高壩洲水電站大壩橫縫漏水的處理

1、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)展處理，獲得較好效果。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(kāi)發(fā)三個(gè)梯級(jí)中最下游的一個(gè)梯級(jí)電站，上距隔河巖水電站50k，下距河口12k。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(jī)。大壩為砼重力壩,最大壩高57,壩頂83.00,壩頂全長(zhǎng)439.5，共分23個(gè)壩段，其中911壩段為深孔泄流壩段。電站廠房安裝三臺(tái)發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量84，總裝機(jī)252，年平均發(fā)電量8.98億Kh

2、。高壩洲水電站正常蓄水位80.00，死水位78.00，水庫(kù)總庫(kù)容4.863億3，調(diào)節(jié)庫(kù)容0.537億3。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(guò)灌漿處理后，防滲及固結(jié)效果較好。該工程于1996年10月開(kāi)工，1999年6月通過(guò)初期蓄水驗(yàn)收，水庫(kù)蓄水至61.0左右；2000年三月，除在建的升船機(jī)工程以外，樞紐工程根本完成；2000年4月，通過(guò)蓄水前驗(yàn)收；2000年4月30日，水庫(kù)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。建立單位對(duì)此很重視，屢次召集設(shè)計(jì)、監(jiān)理和施工單位人員觀察現(xiàn)場(chǎng)，討論研究檢查處理方案、聘請(qǐng)國(guó)家電力公司

3、華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院材料研究所專家進(jìn)展技術(shù)咨詢，并組織有關(guān)人員考察了遼寧參窩水庫(kù)大壩橫縫滲漏處理方案。二、大壩滲漏處理方案的討論與確定1、滲漏檢查與原因分析2001年3月，根據(jù)會(huì)議討論意見(jiàn)，設(shè)計(jì)布置了四個(gè)75斜穿縫面的檢查孔，其中檢1#、檢3#在壩頂83，檢2#、檢4#在墩尾62平臺(tái)。五月又做了大量的補(bǔ)充檢查及嵌縫工作，并在頂壩83增布檢5#檢8#4個(gè)檢查孔見(jiàn)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(jì)表表1工程孔數(shù)孔徑進(jìn)尺備注檢查鉆孔7個(gè)75261.40其中9-10橫縫檢查孔1個(gè)13水玻璃嵌縫216總長(zhǎng)鑿槽貼橡皮環(huán)氧嵌縫22.0斜穿縫面的檢1#檢4#孔主要檢查縫面漏水量大孝涌水壓

4、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(mén)，開(kāi)啟工作孤門(mén)，檢查了檢修門(mén)與孤門(mén)之間砼質(zhì)量等情況。對(duì)兩條橫縫檢查孔注水試驗(yàn)與孔內(nèi)水位、出水量及連通情況的測(cè)試資料見(jiàn)表2。檢查孔測(cè)試資料統(tǒng)計(jì)表表2孔號(hào)孔深高程檢測(cè)日期壓力(pa)涌水壓力(Pa)漏水量(升/分)孔內(nèi)水位高程備注檢123.07835.70.136564.31112壩段檢212.13625.70.131806564.31112壩段檢323.07835.70.046464.31011壩段檢412.13625.70.041206464.3

5、1011壩段檢549.2837.120.10.20.6僅3444為6.8升/分檢648.9837.120.10.10.4僅34.149.3為1.2升/分檢783未施工檢883未施工檢91362穿過(guò)縫面失水通過(guò)大量的檢查工作，初步分析判斷：閘室砼無(wú)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(jì)標(biāo)準(zhǔn)，壩體砼與基巖膠接是好的。通過(guò)基巖層面和裂隙向橫縫滲漏的可能性不大。根據(jù)檢測(cè)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部分破損，導(dǎo)致止水失效或兩道止水片附近砼澆筑不密實(shí)而發(fā)生繞滲。2、處理方案的提出與選擇通過(guò)兩個(gè)多月的檢查探索和原因分析，提出了以下五種處理方案

6、：斜穿縫面鉆孔化灌方案:該方案是對(duì)有外漏的部位進(jìn)展鑿槽貼橡皮，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83和墩尾62平臺(tái)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(diǎn)是采用化學(xué)灌漿工藝，操作簡(jiǎn)便；缺點(diǎn)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)致閘墩構(gòu)造的破壞。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(diǎn)是只灌鉆孔，施工工藝簡(jiǎn)單；減少通過(guò)縫面流失的漿量，處理造價(jià)低；缺點(diǎn)是鉆孔精度要求較高，一旦發(fā)生

