桃源水電站廠房廊道滲漏水原因分析

尹望軍

(中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院有限公司，湖南 長沙 410004)

1 工程概述

桃源水電站位于湖南省常德市桃源縣城附近的沅水干流上，是沅水干流最末一個水電開發(fā)梯級。電站總裝機容量180 MW，工程屬Ⅱ等大(2)型工程。樞紐主要由泄洪閘、土石副壩、河床式電站廠房及通航建筑物組成。電站廠房布置在右河槽左岸，右接右槽泄洪閘、左臨雙洲副壩，由主廠房、副廠房、開關(guān)站等組成，主廠房左右端分別布置主、副安裝間。副廠房布置在主機間下游側(cè)，副廠房下游側(cè)與尾水平臺連接。主廠房內(nèi)安裝9臺燈泡貫流式發(fā)電機組，單機組段長22.0 m，主廠房長222.20 m，主廠房兩端布置安裝間，主安裝間靠雙洲島布置，長度49.00 m，副安裝間布置于9號機右側(cè)端頭，長度14.00 m。副廠房布置于尾水平臺，主安裝場上、下游均以防洪墻、防洪堤與雙洲土石副壩相連接，形成封閉的防洪體系。主機間分四層布置，即高程40.0 m安裝層、高程35.0 m主機層、高程30.8 m管道及電纜廊道層、高程10.4 m操作廊道層[1-4]。

廠房總體設(shè)計在滿足建筑物安全防洪的前提下，確保廠房內(nèi)部設(shè)備正常運轉(zhuǎn)和運行管理人員從事室內(nèi)操作需要的最基本的室內(nèi)環(huán)境要求，廠房內(nèi)濕度、溫度適宜，與周圍自然環(huán)境基本一致。基于此，電站廠房的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求防水可靠，排水通暢。據(jù)目前國內(nèi)外成功經(jīng)驗，水電站電站廠房一般采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土需具有相應(yīng)等級要求的防滲性能。廠房防水與排水系統(tǒng)設(shè)計思路是防排結(jié)合，以防為主，以排為輔，滲漏排水系統(tǒng)、檢修排水系統(tǒng)及廠區(qū)露天排水系統(tǒng)各成體系，互不制約，可獨立運作。

2 滲漏水實況

2.1 滲漏水部位

(1)高程10.4 m操作廊道層滲漏水。電站廠房高程10.4 m操作廊道層機組段結(jié)構(gòu)縫滲漏水量較大，流速很急，表明出口至水源之間的滲漏水通道是較為暢通的。

(2)其他部位滲漏水。8號機～9號機間結(jié)構(gòu)縫的滲漏水在高程10.4 m操作廊道(中心樁號CH0+001.050)和高程8.5 m檢修排水廊道(中心樁號CH0+008.000)兩個地方出露，兩個廊道中心線水平相距6.95 m，底板高差1.9 m。4號機～5號機間結(jié)構(gòu)縫(CZ0-087.000)滲漏水在高程30.8 m電纜層地面出露，該滲漏水為黃顏色，典型的含泥河水。

2.2 滲漏水特征

經(jīng)過2021年的全年巡視觀察，并對比往年調(diào)查情況，滲漏水主要特征如下：

(1)滲漏水點。最早發(fā)現(xiàn)的滲漏水點是8號機與9號機之間的機組段結(jié)構(gòu)縫，該滲漏水點變化不大，較為穩(wěn)定，相繼在3號機與4號機之間的機組段結(jié)構(gòu)縫也發(fā)現(xiàn)了類似情況，再后來在1號、2號、5號、7號、8號兩側(cè)的機組段結(jié)構(gòu)縫出現(xiàn)了程度不同的滲漏水情況，并有個別滲漏水點消失的現(xiàn)象存在。

(2)滲漏水量。除8號機與9號機、3號機與4號機之間的機組段結(jié)構(gòu)縫滲漏水一直較為穩(wěn)定外，其余滲漏水點的漏量存在時大時小的情況，甚至個別滲漏水點出現(xiàn)了消失情況。

