大興水電站廠房和尾水下游墻灌漿處理

何培瑛

（湖南省水利水電勘測設計研究總院 長沙市 410007）

1 工程簡介

大興水電站（又稱周田水電站）位于曲江縣周田鎮涯婆石村附近，地處韶關市湞江雞龍水電站至灣頭水電站之間的河段，是湞江梯級規劃中的第8 個梯級，壩址距韶關市25 km，大興水電站工程是一座以發電為主，兼顧航運、防洪、灌溉等綜合利用的低水頭徑流式水電樞紐程。

電站壩址以上集雨面積為4 742 km2，多年平均流量為121.6 m3/s，選定的正常水位為72.00 m，相應庫容為720 萬m3，電站裝機容量12 MW，多年平均發電量3 508.8 萬kW·h。

據現場檢測，大興水電站廠房1#～3#機閘墩每墩均存在兩條橫向裂縫，其中1#機底板一條裂縫跟閘墩裂縫連通，裂縫寬度范圍有（0.3～2）mm，結合以前的相關資料分析，機組基礎在原施工時由于多種原因存在塊石填坑不夠密實，部分溶坑、溶槽處理不到位的情況，從而造成基礎穩定性不夠，需對基礎進行水泥填充灌漿處理。針對上述情況，需先對廠房1#～3#機進行基礎水泥填充灌漿處理，然后對裂縫按高程由低至高采用鉆斜孔和騎縫孔相結合的處理方法進行環氧樹脂化學灌漿修補處理。尾水下游墻（安裝場層和水輪機層）存在滲漏現象，經多方研究決定，決定采用聚氨酯灌漿材料進行灌漿處理。

2 灌漿施工

2.1 灌漿材料

2.1.1 環氧樹脂灌漿材料

環氧灌漿料作為一種化學灌漿材料，在工程中的應用取得了良好的效果。其粘度低，可灌性好，抗壓強度高達40 MPa 以上，同混凝土的粘結強度高，一般都大于混凝土本身的抗拉強度，并且有親水性，對潮濕面的親和力好，其主要性能指標見表1。

2.1.2 聚氨酯灌漿材料

聚氨酯漿液是一種防滲能力較強, 固結強度較高的化學灌漿材料。水溶性聚氨酯是聚氨酯類漿液系列中的一個品種，它也具有聚氨酯類漿液系列的各種性能，我們所選擇配制的水溶性聚氨酯，更具有其本身的特性，水既是該漿液的稀釋劑，也是固化劑。該漿液遇水后先分散、乳化，進而固化聚合。當漿液與少量水混合時，固化成棕色彈性體；與大量水混合時，即得一彈性凝膠體。因此，只要將配好的漿液灌入有滲漏水的部位，它肯定會固化，進而達到止水目的。此外，本漿液還具有“以水止水”的特性，一旦處理好的裂縫又進一步拉開時，漿液凝膠體會利用滲漏進來的水使自己體積膨脹進而恢復止水功能，該漿液這一特性是由其特殊的分子結構與化學特性所賦予的。漿液的主要性能指標見表2。

表1 環氧漿材主要性能指標

表2 水溶性聚氨酯漿液主要性能指標

2.2 廠房灌漿處理

2.2.1 機組底板基礎水泥填充灌漿

2.2.1.1 布 孔

對每臺機組底板布設4 排鉆孔，孔距2m 左右,結合現場施工條件，具體孔位布置見水泥灌漿平面布置圖1。

圖1 1#～3#機底板水泥灌漿鉆孔平面示意圖

2.2.1.2 鉆 孔

采用金剛石鉆頭鉆進，鉆進孔深以鉆穿混凝土并鉆進基巖20 cm 為結束標準。

2.2.1.3 鉆孔沖洗、裂隙沖洗和壓水試驗

（1）灌漿孔在灌漿前進行鉆孔沖洗，孔內沉積厚度不超過20 cm；

（2）按單點法對先行試驗孔進行壓水試驗，檢查鉆孔的透水率。

2.2.1.4 灌 漿

采用全孔一次循環灌漿法，灌漿壓力以0.5 MPa為限，水灰比為3∶1，1∶1，0.8∶1 和0.6∶1 四級，進漿量不大于1 L/min，繼續灌漿30 min，或者臨孔出漿即結束該孔灌漿。

2.2.1.5 灌漿質量檢查

灌漿質量檢查以壓水試驗為主，按5%比例抽取，透水率不超過10 Lu。

2.2.2 裂縫化學灌漿

裂縫處理原則必須滿足補強技術要求，對廠房裂縫采取表面騎縫灌漿和內部鉆孔灌漿相結合處理方法來消除裂縫對廠房的危害。其具體工藝流程如下：

布設灌漿盒和灌漿孔→鑿縫鉆孔→沖洗與檢查→埋灌漿管灌漿盒→封縫待凝→配漿灌漿。

2.2.2.1 布設灌漿盒及灌漿孔

對廠房裂縫采用表面騎縫灌漿和內部鉆孔灌漿相結合處理方法進行灌漿處理。具體布設如下：

根據裂縫表面張開度，在三條裂縫上下游表面較寬處布設灌漿盒，原則上每1.6m 左右布設一個灌漿盒。

在裂縫兩側均布設淺、深兩排灌漿孔。淺孔孔間距1.6 m 且沿裂縫交錯布設，深孔孔間距也為1.6 m且沿裂縫交錯布設，淺孔和深孔之間間距為0.8 m。

灌漿盒與灌漿孔的布置見圖2。

2.2.2.2 鑿縫鉆孔

沿裂縫鑿一條寬、深約（2～3）cm 的“V”型槽（預留灌漿盒的部位不作處理），再用鋼絲刷將混凝土表面的灰塵、浮渣及松散層仔細清除，并清洗干凈。

用鉆頭鉆徑為Φ42 的電鉆鉆孔，淺孔鉆進角度為45°，淺孔孔口離裂縫距離為0.4 m，孔深均為0.6 m；深孔鉆進角度為60°，深孔孔口離裂縫距離為0.5 m，孔深均為1.1 m。鉆孔示意圖詳見圖2。