7、偏離，那么難以保證阻水效果。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(duì)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，結(jié)合阻止庫(kù)水進(jìn)入橫縫。該方案直接有效，有較強(qiáng)的針對(duì)性，缺點(diǎn)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；處理本錢(qián)較高；且本工程上游面至止水片間隔 較長(zhǎng)，灌漿工作量大。泥青灌注樁止水:泥青灌注止水法，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是先將瀝青改性加熱至200230使之成為流動(dòng)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(diǎn)：操作工藝復(fù)雜，尤其是在水溫較低的動(dòng)水條件下，難

8、以保證孔內(nèi)溫度不低于170；其次是施工平安問(wèn)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(huì)產(chǎn)生段與段之間不連續(xù)現(xiàn)象；四是處理造價(jià)高。放空水庫(kù)，鑿槽嵌縫止水法:該方法是放空水庫(kù)，在橫縫處清淤，對(duì)全縫鑿槽、嵌縫、外表粘貼防滲材料。優(yōu)點(diǎn)是堵漏止水可靠，缺點(diǎn)是減少發(fā)電經(jīng)濟(jì)損失大，處理造價(jià)高。開(kāi)場(chǎng)處理時(shí)，按第一方案，在10-11壩段橫縫施行，并已鉆了部分灌漿孔，同時(shí)研究第二方案。隨著檢查工作的深化，建立公司分析研究了國(guó)內(nèi)外相關(guān)工程實(shí)例和資料，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的角度反復(fù)比擬論證，最后停頓第一方案施工，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

9、壩每道橫縫均設(shè)有兩道止水片，兩道止水片之間的間隔 為0.4或0.6。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)偏向或鉆孔偏斜，那么會(huì)對(duì)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(wú)法深化基巖，故被放棄；二是選在止水片下游近處，不會(huì)傷及止水片。其次是確定孔徑，孔徑過(guò)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(guò)大，會(huì)增大造價(jià)。經(jīng)分析，確定在止水片下游0.5和2.0處的橫縫上布置219垂直騎縫鉆孔，騎縫孔見(jiàn)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。該隊(duì)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)歷。圖2三

10、、堵漏材料選擇與實(shí)驗(yàn)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(wèn)題?；瘜W(xué)阻滲塞應(yīng)具備四個(gè)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(kāi)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(jì)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適宜。設(shè)計(jì)單位推薦采用-814聚氨酯快速堵漏膠根本符合設(shè)計(jì)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(guò)。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：工程指標(biāo)粘度30-300密度1.02-

11、1.10g/3膨脹度150-300%粘捻強(qiáng)度2pa(枯燥狀態(tài)與砼)凝膠時(shí)間幾十秒數(shù)非常鐘固結(jié)全抗分流0.3pa24小時(shí)不滲水為了減少漿液流失降低造價(jià)，改良固結(jié)體質(zhì)量，選取適宜的凝膠時(shí)間，我們做了屢次現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)：一是確定凝膠時(shí)間，二是摻粘土粉試驗(yàn)，試驗(yàn)證明摻1015%的粘土粉后所形成的復(fù)合材料，凝膠時(shí)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(guò)上述試驗(yàn)準(zhǔn)備，為堵漏灌漿順利形成阻滲塞打下了良好基矗四、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(lái)實(shí)現(xiàn)的。其施工工序：開(kāi)孔埋孔口管鉆孔測(cè)斜打撈孔底殘留物鉆孔驗(yàn)收注水試驗(yàn)孔內(nèi)電視灌漿檢查封孔等?？仔甭拾匆蟮竭_(dá)孔深的1。11

12、-12壩段橫縫的灌1#與灌2#孔均鉆到廊道頂部以上0.5終孔，孔深40.5，相應(yīng)高程為42.5，距建基面10.5；10-11壩段橫縫的灌1#與灌2#孔深化基巖0.7，孔深52.7。實(shí)際鉆孔偏斜率0.5，最大絕對(duì)偏向值僅2.5。鉆孔邊緣距橫縫最小間隔 5，造孔質(zhì)量完全滿足設(shè)計(jì)要求。鉆孔驗(yàn)收后進(jìn)展簡(jiǎn)易注水試驗(yàn)和孔內(nèi)電視，理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(shí)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(shí)隨著漿面的上升，提升皮管，始終保持皮管出口在漿面以下24左右，讓自由發(fā)泡區(qū)段與漿面同時(shí)上升，從而保證漿柱充填飽滿

