水利工程論文-高壩洲水電站大壩橫縫漏水的處理.doc

水利工程論文-高壩洲水電站大壩橫縫漏水的處理摘要：高壩洲水電站大壩2000年4月底下閘蓄水，2001年初11壩段左右側(cè)橫縫出現(xiàn)漏水，采用騎縫孔灌注聚氨脂膨脹阻滲塞方法進(jìn)行處理，取得較好效果。關(guān)鍵詞：漏水處理大壩橫縫高壩洲水電站一、工程概述高壩洲水電站位于湖北宜都市境內(nèi)，是清江干流開發(fā)三個梯級中最下游的一個梯級電站，上距隔河巖水電站50km，下距河口12km。樞紐主要建筑物有電站建筑物、擋泄水建筑物、消能建筑物及垂直升船機。大壩為砼重力壩,最大壩高57m,壩頂83.00m,壩頂全長439.5m，共分23個壩段，其中911壩段為深孔泄流壩段。電站廠房安裝三臺發(fā)電機組，單機容量84MW，總裝機252MW，年平均發(fā)電量8.98億Kwh。高壩洲水電站正常蓄水位80.00m，死水位78.00m，水庫總庫容4.863億m3，調(diào)節(jié)庫容0.537億m3。壩址區(qū)出露的主要巖層為白云巖、泥質(zhì)白云巖及灰?guī)r。壩基巖體中斷層、層間剪切帶經(jīng)過灌漿處理后，防滲及固結(jié)效果較好。該工程于1996年10月開工，1999年6月通過初期蓄水驗收，水庫蓄水至61.0M左右；2000年三月，除在建的升船機工程以外，樞紐工程基本完成；2000年4月，通過蓄水前驗收；2000年4月30日，水庫正式下閘蓄水。2001年初，發(fā)現(xiàn)大壩10-11壩段與11-12壩段閘墩墩尾橫縫漏水。建設(shè)單位對此很重視，多次召集設(shè)計、監(jiān)理和施工單位人員察看現(xiàn)場，討論研究檢查處理方案、聘請國家電力公司華東勘測設(shè)計研究院材料研究所專家進(jìn)行技術(shù)咨詢，并組織有關(guān)人員考察了遼寧參窩水庫大壩橫縫滲漏處理方案。二、大壩滲漏處理方案的探討與確定1、滲漏檢查與原因分析2001年3月，根據(jù)會議討論意見，設(shè)計布置了四個75mm斜穿縫面的檢查孔，其中檢1#、檢3#在壩頂83m，檢2#、檢4#在墩尾62m平臺。五月又做了大量的補充檢查及嵌縫工作，并在頂壩83m增布檢5#檢8#4個檢查孔（見圖1）。嵌縫檢查、鉆孔資料如表1。圖1高壩洲橫縫檢查資料統(tǒng)計表表1項目孔數(shù)孔徑進(jìn)尺備注檢查鉆孔7個75261.40其中9-10橫縫檢查孔1個13M水玻璃嵌縫216m總長鑿槽貼橡皮環(huán)氧嵌縫22.0m斜穿縫面的檢1#檢4#孔主要檢查縫面漏水量大小、涌水壓力、縫內(nèi)水位、縫面連通情況等。檢5#檢8#孔主要檢查砼質(zhì)量情況；止水片埋設(shè)質(zhì)量；建基面巖體與砼結(jié)合情況以及砼裂縫與橫縫連通情況。另外，還放下深孔檢修門，開啟工作孤門，檢查了檢修門與孤門之間砼質(zhì)量等情況。對兩條橫縫檢查孔注水試驗與孔內(nèi)水位、出水量及連通情況的測試資料見表2。