化學灌漿在功果橋電站大壩廊道滲水處理中的應用

(華能瀾滄江水電股份有限公司 苗尾·功果橋電廠，云南 大理州 672708)

1 工程概況

功果橋電站位于云南省大理州云龍縣功果橋鎮境內的瀾滄江上，系云南省境內瀾滄江中下游河段規劃8個梯級電站中的第一級電站。電站正常蓄水位為1 307 m，水庫總庫容為3.16億m3，調節庫容為0.49億m3，調節周期為日調節。

2 滲漏現狀

目前各壩段之間的多數結構縫漏水，部分施工縫漏水，廊道頂部、兩側邊墻存在局部滲漏水點，局部墻壁長期附有水珠，局部廊道潮濕，影響廊道內的大壩安全觀測設備和照明設施的正常運行，也給進出廊道的工作人員造成不便。

3 滲漏原因分析

根據功果橋電站大壩灌漿廊道結構特點與滲漏性質，滲漏分為點滲、面滲、裂縫滲漏、層面縫滲漏以及伸縮縫滲漏5類[1]，各類滲漏原因如下。

(1)點滲和面滲是由于混凝土本身質量差引起的，產生的原因是澆筑振搗不密實或漏振、骨料分離等造成混凝土疏松、不密實，抗滲等級低或在內部形成互連通的蜂窩孔隙。

(2)伸縮縫滲漏產生的原因主要是：①施工中因走模和安裝等原因造成止水片(帶)澆偏；②混凝土澆筑中止水片(帶)部位出現蜂窩和造成止水變形；③后澆塊中止水表面灰漿、污漬清除不干凈；④止水片(帶)接口不符合設計規范，止水基座設計輪廓尺寸不符合設計要求。

(3)層面縫滲漏產生的原因是：混凝土澆筑過程中，縫面處理不當，鋪設的砂漿已初凝，再生乳皮的處理不徹底，倉面二次污染比較嚴重等。這些問題都直接影響新、老混凝土面的層間結合。

(4)裂縫是由于混凝土內外溫差引起的。混凝土遭受寒潮侵襲或夏季暴曬后遭遇暴雨，都會使混凝土內部與表層產生較大溫差。混凝土表層溫度下降，而內部溫度基本不降，內部混凝土對表層混凝土產生約束作用，導致溫度裂縫。

目前功果橋大壩廊道滲水主要有3 種表現形式：①現澆部位滲漏點集中滲水，有些部位呈涌水狀態；②壩體混凝土由于溫差產生裂縫，導致滲漏水；③兩塊預制廊道之間接縫處或壩段間的結構縫處滲漏水。

經過分析，功果橋電站大壩廊道產生滲漏的主要原因是:①施工過程中混凝土產生的溫度裂縫破壞了混凝土的完整性；②預制廊道和混凝土間結合不密實；③壩段結構縫原設有的止水結構破損；④水庫蓄水后，上游水位升高，與廊道有一定的水頭差，在水壓力作用下，水沿著滲漏通道流向廊道四周。

4 處理方案選擇

該工程由于滲漏通道多為混凝土缺陷裂縫，而水泥漿液可灌性較差，無法起到堵水作用，故未采用水泥灌漿。結合現場實際情況并參考以往類似工程處理經驗，根據廊道內混凝土裂縫及集中漏水點所處位置、產狀及滲漏水情況，該次滲漏水治理遵循“堵排結合”的原則，采取了鉆孔埋管進行化學灌漿堵漏、表面再進行防滲封閉處理的方法，通過多重止水措施進行堵漏治理。

5 化灌材料介紹

此次處理所用的化學灌漿材料主要為快堵王、LW 水溶性聚氨酯漿材、HK-EQ環氧膠泥。

5.1 快堵王

快堵王是一種新型剛性防水堵漏材料(又名堵漏王、堵漏劑、水不漏)，凝結硬化快，初終凝時間間隔極短，終凝后迅速產生強度。可帶水作業，并迅速止水堵漏，與基層粘結力強，不收縮、不脫落，無毒、無害、不老化，對水質及周圍環境無污染，可被廣泛應用于房屋、隧道、礦井等工程的堵漏止水、搶修等。快堵王(外觀：灰色粉狀；抗凍標號：S10)主要性能指標見表1。

表1 快堵王性能指標

5.2 環氧灌漿材料

此次化學灌漿采用華東勘測設計研究院生產的LW聚氨酯灌漿材料。其力學性能指標見表2。

表2 水溶性聚氨酯灌漿材料性能指標

5.3 HK-EQ環氧膠泥

采用杭州國電大壩安全工程有限公司生產的HK-EQ 無溶劑環氧膠泥。它是一種由改性環氧樹脂和高強粉料制成的高分子復合材料，可用于混凝土表面不平整、麻面、氣泡等缺陷處理。HK-EQ環氧膠泥適用于各種有水的物體特別是有水混凝土表面的缺陷修補，粘結強度高，抗磨性能好。HK-EQ 環氧膠泥為 A、B 雙組份，施工配合比使用時按A ∶B=4 ∶1(重量比)配比，其性能指標見表3。

