黃會寶，沈定斌，羅正英，江華貴

（國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司庫壩管理中心，四川樂山 614900）

0 引言

目前，混凝土壩結(jié)構(gòu)縫漏水較為常見，處理方法也較多，通常最有效的方法是截斷滲水途徑。水工建筑物結(jié)構(gòu)縫漏水部位不同，漏水形式與漏水原因多種多樣，漏水具有相對獨特性，需根據(jù)不同的漏水情況采用不同的施工方案和工藝流程才能達到較好的效果。以銅街子水電站大壩10～11號壩段結(jié)構(gòu)縫滲漏水治理為例，通過分析研究結(jié)構(gòu)縫止水結(jié)構(gòu)、漏水量、漏水源、漏水途徑及所處環(huán)境等要素，研究制定既經(jīng)濟又合理的施工方案，控制施工關(guān)鍵點，很好地解決了自工程投入運行以來的漏水問題。處理后該結(jié)構(gòu)縫未見滲水，消除了長期遺留的工程隱患。

1 工程概況

銅街子水電站位于大渡河中游，是一座以發(fā)電為主、兼有漂木和改善下游通航效益的二等大（2）型水利樞紐工程。樞紐工程由攔河壩（由左岸鋼筋混凝土面板堆石壩、河床混凝土重力壩、右岸鋼筋混凝土心墻堆石壩組成）、河床式廠房、筏閘等部分組成。大壩總長為1 084.59 m，最大壩高82 m。

工程自1994年蓄水發(fā)電以來，423 m高程觀測廊道10～11號壩段結(jié)構(gòu)縫漏水較大，且挾帶大量泥沙。工程施工單位曾多次對該結(jié)構(gòu)縫漏水進行水泥灌漿止漏處理，均未成功，成為施工期遺留下的工程隱患。2010年銅街子大壩安全第二次定期檢查，專家組十分關(guān)注該安全隱患，為此運行單位聯(lián)合浙江華東建設工程有限公司對該結(jié)構(gòu)縫漏水進行了研究和治理，解決了長期遺留的工程安全隱患，成功實施了堵漏治理。

2 結(jié)構(gòu)縫漏水成因分析

2.1 漏水量分析

銅街子水電站大壩廊道10～11號壩段結(jié)構(gòu)縫在423 m觀測廊道處漏水量較大，據(jù)調(diào)查水庫初期蓄水至459 m高程時首次出現(xiàn)漏水且滲漏量較大，歷史最大漏水量達308.53 m3/d，后經(jīng)工程處理有所減少但未完全實現(xiàn)堵漏。運行單位通過量水堰觀測滲流量，資料顯示至2003年滲漏量呈現(xiàn)增大趨勢且以壓力流方式流出，漏水常年攜帶泥沙，汛期滲水混濁，初步分析認為與庫水存在一定的連通性，統(tǒng)計2007～2010年四年平均滲流量，占壩基總滲流量的28%左右。

大壩廊道10～11號壩段結(jié)構(gòu)縫漏水量過程線見圖1。

圖1 423 m高程觀測廊道10號與11號壩段結(jié)構(gòu)縫漏水量過程線Fig.1 Graph of seepage from structural joints of gallery on 10#and 11#dam block on the elevation 423 m

2.2 漏水來源分析

將該結(jié)構(gòu)縫漏水上部封擋，下部修建接水池對其長期觀察，發(fā)現(xiàn)集水池內(nèi)有大量沉積物，池外順水流方向的排水溝內(nèi)也有沉積物。為確定沉積物的來源，對池內(nèi)、外及壩前庫底沉積物的化學成分進行試驗檢測，檢測成果（見表1）顯示，結(jié)構(gòu)縫漏水攜帶出的沉積物與壩前庫底沉積物化學成分及含量基本相同，推斷沉積物來源于庫內(nèi)。另外，通過水樣檢測氡氣的濃度為861 Bq/m3，遠小于壩基排水孔出水中氡的濃度含量，與廊道內(nèi)的空氣本底值818 Bq/m3在允許誤差范圍內(nèi)，可認為是相同的。即結(jié)構(gòu)縫處漏水無深部地下水。綜上推斷該結(jié)構(gòu)縫與壩前庫水存在連通性，漏水源于庫水，結(jié)構(gòu)縫的最大寬度處只能允許粉粘粒（＜0.075 mm）顆粒通過或結(jié)構(gòu)縫漏水部位高于水庫淤積高程，分析認為漏水為結(jié)構(gòu)縫止水設施存在局部缺陷的可能增大。