檢查孔測試資料統(tǒng)計表表2孔號孔深高程檢測日期壓力(Mpa)涌水壓力(MPa)漏水量(升/分)孔內(nèi)水位高程（M）備注檢123.07835.70.136564.3（1112壩段）檢212.13625.70.131806564.3（1112壩段）檢323.07835.70.046464.3（1011壩段）檢412.13625.70.041206464.3（1011壩段）檢549.2837.120.10.20.6僅3444m為6.8升/分檢648.9837.120.10.10.4僅34.149.3m為1.2升/分檢783未施工檢883未施工檢91362穿過縫面失水通過大量的檢查工作，初步分析判斷：閘室砼無明顯砼裂縫；壩體廊道內(nèi)檢查，固結(jié)、帷幕防滲效果較好，排水孔出水量較小，小于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，壩體砼與基巖膠接是好的。通過基巖層面和裂隙向橫縫滲漏的可能性不大。根據(jù)檢測資料分析，橫縫漏水的原因，極有可能是壩體橫縫兩道止水片局部破損，導(dǎo)致止水失效或兩道止水片附近砼澆筑不密實而發(fā)生繞滲。2、處理方案的提出與選擇通過兩個多月的檢查摸索和原因分析，提出了以下五種處理方案：斜穿縫面鉆孔化灌方案:該方案是對有外漏的部位進(jìn)行鑿槽貼橡皮，用環(huán)氧嵌縫阻漿；利用已有的斜穿縫面的檢查孔作為灌漿孔，并在壩頂83M和墩尾62M平臺增布斜穿縫面且高程不同的灌漿孔灌DH-814聚氨酯快速堵漏膠。該方案的優(yōu)點是采用化學(xué)灌漿工藝，操作簡便；缺點是全縫面灌注，壩體橫縫可能失去伸縮作用；堵漏效果不一定可靠；還可能由于灌漿壓力，導(dǎo)致閘墩結(jié)構(gòu)的破壞。騎縫化學(xué)阻滲塞方案:首先在壩頂止水片下游近處鉆垂直騎縫孔，利用已有的嵌縫措施阻水，降低縫面滲流速度，用速凝化灌材料注入騎縫鉆孔中，形成阻滲塞止水。該方案優(yōu)點是只灌鉆孔，施工工藝簡單；減少通過縫面流失的漿量，處理造價低；缺點是鉆孔精度要求較高，一旦發(fā)生偏離，則難以保證阻水效果。上游橫縫水下灌漿:利用水下施工技術(shù)，在上游面橫縫鑿槽嵌縫，粘貼一層防滲材料，并埋設(shè)灌漿管，對止水片到上游面的橫縫區(qū)域灌化學(xué)材料，形成一道新的止水帶，聯(lián)合阻止庫水進(jìn)入橫縫。該方案直接有效，有較強的針對性，缺點是：上游面鑿槽粘貼，必須清挖直至基巖，水下施工工作量大；工藝復(fù)雜；水下作業(yè)質(zhì)量難以保證；處理成本較高；且本工程上游面至止水片距離較長，灌漿工作量大。泥青灌注樁止水:泥青灌注止水法，簡單地說就是先將瀝青改性加熱至200o230oC使之成為流動狀態(tài)，用一雙層保溫管將熱瀝青送至孔內(nèi)，形成止水瀝青柱。該方法直觀、堵漏效果好。缺點：操作工藝復(fù)雜，尤其是在水溫較低的動水條件下，難以保證孔內(nèi)溫度不低于170；其次是施工安全問題突出；三是隨著熱瀝青液面上升，保溫管不斷上提，拆卸困難；會產(chǎn)生段與段之間不連續(xù)現(xiàn)象；四是處理造價高。放空水庫，鑿槽嵌縫止水法:該方法是放空水庫，在橫縫處清淤，對全縫鑿槽、嵌縫、表面粘貼防滲材料。優(yōu)點是堵漏止水可靠，缺點是減少發(fā)電經(jīng)濟(jì)損失大，處理造價高。開始處理時，按第一方案，在10-11壩段橫縫實施，并已鉆了部分灌漿孔，同時研究第二方案。隨著檢查工作的深入，建設(shè)公司分析研究了國內(nèi)外相關(guān)工程實例和資料，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的角度反復(fù)比較論證，最后停止第一方案施工，改用第二方案，即騎縫化學(xué)阻滲塞方案。