表3 HK-EQ環氧膠泥性能指標

6 施工工藝

6.1 滲水縫灌漿封堵

6.1.1 工藝流程

工藝流程為：裂縫調查描述→放線→裂縫表面打磨→粘貼灌漿嘴→補打灌漿孔→環氧膠泥封閉裂縫→壓水試驗→化學灌漿→清除灌漿嘴或表面漿液凝膠體→表面打磨→涂刮兩遍HK-EQ環氧膠泥。

6.1.2 施工措施

(1)詳細統計和記錄滲漏分布的部位、裂縫的長度、寬度、是否滲水等產狀參數，并繪制成裂縫分布詳圖。

(2)放線、表面打磨。用紅油漆或粉筆標識裂縫縫口位置，用手持角磨機將裂縫兩側15 cm范圍內的混凝土表面打磨干凈，并用高壓風(水)將表面灰塵清洗干凈。

(3)鑿“U”形槽。按照基準線，用電鎬沿裂縫表面騎縫鑿“U”形槽，鑿至裂縫兩末端各外延50 cm。“U”形槽深度為5 cm、寬度為8 cm，縫處于“U”形槽的底部位置。如在鑿槽時遇到混凝土結構筋，不能切斷。

(4)布孔及鉆孔。根據裂縫滲漏點情況進行布孔，鉆孔方式為“騎縫造孔+小斜孔”，斜孔需有效穿過縫面，鉆孔孔徑φ16 mm，孔深為25 cm。孔距0.5 m，鉆孔完成后用空壓機向孔內壓氣檢查鉆孔是否與裂縫連通，不連通的孔視為無效孔并在旁邊重新補打孔，詳見圖1。

圖1 鉆孔布置平面示意(單位:cm)

(5)環氧膠泥封閉處理。封充填閉裂縫縫口，目的是為了防止環氧漿液流失、確保漿液在灌漿壓力下將裂縫填充密實。此次封閉裂縫采用HK-EQ環氧膠泥。

(6)壓水試驗。灌漿前進行壓水檢查，通過壓水檢查了解灌漿孔與裂縫是否通暢，檢查封縫是否有效，以確定可否開始灌漿。當封縫材料(HK-EQ環氧膠泥)達到一定強度后，連接灌漿泵和灌漿管進行壓水檢查，壓水試驗壓力為0.3 MPa。壓水試驗采用單孔壓水，逐孔檢查，并詳細記錄各孔的漏水率、通暢情況；檢查止封效果，對漏水處重新封閉；檢查各個孔之間的連通情況以及封閉后周邊混凝土是否有漏水孔。認真填寫壓水記錄，將發現的問題、部位詳細填寫清楚。

(7)化學灌漿。 ① 灌漿。采用電動化學灌漿泵和灌漿管直接用純壓法灌注HW+LW化學灌漿材料，最大灌漿壓力為0.2 MPa(暫定)。灌漿時豎縫從低處向高處進行，橫縫從兩端向中間逐孔進行灌漿。待鄰孔出漿時，扎死灌漿管并在設計壓力下灌注不小于20 min，再移至鄰孔灌漿，直到整個縫面灌漿結束為止。 ② 灌漿結束標準。在設計壓力下，吸漿率小于0.01 L/min，持續灌注20 min結束灌漿。

(8)表面處理。化學灌漿結束3 d或漿液固化后，清理表面，對原封縫環氧膠泥及兩側混凝土表面進行打磨，待表面清洗干凈后，涂刮兩遍HK-EQ環氧膠泥。

(9)特殊情況處理。化學灌漿過程中若出現冒漿、漏漿等情況，則應立即停止灌漿，將漏漿點用丙酮清洗干凈，用快堵王或木楔進行堵漏后再繼續灌漿。

6.2 滲水、涌水點灌漿封堵

6.2.1 工藝流程

工藝流程為：滲水、涌水調查并標識→孔口鑿除→埋設灌漿管(嘴)→孔口四周封堵→觀測涌水壓力→化學灌漿→表面打磨處理。

6.2.2 施工措施

(1)涌水點調查及標識。對原灌漿孔或局部混凝土出現骨料分離，出現滲漏通道形成的涌水部位，逐個進行標識、編號。

(2)孔口鑿除。用電鎬將涌水口四周鑿成喇叭形，最深處控制在20～30 cm之間，四周鑿到堅硬混凝土處為宜。

(3)埋設灌漿管(嘴)。喇叭口內清理干凈后，用快速堵漏劑將灌漿管(嘴)埋入。埋深15～25 cm，外露20 cm，以便安裝壓力表和閥門。

(4)孔口四周封堵。將灌漿管(嘴)埋入孔內后，用快速堵漏劑封閉灌漿管四周，以便涌水順管集中排出。

(5)觀測涌水壓力。待封堵材料達到一定強度后，在灌漿管外露處安裝壓力表及閥門測量涌水壓力。可分時段進行多次觀測，并將觀測數據整理后取平均值。該涌水壓力可作為灌漿時的最低控制壓力。

