□劉安元(貴州華水建設項目管理有限公司)□潘國發 □羅 海(貴陽市水利水電勘測設計研究院)
水工建筑物裂縫是水工建筑物的主要病害之一。裂縫不僅會危及到水工建筑物的整體性和穩定性,而且會產生大量的滲漏,使其他建筑物的安全受到威脅,還會引起其他病害的發生與發展,構成了對建筑物安全運行的潛在威脅。針對工程的不同滲漏情況,經常通過調查、檢測等進行滲漏原因分析,結合工程特點,選擇合適的修補處理方法,解決滲漏問題。
防滲處理的一般原則是∶找出水工建筑物滲漏的部位,在其上游側進行封堵,在下游側布置排水設施排水。即在水工建筑物內部將滲水通道封閉,從根本上解決產生滲漏的原因;如無法或有效地對滲水通道進行封堵時,可采用表面嵌填、涂刷等方法作為輔助手段對建筑物表面進行防滲處理。
滲漏現象出現后,首先我們應進行滲漏原因分析,實際上就是分析混凝土結構中存在的貫通缺損的成因,包括變形縫和裂縫的滲漏成因分析。
變形縫是施工預留的伸縮縫、沉降縫和抗震縫的總稱。變形縫尺寸設計不全理,施工過程中止水帶位置偏離,止水帶周圍密封不嚴實,止水材料年久老化腐爛等均可造成變形縫滲漏。
裂縫是水工建筑物在運行過程中因為荷載或混凝土結構設計等方面的原因形成裂縫造成水工建筑物滲漏。
在市場上各種防滲堵漏的材料多種多樣,如何選擇質量好、性能穩定、價格適中的產品,在設計及施工中顯得非常重要。實踐證明,在緊急堵漏中采用堵漏王、在灌漿中采用堵水靈、在抗滲補強中采用防水寶等,其效果是相當不錯的。
滲漏處理是為了保證水工建筑物能正常蓄水工作,發揮其應有的功能,同時消除滲漏給水利工程建筑物帶來的危害,增強建筑物的安全性,最終達到其安全正常運行的目的。在認真分析滲漏產生原因的基礎上,應遵循“堵”、“排”結合的原則,經多方案比較后,確定了最后的處理方案,下面分別敘述。
當裂縫滲漏處的滲水水壓較小時,一般采用直接堵塞法,即沿裂縫剔成八字形邊坡溝槽,清洗干凈后用搓成條形的水泥膠漿迅速填入溝槽中,并擠壓密實,使之與槽壁緊密結合。在堵塞完畢之后檢查其是否仍存在滲漏,如沒有,則用素灰和砂漿把溝槽掃成毛面,并在其達到一定強度后,再做好防水層工作。
鑿除蜂窩混凝土至密實處,清理清潔,找出主要滲漏點,將細鋼管打入滲水口,將滲水導出,然后用水玻璃速凝砂漿封住,上口澆筑小石子膨脹混凝土,人工搗固密實后用砂漿封住。
對混凝土結構縫止水片滲漏的處理一般的修補材料采用柔性材料,采用堵排相結合的方法進行處理。
水工建筑物基礎防滲處理的主要措施是帷幕灌漿,用以提高其不透水性、強度和完整性。對斷層破碎帶等不良地質構造,一般采用水泥或化學材料灌漿、混凝土塞、混凝土防滲墻、防滲鋪蓋等。
開陽縣臺子田水庫坐落于貴陽市開陽縣龍崗鎮城西15 km,所在流域為杠寨河,杠寨河屬于長江流域烏江水系清水河一小支流,平均海拔高程為1345.0m左右。水庫壩址以上流域面積2.0 km2,水庫正常蓄水位1343.70 m,總庫容124.4萬m3。工程主要解決金山村8個村民組共計15000余人及3000頭牲畜的飲水問題。同時兼有高寨、龍崗5個村26個村民組共42.33hm2的農田灌溉。水庫樞紐包括大壩、溢洪道及放水涵洞等建筑物。工程為?。?)型水庫,工程等別為Ⅳ等,大壩、溢洪道等主要建筑物為4級,其它臨時建筑物為5級,設計標準為30-50年。
