)結(jié)合壩體表面變形、壩后量水堰滲漏量等同期監(jiān)測數(shù)據(jù)，綜合氣溫、水位、降雨等環(huán)境量因素，對觀測資料進行對比分析，及時掌握大壩工作性態(tài)。