2.3 漏水部位分析

首輪定檢報告中水下檢查結(jié)果顯示，壩前100 m范圍內(nèi)左、右底孔前淤沙分別形成漏斗狀，其最低點高程為429.47 m和428.65 m，均低于底板高程430.00 m；發(fā)電進水口壩前都在437 m高程以下。該廊道上游10 m左右同高程的基礎(chǔ)灌漿廊道（見圖2）結(jié)構(gòu)縫沒有任何漏水現(xiàn)象，結(jié)合漏水量、壓力及結(jié)構(gòu)縫止水設施等判斷，壩體427.00 m和448.50 m高程止水結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)折變化（見圖2）處可能是最薄弱部位，止水存在缺陷的可能性大，漏水點位置在434～448.50 m高程之間，也不排除水平施工縫穿越結(jié)構(gòu)縫止水從結(jié)構(gòu)縫漏出，這種漏水集中于結(jié)構(gòu)縫附近，漏水范圍相對有限。

表1 結(jié)構(gòu)縫漏水池內(nèi)、外沉淀物質(zhì)與壩前庫區(qū)沉積物化學成分檢測成果對比Table 1 :Results of chemical constituents test of the sediments in the seepage pool and in the reservoir area

銅街子大壩10～11號壩段結(jié)構(gòu)縫剖面圖見圖2。

圖2 銅街子大壩10號與11號壩段結(jié)構(gòu)縫剖面圖Fig.2 Profile of the structural joints on the 10#and 11#dam block of Tongjiezi dam

3 結(jié)構(gòu)縫漏水治理方案

3.1 漏水治理方案比較

大壩結(jié)構(gòu)縫漏水處理主要有結(jié)構(gòu)縫壩前上游面處理、壩頂鉆孔灌漿處理、廊道內(nèi)鉆孔灌漿處理等方法。

（1）結(jié)構(gòu)縫壩前處理法：在大壩上游面結(jié)構(gòu)縫位置進行水下檢查，查明漏水位置和范圍，對檢查發(fā)現(xiàn)的及可能的漏水點和縫表面進行封閉處理，形成結(jié)構(gòu)縫表面止水。水下部位處理采用水下施工技術(shù)，對滲漏水部位進行鑿槽嵌縫，粘貼一層防滲材料，并埋設灌漿管，對從止水片到上游面的結(jié)構(gòu)縫區(qū)，灌化學材料充填封閉漏水縫面，形成一道新的止水帶，聯(lián)合阻止庫水進入結(jié)構(gòu)縫，進行徹底封閉處理。該方案需水下作業(yè)，安全風險較大，施工質(zhì)量不易保證，同時本次漏水結(jié)構(gòu)縫作業(yè)部位為機組進水口區(qū)域，水下作業(yè)期間機組必須停機，影響機組發(fā)電，工程費用高。

（2）壩頂鉆孔灌漿法：該方法是在壩頂二道止水片間鉆垂直騎縫孔，然后對該騎縫孔進行彈性聚氨酯灌漿，使?jié){液填充該騎縫孔，封堵滲水通道，形成彈性止水塞。該方案優(yōu)點是鉆孔工藝簡單，灌漿量易控制，治漏造價相對較低；缺點是鉆孔精度要求較高，一旦發(fā)生偏離，易破壞原止水設施，造成堵漏失效或產(chǎn)生新的滲漏點。

（3）廊道內(nèi)鉆孔灌漿法：在大壩廊道內(nèi)對結(jié)構(gòu)縫位置鉆騎縫孔，化學灌漿使?jié){液充填鉆孔及二道止水片之間的結(jié)構(gòu)縫縫面，封堵滲水通道。由于結(jié)構(gòu)縫面的串通性較好，需對結(jié)構(gòu)縫表面進行灌漿前止?jié){封閉處理，鉆止?jié){孔需嚴格放樣，嚴格控制鉆孔偏差，同時確保鉆孔不破壞大壩止水結(jié)構(gòu)。該方法的優(yōu)點是灌漿易控制；缺點是騎縫鉆孔難度大，廊道施工場地狹小，不便于施工。

3.2 治理方案的選擇

根據(jù)該工程大壩結(jié)構(gòu)縫止水結(jié)構(gòu)特點及工程漏水情況，上游面水下處理需停機，影響發(fā)電運行加上并非明確是否是結(jié)構(gòu)縫漏水與漏水部位較低，水下處理方案受限，實施困難。由于結(jié)構(gòu)縫止水結(jié)構(gòu)為二道止水片，有轉(zhuǎn)折且之間加瀝青井，瀝青井占據(jù)可能的鉆孔位置，成孔困難，壩頂騎縫鉆孔處理方案也無法實施，放空水庫進行處理既不經(jīng)濟也不可行。因此本工程結(jié)構(gòu)縫漏水相對適宜的處理方案為在廊道內(nèi)對漏水進行化學灌漿封堵。

