(四川華電雜谷腦水電開發(fā)有限責(zé)任公司，成都 610091)

0 引言

薛城水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州理縣境內(nèi)的雜谷腦河上，總裝機(jī)容量138 MW，工程主要任務(wù)為發(fā)電。水庫(kù)正常蓄水位1 709.50 m，水庫(kù)總庫(kù)容114.8萬m3，具有日調(diào)節(jié)性能。工程屬三等中型規(guī)模，主要建筑物為3級(jí)建筑物。工程由首部樞紐、引水系統(tǒng)和廠區(qū)樞紐3部分組成。閘址、廠址基本地震烈度為Ⅶ度，抗震設(shè)防烈度為7度[1]。

電站廠房位于理縣木卡鄉(xiāng)附近雜谷腦河右岸Ⅰ級(jí)階地上。廠區(qū)建筑物順河向依次布置主廠房、開關(guān)站(GIS樓)。主廠房包括主機(jī)間和安裝間，主機(jī)間從下至上布置有蝶閥層、水輪機(jī)層、電氣夾層和發(fā)電機(jī)層。安裝間位于主機(jī)間下游側(cè)，分夾層和安裝場(chǎng)兩層布置。為避免地基不均勻沉降引起廠房變形開裂，主機(jī)間與安裝間之間設(shè)寬2 cm的沉降縫。2008年“5.12”汶川大地震造成安裝間沿與主機(jī)間的沉降縫發(fā)生整體沉降。

2016年3月，薛城水電站水輪機(jī)層靠河側(cè)排水溝的地漏孔出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，涌水量隨尾水位在1 552.00 m以上的增高而遞增。涌水漫出排水溝，滲漏量約80 m3/h。涌水在廠房地面四溢漫流，威脅廠房?jī)?nèi)電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，必須進(jìn)行防滲漏處理以保證廠房的安全。

1 原因分析及處理方案的選擇

1.1 原因分析

2016年11月，針對(duì)薛城水電站廠房滲水問題，通過現(xiàn)場(chǎng)查勘、分析，基本確認(rèn)滲水的主要原因是2008年“5.12”汶川大地震造成的主廠房安裝間與主機(jī)間的變形縫發(fā)生整體沉降，最大沉降量約為0.15 m。沉積造成安裝間內(nèi)空壓機(jī)室(高程1 551.60 m)至主機(jī)間水輪機(jī)層(高程1 547.00 m)排水溝的排水主管道發(fā)生剪切、拉裂破壞。廠房安裝間下部砂卵石回填基礎(chǔ)內(nèi)的滲漏水通過斷裂的管道進(jìn)入水輪機(jī)層排水主管道，因而造成排水溝地漏處出現(xiàn)大量涌水(如圖1所示)。

1.2 處理方案選擇

針對(duì)廠房漏水情況，初步制定了2種處理方案：(1)挖開廠房主機(jī)間外側(cè)的基礎(chǔ)覆蓋層，修補(bǔ)破壞的主排水管道；(2)采用膜袋灌漿技術(shù)，在主廠房?jī)?nèi)涌水部位對(duì)主排水管進(jìn)行灌漿堵漏，另外布置主廠房安裝間下層的排水管路。其具體方案是：在廠房?jī)?nèi)涌水部位的2個(gè)地漏中第1個(gè)地漏安裝控制閥門，先期排出漏水；在第2個(gè)地漏進(jìn)行膜袋灌漿堵漏，堵漏后關(guān)閉控制閥門、徹底切斷漏水進(jìn)入廠房的通道，再重新布置安裝間下層的排水管路。

圖1 薛城水電站廠房漏水原因分析Fig.1 Cause analysis of the water leakage in Xuecheng Hydropower Plant

因主排水管道埋設(shè)位置較深，采用第1種處理方案需要開挖深約10 m的基坑。施工中基坑的四周防護(hù)及基坑排水工程量大，施工費(fèi)用高、難度大。第2種方案采用高壓灌漿機(jī)將化學(xué)材料注入膜袋內(nèi)，化學(xué)材料遇水后迅速分散、乳化、膨脹、固結(jié)，形成新的化合物彈性體，使膜袋膨脹并完全填充較大的孔洞或管道。

經(jīng)過綜合比較分析，第2種方案施工難度小、費(fèi)用低，予以采用。膜袋灌漿堵漏點(diǎn)設(shè)置在水輪機(jī)層下游側(cè)第2地漏口。在灌漿封堵點(diǎn)前端(上游側(cè)第1地漏口)設(shè)置應(yīng)急疏排管至#2機(jī)組技術(shù)供水室前端地漏，并設(shè)置閥門，作為灌漿封堵點(diǎn)封堵后產(chǎn)生結(jié)構(gòu)縫滲水及繞滲等情況下的應(yīng)急排水通道(如圖2所示)。