(3)水質(zhì)。目前暫未發(fā)現(xiàn)滲漏水點出現(xiàn)明顯的水質(zhì)(包括清澈、溫度、雜質(zhì)等)變化情況。

3 滲漏水原因分析

3.1 水源分析

任何滲出水都是有源頭的，只是距離遠近不同、來量大小不同而已。作為電站廠房的所有滲漏水或滲漏水，其源頭無外乎就是河水或者雨水。從廠房結(jié)構(gòu)布置分析，雨水滲入的范圍和部位主要在廠房左岸主安裝間與露天場所接觸一帶，頂多只有CZ0±000.000永久結(jié)構(gòu)縫可能會有雨水滲入，其他機組段結(jié)構(gòu)縫基本不可能有雨水滲入，根據(jù)觀察，機組段結(jié)構(gòu)縫滲漏水變化與下雨無明顯關(guān)聯(lián)，所以，廠房高程10.4 m操作廊道層機組段結(jié)構(gòu)縫滲漏水的水源來自廠房所在河段河水。

3.2 滲水路徑分析

根據(jù)廠房結(jié)構(gòu)布置、結(jié)構(gòu)分縫與水流特性，已經(jīng)確定滲漏水源頭為河水，并在高程10.4 m操作廊道下游排水溝邊出露，首先可以肯定中間存在滲漏水途徑，并且所發(fā)現(xiàn)滲漏水均位于機組段永久結(jié)構(gòu)縫處，亦即高程10.4 m操作廊道下游排水溝與機組段結(jié)構(gòu)縫是聯(lián)通的。

余下路徑或通道就是分析河水是如何進入機組段結(jié)構(gòu)縫，此路徑有兩處可疑通道，第一條可疑通道是河水繞過結(jié)構(gòu)縫止水直接進入，第二條可疑通道就是河水進入流道后，從流道壁的鍵槽施工縫滲入機組段結(jié)構(gòu)縫，鑒于鍵槽施工縫均做了結(jié)構(gòu)處理(灌漿、設(shè)連接插筋、止?jié){止水銅片1道)，鍵槽施工縫不可能存在明顯縫隙，即使有張開跡象，也不可能產(chǎn)生明顯滲漏水通道，另外，機組大檢修、流道無水時該部位滲漏水并無明顯變化，所以，第二條可疑通道基本可以排除，僅剩第一條可疑通道。

河水繞過結(jié)構(gòu)縫止水又有三個可疑之處，第一是廠房上游河水繞過上游垂直止水進入結(jié)構(gòu)縫，第二是廠房下游河水繞過下游垂直止水進入結(jié)構(gòu)縫，第三是上下游河水繞過貼地底止水進入結(jié)構(gòu)縫。根據(jù)廠房體型，廠房內(nèi)部與機組段結(jié)構(gòu)縫完全貫通的臨空部位有主廠房高程35.0 m主機層、副廠房高程30.8 m電纜層(位于流道尾水管上部)、高程10.4 m操作廊道、高程8.5 m檢修排水廊道，如果是河水繞過上下游垂直止水進入機組段結(jié)構(gòu)縫，應(yīng)該在主廠房高程35.0 m主機層、副廠房高程30.8 m電纜層的墻壁上發(fā)現(xiàn)明顯滲漏水，但至今未發(fā)現(xiàn)，所以，基本上可以排除這兩處可疑點，剩下就是上下游河水繞過貼地底止水進入結(jié)構(gòu)縫。

通過上述可疑路徑與通道排查分析，基本可以確定滲漏水主要通道為：河水首先進入機組底板部位在建基面與貼地底止水之間的結(jié)構(gòu)縫內(nèi)，當(dāng)長約85.0 m的貼地底止水某處失效，止水帶下方縫內(nèi)的河水即從止水失效處浸入止水上方的縫內(nèi)，河水進入止水上方的結(jié)構(gòu)縫以后，當(dāng)縫面充盈后，繼續(xù)尋找下個出口，一般應(yīng)在最低臨空部位如高程10.4 m操作廊道或高程8.5 m檢修排水廊道與結(jié)構(gòu)縫結(jié)合處出露，從現(xiàn)場巡查發(fā)現(xiàn)的一些現(xiàn)象也印證了滲漏水通道分析的合理性。

3.3 監(jiān)測分析

每個廠房機組在樁號CH0-035.700處布置了1支測壓管，在3號機流道中心線(樁號為CZ0-054.750)與7號機流道中心線(樁號為CZ0-140.750)布置了2個典型監(jiān)測斷面，各埋設(shè)5支滲壓計。測壓管監(jiān)測數(shù)據(jù)普遍較高，滲壓計數(shù)據(jù)正常，靠近上下游迎水面部位的滲壓計數(shù)據(jù)略高于中間部位的滲壓計。