13、密實(shí)和整體連續(xù)。為此，施工中采取了以下幾條主要措施：灌漿前對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)展檢查維修保養(yǎng)，并用水試灌，在確無(wú)機(jī)械故障和管道暢通時(shí)，方可開(kāi)灌；灌前作好材料凝膠時(shí)間試驗(yàn)工作。測(cè)定水溫一般在16左右、氣溫一般在3035左右等；檢測(cè)粘土粉細(xì)度及計(jì)算配比；量具、量杯、泵稱、攪拌器具等，準(zhǔn)備齊全。兩條橫縫共鉆四個(gè)騎縫孔，造孔進(jìn)尺186.4。處理分兩次進(jìn)展，第一次是在2001年8-9月分別對(duì)兩條橫縫的下游側(cè)的鉆孔2#進(jìn)展灌注。1112壩段2#孔采用DH-814純漿液灌注，10-11壩段2#孔采用DH-814摻10-15%粘土粉灌注。灌漿完畢后15天，對(duì)11-12壩段2#打一斜穿灌2#孔的檢查孔如圖3，孔徑為16

14、8，孔深20.50,相應(yīng)高程為62.50，進(jìn)展注水檢查,注水率為116.5L/in，并對(duì)檢查孔進(jìn)展灌漿，漿材中摻入10%的粘土粉；灌漿完畢3天后，又對(duì)檢查孔掃孔，再次做簡(jiǎn)易注水試驗(yàn)，注水率為51L/in，接著進(jìn)展復(fù)灌封孔。同時(shí)進(jìn)展芯樣觀察：發(fā)泡區(qū)從上到下呈漸變狀態(tài)，越下越密實(shí)，固化膠結(jié)越好，固化體剛性較大，浸水膨脹甚校圖3第一次處理兩個(gè)灌2#孔,灌漿進(jìn)尺93.2，灌入漿材7122kg。11-12壩段檢1#孔深20.50,灌入漿材1008kg。灌漿完畢50天后，對(duì)縫面漏水量進(jìn)展測(cè)定。灌前灌后漏水量檢測(cè)對(duì)照如表4。灌前灌后漏水量對(duì)照表表4橫縫時(shí)間10-1111-12備注灌前1201805月7日測(cè)試

15、灌后7.9111月9日測(cè)試通過(guò)注水試驗(yàn)與灌后滲漏量變化觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)鉆孔注水時(shí)，縫面張開(kāi)，漏水量明顯增大，灌漿時(shí)也是如此；待注水、灌漿完畢假設(shè)干天后，漏水量開(kāi)場(chǎng)逐漸減少。原因可能是一方面壩體恢復(fù)彈性變形比擬緩慢，縫面逐漸閉合有一時(shí)間過(guò)程，二是由于庫(kù)水溫度較低，灌漿材料在孔內(nèi)凝膠固化速度、凝固體膨脹速度較緩慢。漏量變化曲線如圖4：圖4五、第二次處理2002年元月，由于溫度下降，壩體、段縮，縫面斷開(kāi)，原縫面滲水最有所增加，11-12壩段漏量最大到達(dá)43L/in。據(jù)分析，可能采用的DH814聚氨酯快速堵漏膠剛性較大，彈性缺乏，遇水膨脹性能較差，阻滲塞不能適應(yīng)縫的伸縮變形的原因。因此，在2002年元月3日，對(duì)兩個(gè)壩段1#孔改用華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院消費(fèi)的L-型水溶性聚胺酯材料灌注，灌注工藝與原先的根本一樣，灌后約10分鐘，縫面根本停頓漏水，獲得了良好的堵漏效果。L-型材料的主要性能如下：工程指標(biāo)粘度25Pas20030比重g/31.051.1凝膠時(shí)間幾分至幾非?？烧{(diào)粘結(jié)強(qiáng)度pa0.7抗拉強(qiáng)度pa2.1伸長(zhǎng)率%130包水量倍20遇水膨脹倍數(shù)(%)100注：實(shí)際灌漿處理時(shí)可