采用化學(xué)阻滲塞方案，首先應(yīng)確定騎縫位置及孔徑。高壩洲水電站大壩每道橫縫均設(shè)有兩道止水片，兩道止水片之間的距離為0.4m或0.6m。鉆孔位置選擇有兩種，一是選在兩道止水片之間，考慮到止水片安裝出現(xiàn)偏差或鉆孔偏斜，則會對止水片造成進(jìn)一步破損，且由于止水片在垂直面呈折線布置，鉆孔無法深入基巖，故被放棄；二是選在止水片下游近處，不會傷及止水片。其次是確定孔徑，孔徑過小，由于砼施工中橫縫出現(xiàn)左右偏移，不能保證鉆孔騎縫效果和阻滲塞的有效厚度；孔徑過大，會增大造價。經(jīng)分析，確定在止水片下游0.5m和2.0m處的橫縫上布置219mm垂直騎縫鉆孔，騎縫孔見布置圖2。為保證鉆孔高精度的孔斜率，選定湖南中南巖土工程有限公司。該隊伍正是在三峽工程中負(fù)責(zé)倒垂孔施工的，具有倒垂孔施工經(jīng)驗。圖2三、堵漏材料選擇與實驗處理方案確定后，堵漏材料的選用就是該方案的關(guān)鍵技術(shù)問題?；瘜W(xué)阻滲塞應(yīng)具備四個主要性能：一是具有膨脹性，保證阻滲塞塞緊塞牢；二是能適應(yīng)伸縮縫反復(fù)開合變形，具有一定的彈性和柔韌性；三是能在水中快速凝固，不被滲流水沖蝕帶走；四是固結(jié)體的抗?jié)B性能滿足設(shè)計防滲要求。根據(jù)這些要求，顯然只有水溶性彈性聚氨酯材料可供選擇，其他如水泥、環(huán)氧等干縮性材料均不合適。設(shè)計單位推薦采用-814聚氨酯快速堵漏膠基本符合設(shè)計提出的上述四種主要性能要求，且在葛洲壩工程以及本工程砼裂縫處理與堵漏施工中均采用過。該材料主要技術(shù)指標(biāo)如表3。-814聚氨酯堵漏膠技術(shù)指標(biāo)表表：項目指標(biāo)粘度30-300密度1.02-1.10g/cm3膨脹度150-300%粘捻強度2mpa(干燥狀態(tài)與砼)凝膠時間幾十秒數(shù)十分鐘固結(jié)全抗分流0.3Mpa24小時不滲水為了減少漿液流失降低造價，改進(jìn)固結(jié)體質(zhì)量，選取合適的凝膠時間，我們做了多次現(xiàn)場實驗：一是確定凝膠時間，二是摻粘土粉試驗，試驗證明摻1015%的粘土粉后所形成的復(fù)合材料，凝膠時間可縮短為1520分鐘，而且不沉淀，不離析，遇水后還可改善膨脹特性。通過上述試驗準(zhǔn)備，為堵漏灌漿順利形成阻滲塞打下了良好基礎(chǔ)。四、鉆孔灌漿工藝與施工化學(xué)阻滲塞是用普通鉆孔灌漿工藝來實現(xiàn)的。其施工工序：開孔埋孔口管鉆孔測斜打撈孔底殘留物鉆孔驗收注水試驗孔內(nèi)電視灌漿檢查封孔等?？仔甭拾匆筮_(dá)到孔深的1。11-12壩段橫縫的灌1#與灌2#孔均鉆到廊道頂部以上0.5m終孔，孔深40.5m，相應(yīng)高程為42.5m，距建基面10.5m；10-11壩段橫縫的灌1#與灌2#孔深入基巖0.7m，孔深52.7m。實際鉆孔偏斜率5cm，造孔質(zhì)量完全滿足設(shè)計要求。鉆孔驗收后進(jìn)行簡易注水試驗和孔內(nèi)電視，了解漏水量大小和滲漏位置；根據(jù)滲漏量大小確定漿材的凝膠時間和備漿量。因灌漿孔是騎縫一次造孔，所以灌漿采用全孔自流式注入法，即把灌漿皮管插入孔底，以漿趕水，迂水固化；注漿時隨著漿面的上升，提升皮管，始終