(6)化學灌漿。待封堵材料達到一定強度且獲取用水壓力后，采用電動化學灌漿泵和灌漿管直接用純壓法頂水灌注HW+LW化學灌漿材料，最大灌漿壓力為0.2 MPa(暫定)。灌漿結束標準：在灌漿壓力下，吸漿率小于0.01 L/min，持續灌注30 min后結束灌漿。

(7)表面處理。灌漿結束后，關緊灌漿管閥門，待漿液凝固后拆除灌漿管。清理表面，鑿除臨時封堵材料快堵王，槽內用高壓水清洗干凈，然后分層回填防水砂漿。待環氧砂漿達到一定強度后，表面打磨并沖洗干凈，涂刮兩遍HK-EQ環氧膠泥。

涌水點封堵、灌漿處理示意見圖2。

圖2 涌水點封堵、灌漿處理示意

6.3 地面滲水引排及排水孔滲漏處理

6.3.1 工藝流程

工藝流程為：滲水編號→鑿“U”形槽→清洗槽內雜物→PVC排水管制安→快堵王、防水砂漿嵌縫→表面打磨處理。

6.3.2 施工措施

(1)根據滲漏調查報告統計數據和分類，按施工部位對其引排處理的滲水進行統一標號，并用紅油漆標識編號及處理方式。

(2)用混凝土切割機在滲水部位兩測5 cm切割兩條基準縫至最近的排水溝，切縫深為5 cm，作為鑿除時的基準線。

(3)按照基準線，用電鎬沿施工縫表面騎縫鑿“U”形槽， “U”形槽深度為10 cm、寬度為10 cm，滲水部位處于“U”形槽的底部中間位置。

(4)采用管徑為50 mm的PVC排水管，沿斷面圓心剖成兩部分半圓管，排水管長度不小于最高漏水點沿滲水裂縫至底板排水溝的長度。

(5)將半圓塑料排水軟管扣在滲水裂縫上并固定，將水引排至底板排水溝內。

(6)用快堵王填充“U”形槽內半圓塑料排水軟管兩側，厚度不小于2 cm，填充必須密實，隨后用防水砂漿將槽回填抹光并與周圍混凝土面齊平。引排處理措施詳見圖3。

圖3 引排處理方法示意

7 處理效果對比

功果橋電站大壩廊道滲水專項治理完工后，地面滲水引排，邊墻及頂拱滲水縫與滲水點、排水孔、堵漏口都得到妥善處理。

7.1 地面滲水引排

地面滲水處理前后效果對比見圖4。

圖4 壩右0+109、壩下0+12、高程1 264 m地面滲水處理前后效果對比

7.2 邊墻及頂拱滲水縫化學灌漿

邊墻及頂拱滲水縫處理前后效果對比見圖5。

圖5 右岸1264灌漿洞壩右47～57邊墻及頂拱滲水縫處理前后效果對比

7.3 邊墻及頂拱滲水點化學灌漿

邊墻及頂拱滲水點處理前后效果對比見圖6。

圖6 邊墻及頂拱滲水點處理前后效果對比

7.4 排水孔滲水處理

排水孔滲水處理前后效果對比見圖7。

圖7 排水孔滲水處理前后效果對比

7.5 堵漏口修復

堵漏口修復前后效果對比見圖8。

圖8 堵漏口修復前后效果對比

8 經驗及探討

從功果橋電站大壩廊道的滲漏處理中可總結出以下幾條經驗。

(1)必須找準漏水源。一般來說，水工建筑物中一個水源就可能導致多處漏水，漏水部位甚至與水源點相距很遠。必需找準漏水源，才能治標治本，避免造成人力、物力的浪費。

(2)要堅持堵排結合，給漏水出路。水工建筑物的漏水一般都有一定的水壓力，目前滲漏的部位只是最便捷的通道。如果盲目堵水，水無出路，漏水還是會從其他薄弱點滲出，防不勝防。同時，只堵不排，還會造成水工建筑物內部水壓超標，不符合設計要求，影響建筑物的安全[2]。

(3)要堅持注堵結合的原則。只有先采取注漿的辦法，將主縫周邊的薄弱環節治理好，提高其密實度與強度，才能治理好主縫的滲漏。

(4)要堅持剛柔結合的原則。應在防水材料、防水結構中，做到剛性材料和柔性材料有機結合，既可達到止水的目的，又能使結構縫保持原有的伸縮功能。選擇柔性材料時，要充分考慮伸縮縫隨季節變化開張的幅度。

實踐證明，經過化學灌漿處理，功果橋電站大壩廊道地面滲水已妥善引排，地面干燥。邊墻、頂拱滲水縫、滲水點經化學處理后，縫口表面干燥，不再滲水；排水孔、堵漏口經處理后，不再滲水，達到電廠預期的處理效果。其成功經驗對同類型的水工建筑物防滲處理有一定的借鑒作用。