瀝青心墻堆石壩混凝土基座止水缺陷處理

閆 飛，薛石平，呂 雯

(1.中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，西安 710065；2.中國水利水電第四工程局有限公司，西寧 810000)

1 工程概況

某水庫總庫容437×104m3，屬Ⅳ等小(1)型工程，主要建筑物級別為4級。擋水建筑物為瀝青混凝土心墻堆石壩，壩頂高程4 030.90 m，最大壩高51.90 m，壩頂長度264.40 m，壩頂寬度7 m。壩址覆蓋為6～8 m厚的砂卵礫石層，以下為青色鈣質粉砂巖夾板巖。大壩防滲系統(tǒng)由瀝青心墻和基礎帷幕灌漿組成，心墻底部、帷幕灌漿頂部為混凝土基座。混凝土基座厚1.5 m，底寬5 m，頂寬6.5 m，每20 m設置一道永久橫縫。基座處設置2道銅止水，1道沿心墻軸線在基座頂部布置，騎縫在瀝青混凝土心墻底部和基座之間，稱為縱向止水；1道在心墻軸線和基座橫縫相交處、沿橫縫豎向布置，騎縫在2塊基座之間，并深入底部基巖止水坑，稱為豎向止水。該2道止水在橫縫處呈“T”型接，使瀝青混凝土心墻、混凝土基座和基巖形成完整防滲體系。

2 基座豎向止水防滲檢查

由于橫縫處豎向止水施工不規(guī)范，為保證混凝土基座和基巖的防滲體系封閉完整，最初擬定在豎向止水上下游側80 cm各布置1道入巖騎縫孔，孔內填塞遇水膨脹止水條，通過新增2道豎向止水使基座和基巖結合部防滲體系封閉。

為檢驗上述處理方案的可靠性，施工完成后在現(xiàn)場進行了壓水檢查[1]，即在豎向止水和上游側騎縫孔之間布置檢查孔[2]，進行串通性壓水檢查。經壓水試驗，水越過豎向止水及下游側騎縫孔，從橫縫中冒出，且出水量與進水量相當，串通性嚴重。通過壓水檢查，不僅證明基座橫縫處的豎向止水存在施工缺陷，上下游串通，同時也證明騎縫孔內填塞遇水膨脹止水條的初擬方案效果不佳。為保證水庫安全運行，決定對河床段心墻混凝土基座11條橫縫再次進行化學灌漿處理，即保留原方案在橫縫豎向止水上下游80 cm先布入巖騎縫孔、塞填遇水膨脹止水條，然后在豎向止水上游側進行化學灌漿，以解決止水施工缺陷引起的滲漏問題。

3 處理措施

經壓水試驗，本工程混凝土基座橫縫內豎向止水存在防滲缺陷，為此制定的處理方案要以“防滲為主”。處理方案設計時，要綜合考慮帷幕灌漿、豎向止水和瀝青心墻等相對位置關系，且不宜大范圍開槽鉆孔，避免降低橫縫處混凝土強度。根據(jù)設計圖紙，豎向止水和瀝青心墻在同一軸線位置，帷幕灌漿軸線在瀝青心墻軸線上游70 cm。同時，心墻底部寬度放大至2 m。為此，處理方案是在心墻軸線上下游80 cm處布置騎縫鉆孔，塞填遇水膨脹止水條，然后在豎向止水上游側化學灌漿。結合前述壓水檢查，遇水膨脹止水條效果不理想，但卻為下步化學灌漿創(chuàng)造了有利的施工條件，故本工程防滲處理的重點是原方案實施后增加的化學灌漿。化學灌漿是在豎向止水和上游騎縫孔之間布置3道化學灌漿騎縫孔，采用LW/HW水溶性聚氨酯材料封閉該部位橫縫，以恢復防滲效果[3-4]。

3.1 主要材料性能指標

遇水膨脹止水條，具有很好的止水性能[5]。膨脹止水條具體性能指標見表1。

表1 膨脹止水條的性能指標

LW/HW水溶性聚氨酯化學灌漿材料是一種快速高效的防滲堵漏材料，具有良好的親水性，水既是稀釋劑，又是固化劑，漿液遇水后自行發(fā)散、乳化、發(fā)泡，形成不透水的彈性膠狀固結體，可在潮濕或者涌水情況下進行灌漿，對水質適應性強，形成的固結體遇水膨脹性好、包水性大，具有彈性止水和以水止水的雙重功能，適用于變形裂縫的防水處理[6]。漿液的粘度、固化速度可通過調整LW、HW兩種材料的比例靈活調節(jié)。HW灌漿材料強度高、但膨脹量小，LW灌漿材料強度低，但遇水膨脹止水效果好[7]。LW、HW的主要技術指標見表2。

表2 LW/HW水溶性聚氨酯灌漿材料技術指標

高彈性砂漿用于混凝土薄層抗沖磨修補及嵌填伸縮縫，其最大的特點是有極佳的彈性，具有良好的抗裂性和變形特性，因此采用高彈性砂漿對橫縫鑿除部分進行封縫，對灌漿孔口填充進行封閉。高彈性砂漿主要性能指標見表3。