該水庫始建于1975年冬,在開陽縣農田水利局組織下,當地群眾參與,歷經8年時間,時建時停,于1983年年底建成。樞紐包括大壩、溢洪道及放水設施等,大壩為均質土壩,壩軸線長350m,頂寬4m;上游壩坡1∶2.2,下游設有馬道,馬道寬3m,馬道高程1339.5m,馬道以上坡比1:2.1,馬道以下平均坡比1∶7.1。溢洪道布置于大壩左段,總長158.3m。寬頂堰溢流,設2孔,單孔凈寬3.7m。放水涵洞為漿砌石無壓拱涵,長70m,斷面1.2m×1.2m。進口原雙向轉動閘門已壞,現采用出口的球形閥門放水。
壩腳排水棱體周圍有一系列滲漏點,形成滲漏帶S2(高程1328.4m),流量約為0.5L/s。該滲漏帶正好處在二疊系吳家坪組(P2 w),巖性從泥頁巖到灰巖互層,巖性變化,層間有裂縫出現,致使庫水從巖石裂縫中滲出,因此壩基處存在S2滲漏。壩下游距壩腳80m處有一泉點S3出露,S3具承壓性,為上升泉,流量為3 L/s。該泉點位置(高程1328.3 m)明顯低于庫水位(1338.2 m),又處在右肩分水嶺最低位置,因此,S3同樣為壩基滲漏。溢洪道底板距溢洪道進口62.7m處有一泉流S1滲出,該泉流具承壓性,為上升泉,流量為2L/s。出水點位置(1330.5m)明顯低于庫水位(1338.2m)。在工作過程中,2月12日,由于天氣下雨,庫水位有所上升,S1流量增大,2月13日早上,S1約為2L/s。現場查明,該出水點為壩體或壩肩滲漏。
水庫壩基附近存在較為嚴重的滲漏,壩基滲漏帶是由于建壩時接觸帶的清基處理不好而造成,S1、S3是由局部巖溶發育形成的滲漏通道;壩體S4、S5滲漏帶是由于填筑材料較差的條件下產生滲漏的。由于在庫內并沒有發現明顯漏水的集中進水點,結合鉆探資料表明庫水是從庫內通過裂隙及接觸帶位置以分散形式進水,最后在壩下游集中滲漏。
大壩防滲設計考慮兩方案比選:方案1:對壩體進行劈裂及充填灌漿,對壩基及兩壩肩進行帷幕灌漿處理;方案2:對壩體鋪筑土工膜,對壩基及兩壩肩進行帷幕灌漿處理。因水庫主要解決金山村8個村民組共計15000余人及3000頭牲畜的飲水問題,不允許放空水庫進行上游土工膜施工,且壩軸線較長,不宜進行圍堰施工??紤]到該工程以上特點,以及壩體和壩基接觸帶的滲漏問題,本次防滲設計在治理方案上采取方案1,即對壩基接觸帶的滲漏采取帷幕灌漿處理,對壩體采取劈裂灌漿及充填灌漿處理方式。
對壩體進行劈裂及充填灌漿,對壩基及兩壩肩進行帷幕灌漿處理后,經過近3年運行觀察,發現原浸潤帶及集中漏水點已全部消失,通過排水槽體的滲漏水量也顯著減小。水庫正常蓄水后,保證了其人畜飲水及灌溉功能,為當地經濟發展與社會穩定做出了應有的貢獻。
水工建筑物種類繁多、結構特殊,滲漏原因千差萬別。要想處理好各種水工建筑物滲漏,正確分析滲漏原因是前提,做好方案設計和過程控制是關鍵,并在施工過程中加強質量管理,嚴格施工工藝,最大限度地控制滲漏的出現。因此防滲加固工程便成了水工建筑施工中不可忽視的部分。