3.3 灌漿材料的選擇

結(jié)構(gòu)縫漏水灌漿材料選擇主要應考慮親水性能好、有彈性和膨脹性，能適應伸縮縫反復開合變形，在水中可快速凝固，不被滲流水沖蝕帶走。為此經(jīng)對多種灌漿材料性能進行對比分析，選用杭州國電大壩安全工程公司生產(chǎn)的LW/HW型水溶性聚氨酯灌漿材料。該兩種型號的灌漿材料具有良好的親水性能，漿液遇水后可以分散乳化，進而凝膠固結(jié)，且兩者能以任何比例混合使用，以配制不同強度和不同水膨脹倍數(shù)的材料。其主要性能指標見表2。

表2 LW/HW型水溶性聚氨酯灌漿材料主要性能指標Table 2 :Main properties of the LW/HW soluble polyurethane

3.4 主要處理工藝與要點

廊道內(nèi)鉆孔灌漿處理方案的主要處理工藝與要點如下。

（1）灌漿孔設置：根據(jù)滲漏區(qū)高程預判，在廊道結(jié)構(gòu)縫位置鉆2～3個灌漿孔，孔徑30 mm以上，孔深100 cm左右，全孔需始終確保騎縫。

（2）封孔埋管：孔口埋設灌漿管并安裝控制閥門，封閉漏水結(jié)構(gòu)縫縫面。

（3）騎縫止?jié){孔鉆孔灌注：在廊道下游側(cè)無漏水部位騎縫鉆設止?jié){孔，采用純壓式低壓灌漿先行灌注LW水溶性聚氨酯，封閉結(jié)構(gòu)縫縫面。

（4）閉水試驗及壓水檢查：待止?jié){孔漿液固結(jié)后，先后關(guān)閉其它灌漿孔孔口閥門，接入壓力表測量滲漏水壓力變化，為下一步灌漿收集必要資料、數(shù)據(jù)。

（5）灌漿：采用大流量灌漿泵進行純壓式灌漿。灌漿材料使用LW/HW水溶性聚氨酯化學漿液，灌漿壓力原則根據(jù)灌漿時庫水位情況控制在0.6 MPa左右，該灌漿壓力為初選的灌漿壓力，實際可根據(jù)灌漿前檢查數(shù)據(jù)綜合分析后進行調(diào)整。

（6）灌漿結(jié)束標準：在規(guī)定灌漿壓力下注入率不大于0.2 L/min時，繼續(xù)灌注15 min，即可結(jié)束該孔段灌漿。

（7）封孔：漿液固化后，清除孔口灌漿管，修復廊道混凝土面。

3.5 漏水治理難點分析

3.5.1 解決施工場地狹小問題

結(jié)構(gòu)縫漏水點位于廠房壩段423 m高程觀測廊道內(nèi)，廊道尺寸2.0 m×2.5 m（寬×高），結(jié)構(gòu)縫鉛直度偏差約±8 cm，另在廊道內(nèi)上游側(cè)布置有一條φ219 mm的真空激光準直管道，占據(jù)約0.6 m的廊道寬度，施工場地非常狹小，施工機具難以布置。故采取在廊道和壩后平臺兩個作業(yè)面進行施工。

3.5.2 降低機組安全運行風險

結(jié)構(gòu)縫漏水部位距廠房機組設備較近，易產(chǎn)生施工滲水漏漿途徑，對廠房機電設備安全運行存在很大的安全風險，也是長期以來遲疑未決的原因之一。因此需改進漏水部位檢測方式方法，在各薄弱部位留人觀察壓水檢測及灌漿過程，遇到異常立即停止或進行相應處理。

3.5.3 解決壓水試驗難于控制問題

常規(guī)結(jié)構(gòu)縫漏水治理需做壓水試驗檢查，考慮壓力較大對廠房機組運行構(gòu)成安全隱患且難于控制，該結(jié)構(gòu)縫漏水具體位置和范圍難以探明，故改壓水試驗為閉水試驗進行漏點檢測。

3.5.4 解決騎縫鉆孔精度控制問題

由于結(jié)構(gòu)縫漏水部位結(jié)構(gòu)縫鉛直度偏差大約±8 cm，且廊道空間狹小，騎縫鉆孔孔徑較大，鉆孔精度難于控制，施工難度極大。為此改騎縫鉆孔為斜鉆孔技術(shù)實施。