2.2.2.3 沖洗與檢查

鉆孔結束后，用高壓風水將鉆孔及“U”形槽沖洗干凈，吹凈孔內（槽內）粉末，確保進漿孔、回漿孔穿過裂縫縫面。在確定裂縫縫面通暢之后，用高壓風將縫內積水沖干。圖3 為裂縫鉆孔示意圖。2.2.2.4 埋灌漿管和灌漿盒

圖2 灌漿盒與灌漿孔布設示意圖

圖3 裂縫鉆孔示意圖

鉆孔結束后，用風水輪換將鉆孔及鉆孔周圍吹洗干凈，涂上環氧基液，然后將進漿管和排氣管一并用環氧砂漿封牢。將預留埋設灌漿盒處裂縫的混凝土表面清洗干凈, 再用環氧砂漿將灌漿盒貼牢。

2.2.2.5 封縫待凝

用風水輪換將裂縫吹洗干凈，然后用環氧砂漿將裂縫封堵, 確保灌漿時漿液不外漏。

2.2.2.6 配漿灌漿

待進行環氧砂漿固化超過24 h 后，在施工現場配置漿液，用灌漿泵按自下而上原則逐孔逐盒進行灌漿，灌漿壓力一般不超過0.3 MPa。

2.3 尾水下游墻灌漿處理

尾水下游墻（安裝場層和水輪機層）存在滲漏現象，決定采用聚氨酯灌漿材料進行灌漿堵漏處理。

灌漿工藝流程為： 鑿縫→鉆孔→埋灌漿管→封縫→灌漿。

①鑿縫：沿裂縫走向鑿一條寬、深均約2 cm 的“V”型槽 ，再用鋼絲刷將混凝土表面的灰塵、浮渣及松散層仔細清除，并清洗干凈。

②鉆孔：用Φ10 鉆頭的電錘在滲水處垂直鉆進15 cm，再用清水及壓縮空氣將孔內及周邊混凝土沖洗干凈。

③埋灌漿管： 將長約10 cm 的Φ8 膠管埋進孔內約5 cm 深，將孔內滲水引出后用快速封堵材料將膠管同周邊混凝土封牢。

④封縫： 將清洗干凈的“V”型槽快速封堵材料封牢即可。

⑤灌漿：待快速封堵材料固化到一定強度后，用灌漿泵逐孔進行灌漿，灌漿壓力控制在0.3 MPa 以下。

2.4 施工過程中的特殊情況處理

（1）在灌漿過程中，灌注某一裂縫中的某個孔時，灌入量超過吸漿量估算值（按設計面積×裂縫估算寬度）的1.5 倍時，并且相鄰孔不排出水或漿時，則進行閉漿待凝，待凝時間根據配漿時間、配方確定地二次灌注時間，第二次灌注在漿材凝固前進行。

（2）灌漿過程中如果吸漿量大，且長時間內不能減少，超出受灌范圍，則采取降低灌漿壓力，縮短漿液凝固時間、增大漿液粘度、使用間歇灌漿或定量灌漿等方法處理。

（3）灌漿過程中，如漿液溫升過高（化學漿材超過35℃），出現暴聚征兆，立即調換新漿，待沖洗設備和管路后，再繼續灌漿的施工措施。

（4）漿液現配現用，并保證漿液的質量。

（5）認真做好灌漿施工過程中的觀測和記錄工作，及時分析和研究灌漿工藝，確保灌漿效果。

（6）每孔（盒）灌漿情況及時向監理匯報。

3 完成工程量及質量驗收情況

大興水電站廠房和尾水下游墻灌漿處理經設計、業主和監理聯合驗收，完成的工程量及驗收情況詳見表3～表5。

4 結 論

（1）大興水電站廠房和尾水下游墻灌漿處理工程自2013年8月3日進場至2013年9月12日灌漿完畢，先后對廠房1#～3#機底板進行了水泥填充灌漿和1#～3#機裂縫進行了環氧樹脂化學灌漿處理以及尾水下游墻裂縫進行了聚氨酯灌漿材料進行灌漿堵漏處理。

表3 廠房1#～3#機底板水泥灌漿處理情況

表4 廠房1#～3#機裂縫化學灌漿處理情況

表5 尾水下游墻裂縫化學灌漿處理情況

（2）通過對對灌漿情況統計得出：廠房1#～3#機底板水泥填充灌漿共計鉆孔48 個，灌注水泥29.4 噸；廠房1#～3#機處理裂縫12 條，灌注環氧漿液1451.3 L；尾水下游墻處理裂縫4 條，灌注聚氨酯漿液183.2 L。

（3）該次灌漿施工，經設計、業主和監理聯合驗收認為：從施工過程、吸漿量大小以及壓水試驗等綜合指標評定合格，廠房灌漿處理前漏水較多，集水井每天均需抽水排水，灌漿處理后廠房集水井半月無需抽水，說明灌漿基本效果顯著，為廠房的安全運行提供一定的保證； 尾水下游墻裂縫處理后表面干凈干燥，說明堵漏效果顯著。

（4）該工程水泥灌漿和化學灌漿復合修補處理技術的綜合運用是一次很好嘗試，值得同行參考、借鑒及推廣。