監(jiān)測成果與工程經(jīng)驗一致，即水工建筑物基礎(chǔ)是一個滲漏水體，存在滲流場。也就是說，廠房基礎(chǔ)滲漏水也是可以滲入機組段結(jié)構(gòu)縫的，不過難以形成既有流速又有流量的滲漏水明流。

3.4 滲水原因

通過滲漏水途徑或通道的查找分析，滲漏水原因較為明朗，即機組段結(jié)構(gòu)縫止水的耐久性達不到要求，導(dǎo)致出現(xiàn)止水局部失效，讓河水有通道浸入結(jié)構(gòu)縫內(nèi)。止水失效有多方面的原因，首先應(yīng)該是施工把關(guān)不嚴，設(shè)置止水的部位施工難度增加很多，很容易留下質(zhì)量缺陷，這在很多工程上出現(xiàn)了類似問題，止水不止水的現(xiàn)象常見。所以，廠房高程10.4 m操作廊道層機組段結(jié)構(gòu)縫滲漏水的根本原因是結(jié)構(gòu)縫止水局部失效所致，機組段結(jié)構(gòu)縫與操作廊道之間存在河水進入較為暢通的滲漏水通道。

4 危害性分析

電站廠房整體布置是按工業(yè)生產(chǎn)空間用房需求考慮的，結(jié)構(gòu)設(shè)計首先應(yīng)滿足防水使用要求。廠房高程10.4 m操作廊道層機組段結(jié)構(gòu)縫滲漏水現(xiàn)場實況表明，已有2條結(jié)構(gòu)縫的滲漏水從未間斷，處于長期滲漏水狀態(tài)，根據(jù)滲漏水原因查找分析，結(jié)構(gòu)縫滲漏水來自河水，滲漏水量較大且穩(wěn)定，說明廠房內(nèi)、外存在滲漏水通道，該滲漏水存在的危害性分析如下：

(1)大大增加了廠房滲漏集水井的排水壓力。該滲漏水經(jīng)操作流道排水溝進入了廠房滲漏集水井，集水井與排水泵的容量是限定的，額外穩(wěn)定增加兩股滲漏水，為防止發(fā)生水淹廠房的事故，排水泵須長期啟動排水運行，額外增加了廠房的運行成本。另外，目前暫時只有2條，如果將來再逐漸增多，廠房的滲漏排水的容量與負荷能否滿足廠房安全運行要求，這是必須考慮的首要危害性因素之一。

(2)形成了廠房結(jié)構(gòu)的破壞因子。眾所周知，混凝土容易開裂，水無孔不入，水一旦進入了有裂縫的混凝土結(jié)構(gòu)，一方面會加劇裂縫發(fā)展，另一方面會銹蝕結(jié)構(gòu)鋼筋，從而讓結(jié)構(gòu)慢慢失去結(jié)構(gòu)承載力，危害結(jié)構(gòu)安全。

(3)惡化廠房運行環(huán)境。外水侵入廠房后，如果得不到合適誘導(dǎo)，不能及時排出廠外，任其在廠房混凝土內(nèi)潛流，隨機在構(gòu)筑物臨空部位溢出，形成墻壁、地面滲漏水或泌水，對工作環(huán)境與設(shè)備運行環(huán)境是一種極大的破壞。

5 結(jié) 論

通過桃源水電站廠房高程10.4 m操作廊道層機組段結(jié)構(gòu)縫滲漏水原因查找分析，結(jié)論如下：

(1)廠房高程10.4 m操作廊道層機組段結(jié)構(gòu)縫滲漏水是事實，結(jié)構(gòu)縫止水不一定完全止水，并非牢不可破，水也是能夠繞過或者擊穿它的。

(3)3號機～4號機間(CZ0-065.500)與8號機～9號機間(CZ0-173.000)兩條結(jié)構(gòu)縫滲漏水較為穩(wěn)定。

(4)高程10.4 m操作廊道層機組段結(jié)構(gòu)縫滲漏水水源為廠房外的河水。

(5)河水經(jīng)止水失效處繞過止水進入機組段結(jié)構(gòu)縫的滲漏水通道嫌疑最大，但不能肯定排除流道來水。

(6)該部位滲漏水帶來的首要危害是增大了廠房滲漏集水井排水壓力，增加了運行成本，其次，長此以往難免會成為廠房的結(jié)構(gòu)安全破壞因素。

(7)廠房機組段結(jié)構(gòu)縫滲漏水問題目前暫無處理的壓力和迫切需要，待繼續(xù)觀察后擇機考慮較為穩(wěn)妥的處理方案。