4 關(guān)鍵工藝施工情況要點

4.1 表面封堵

在423 m高程廊道清除10～11號壩段結(jié)構(gòu)縫表層嵌填物，安裝1孔φ50 mm排水管、2孔φ30 mm灌漿管及1孔安有壓力表的測壓管，采用堵漏材料嵌填結(jié)構(gòu)縫進行表面堵漏，見圖3。

4.2 止?jié){孔鉆孔與低壓灌漿

因廊道內(nèi)空間狹小，騎縫鉆孔難度大，止?jié){孔移至大壩與廠房間的壩后453.9 m高程平臺。止?jié){孔位于斜坡下游側(cè)2 m處，因結(jié)構(gòu)縫偏移較大，騎縫鉆孔無法實施，止?jié){孔采用斜孔與結(jié)構(gòu)縫相交技術(shù)（為確保鉆止?jié){孔時廠房內(nèi)不漏水，先在止?jié){孔下游側(cè)1 m處鉆深1.0 m預灌漿孔進行預灌漿，灌漿量350 kg）。止?jié){孔實際完成共3個，止?jié){孔1號在449 m高程與結(jié)構(gòu)縫相交，縫面有漿液未灌漿；止?jié){孔2號在434 m高程與結(jié)構(gòu)縫面相交，灌漿量600 kg；止?jié){孔3號至445 m高程與結(jié)構(gòu)縫面相交，灌漿量550 kg。預灌漿孔與止?jié){孔采用低壓灌漿技術(shù)，灌漿壓力在0.15 MPa左右，同時采用定量灌漿，止?jié){孔布置見圖4。

圖3 大壩423 m高程廊道結(jié)構(gòu)縫止漏灌漿施工布置圖Fig.3 Grouting construction for the structural joints of the gallery on the elevation 423 m

圖4 大壩453.90 m高程平臺鉆孔施工布置圖Fig.4 Distribution of boreholes in construction platform on elevation 453.90 m

4.3 閉水試驗

通過在423 m高程廊道結(jié)構(gòu)縫上關(guān)閉埋設的管路球閥開關(guān)進行閉水試驗，通過測壓管上的壓力表觀測和記錄壓力測值，并設專人監(jiān)視各薄弱部位滲漏水變化情況，一旦有任何異?，F(xiàn)象，可立即打開423 m高程觀測廊道結(jié)構(gòu)縫上埋設的管路球閥開關(guān)排水減壓，防止廠房內(nèi)機電設備發(fā)生安全事故。通過該方法查找漏水點位置，并確定縫面止?jié){效果。

4.4 灌漿堵漏

在壩后453.90 m高程平臺布設3孔結(jié)構(gòu)縫止?jié){孔，灌注LW型灌漿材料約1 500 kg。閉水試驗廠房內(nèi)結(jié)構(gòu)縫不漏水的情況下，在423 m高程觀測廊道10～11號壩段壩體結(jié)構(gòu)縫上進行壓力灌漿。采用大流量灌漿泵進行純壓式灌漿，灌漿壓力根據(jù)庫水位情況控制在0.6 MPa左右，并以最大進漿速度灌漿，等灌漿量達到4 000 kg后，根據(jù)漏水與漏漿情況確定灌漿速度，共分別灌入LW型和HW型灌漿材料5 000 kg和500 kg，灌漿用時約4 h，灌漿孔布置見圖3。

5 漏水治理效果與結(jié)論

銅街子水電站大壩423 m高程觀測廊道10～11號壩段結(jié)構(gòu)縫處理前漏水量為180 L/min，2011年3月處理后漏水量為0，結(jié)構(gòu)縫無任何滲水現(xiàn)象，大壩其它部位滲漏量無異?，F(xiàn)象，且經(jīng)歷了一個汛期的考驗，堵漏效果顯著，表明采取該技術(shù)進行結(jié)構(gòu)縫堵漏是合理的，成功解決了銅街子大壩長期遺留的安全隱患。

在充分研究論證大壩結(jié)構(gòu)縫漏水成因的基礎(chǔ)上，針對廊道施工場地狹小，漏水部位距離廠房機組較近、結(jié)構(gòu)縫鉛直度偏差較大等特點，通過閉水試驗、止?jié){孔騎縫鉆孔壓力灌漿改為斜鉆孔低壓與定量灌漿技術(shù)，有效解決了結(jié)構(gòu)縫鉛直度偏差大、造孔精度難以控制的施工難點。該工程選擇了資質(zhì)齊全、經(jīng)驗豐富的專業(yè)隊伍，深入分析缺陷產(chǎn)生的原因并研究優(yōu)化處理方案，并在施工過程中及時調(diào)整與完善施工工藝，值得總結(jié)和推廣。

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