表3 高彈性砂漿性能指標

3.2 施工工藝流程

施工工藝流程:施工準備→心墻底部?150 mm騎縫孔鉆孔→填充膨脹止水條→?75mm騎縫化學灌漿孔→橫縫表面封閉→化學灌漿→孔口回填高彈性砂漿→質量檢查及驗收。

3.3 主要施工技術要求

(1) 騎縫孔鉆孔及填充膨脹止水條

采用鉆機在混凝土基座距銅止水80 cm處上下游兩側騎縫取芯鉆孔，孔徑150 mm，入巖20 cm。鉆孔后采用大流量進行沖洗，沖洗完成后抽干孔內積水，孔內填充遇水膨脹的止水條。為了將孔內滲入的積水排出，將膨脹止水條(板)纏繞在一根?25 mm鋼管下部，插入孔內，與基巖緊密相接，孔內積水通過鋼管排出，然后將膨脹止水條分層插入孔內，保證充填密實。膨脹止水條填充至孔口10 cm處，用高彈性砂漿回填至基座表面。膨脹止水條填充現(xiàn)場見圖1，高彈性砂漿封孔見圖2。

(2) 化學灌漿孔布孔

在基座豎向銅止水上游布置3道化學灌漿孔，灌漿孔徑75 mm，入巖60 cm。1號孔距上游已實施騎縫孔10 cm，2號孔距1號孔10 cm，3號孔距2號孔10 cm。騎縫孔布置及灌漿孔布置分別見圖3、4。

(3) 在心墻基座范圍沿橫縫摳槽，槽深5 cm，開口寬6 cm，摳槽后將表面污物清理沖洗干凈，用高彈性砂漿回填，對表面進行封閉。

(4) 化學灌漿

灌漿配比：根據(jù)現(xiàn)場試驗，灌漿材料LW∶HW=4∶1(重量比)。

灌漿順序：按1號、3號、2號孔順序進行，其中2號孔兼做壓水檢查孔。

灌漿壓力：開灌壓力0.2 MPa，當吸漿率小于5 mL/min時，逐漸加壓至0.3 MPa。

結束標準：在0.3 MPa壓力下，不吸漿且應穩(wěn)壓持續(xù)10 min方可結束。

(5) 表面打磨

待漿液固化后，鑿除灌漿管及部分封縫材料，孔口未被漿液充填段，需進行封孔，封孔材料采用高彈性砂漿[8]。待處理驗收合格后，對整個瀝青心墻基座弧面進行鑿毛，后續(xù)按照原設計要求進行涂刷冷底子油及瑪蹄脂等施工。

表4 各孔化學灌漿數(shù)據(jù)統(tǒng)計

3.4 處理效果

本次化學灌漿按照1號、3號、2號孔的順序進行化學灌漿，1號及3號孔為化學灌漿孔，2號孔為檢查孔，在1號孔和3號孔灌漿結束后，先在2號孔進行壓水試驗，試驗壓力為0.5 MPa，壓水試驗滿足要求后統(tǒng)一采用化學灌漿封閉。2號孔的壓水試驗對1號、3號孔的化學灌漿質量及與膨脹止水條填充效果進行檢驗，結果均滿足要求。表4為各孔化學灌漿數(shù)據(jù)統(tǒng)計表。11條橫縫經過處理后，透水率在0.03～0.33 Lu之間，遠小于設計要求的5 Lu，處理效果顯著。

4 結 論

本工程對混凝土基座11條橫縫進行了防滲缺陷處理，經壓水檢測合格。形成結論如下：

(1) 混凝土基座止水缺陷處理，施工中應盡可能采取兩種或多種組合措施進行處理，避免單一方案處理的局限性。如本項目原處理方案僅采用騎縫孔填塞膨脹止水條，處理效果不理想，隨后增加了化學灌漿處理方案，才達到預期缺陷處理效果。

(2) 化學灌漿作為工程常用防滲堵漏處理方案，雖然已經較為成熟，但是具體工程中還應結合施工環(huán)境及灌漿部位選擇合適灌漿材料。本工程采用騎縫孔化學灌漿能夠有效封閉橫縫等狹小縫隙，處理后最大透水率僅為0.33 Lu，且LW/HW水溶性聚氨酯材料施工簡便、縫隙封堵效果好，可為類似水利工程防滲處理提供工程實踐。

目前行業(yè)規(guī)范沒有關于瀝青心墻混凝土基座設橫縫及止水的相關規(guī)定，但參考SL 274-2020《碾壓式土石壩設計規(guī)范》中7.1.9條，土質防滲體底部混凝土蓋板為避免形成滲流通道設施工縫不設永久分縫[9]。為此，建議瀝青心墻混凝土基座設計中不設永久縫，可采用后澆微膨脹混凝土或其他更嚴格的基座止水設計方案。