圖2 薛城水電站廠房膜袋灌漿堵漏施工示意Fig.2 Construction schematic of film bag grouting and sealing in Xuecheng Hydropower Plant

1.3 堵漏材料選擇

1.3.1 灌漿漿材選用

根據(jù)漏水處理部位灌漿漿材可灌性較好、黏度小、環(huán)保無毒且能夠滿足缺陷處理需要等要求，選擇UPC-02單液型疏水性堵漏劑作為化學(xué)灌漿材料。UPC-02單液型疏水性堵漏劑屬改性PU注漿液，與水作用后產(chǎn)生聚合反應(yīng),迅速分散乳化、膨脹，形成高發(fā)泡率的多孔結(jié)構(gòu)PU發(fā)泡體，堵塞結(jié)構(gòu)裂縫并與基材緊密黏合，適用于簡(jiǎn)單的疏松結(jié)構(gòu)體低流量滲水、間歇性滲漏或二次穩(wěn)固灌漿等防水堵漏工程。

UPC-02單液型疏水性堵漏劑具有高發(fā)泡率、低收縮性特點(diǎn)，比同類產(chǎn)品節(jié)省材料，用量更經(jīng)濟(jì)；還具有分散乳化性良好、材料韌性佳、與基材黏合緊密、對(duì)水質(zhì)的適應(yīng)性高等特性。經(jīng)檢測(cè)，該堵漏劑各項(xiàng)特征均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(見表1)。

表1 灌漿材料特性Tab.1 Characteristics of grouting materials

1.3.2 膜袋的選用

根據(jù)主排水管的管徑大小，選擇柔韌性好、耐壓、不漏漿的丙綸布縫制灌漿用的膜袋，確?；瘜W(xué)材料膨脹后膜袋能緊密堵塞主排水管道。

1.3.3 堵漏材料選用

根據(jù)一些防滲處理工程的應(yīng)用，選用速凝型防水寶及水不漏堵漏神作為填補(bǔ)安裝控制閥門及膜袋灌漿后管道周邊細(xì)小部位的防滲堵漏材料。

防水寶是一種單組分、灰色粉狀的剛性防水材料。速凝型防水寶凝結(jié)時(shí)間為3～5 min，適用于滲水面、漏水口的帶水快速堵漏作業(yè)。水不漏堵漏神是采用防潮、抗裂、抗?jié)B、特效堵漏的綠色環(huán)保材料，具有帶水施工、防潮、抗?jié)B、抗老化、防裂、快速堵漏等特點(diǎn)。

1.4 灌漿設(shè)備選擇

高壓灌漿利用機(jī)械高壓動(dòng)力將化學(xué)灌漿材料注入混凝土裂縫中。傳統(tǒng)方法是采用手壓泵漿或用針筒推漿，壓力不高造成漿液只能灌在表面，不能灌進(jìn)裂縫的深處，達(dá)不到堵漏的效果。根據(jù)本工程的具體情況選用F-512高壓注漿機(jī)進(jìn)行高壓灌漿堵漏處理。

F-512高壓注漿機(jī)是一種利用機(jī)械動(dòng)力、不需氣壓源、有超高壓力的高壓化學(xué)灌漿設(shè)備。它能直接帶水注漿，可瞬間提升工作壓力，將液體有效灌注至0.1 mm的細(xì)微裂縫中，具有施工效率高、機(jī)身輕巧、攜帶方便的特點(diǎn)，適用于各種縫隙滲漏、蜂巢滲漏、地下涌水等灌漿堵漏作業(yè)[2]。

2 施工過程

2.1 膜袋灌漿操作步驟

施工準(zhǔn)備→安裝控制閥門→封堵排水主管→制作膜袋、安裝灌漿管、連接灌漿泵→灌漿→鉆孔檢查→清理施工現(xiàn)場(chǎng)→驗(yàn)收。

2.2 施工工藝及技術(shù)要求

(1)施工準(zhǔn)備：清理干凈施工區(qū)域，對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安全文明生產(chǎn)布置，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行遮蓋，避免造成污損。

(2)安裝控制閥門：利用水輪機(jī)層下游排水溝的第1個(gè)地漏口，預(yù)埋帶閥的鋼管，使排水管形成出口；將水、防水寶、不漏堵漏神按1.00∶3.50∶0.35的比例拌和，攪拌均勻呈膏狀防水膠泥，不得有生粉團(tuán)，靜置5～10 min，使用時(shí)再攪拌一下以增加防水效果；采用防水膠泥將帶閥門的鋼管固定在地漏口，膠泥應(yīng)填壓密實(shí)，確保不會(huì)滲水。

(3)封堵電氣夾層的排水主管：在電氣夾層排水溝的地漏口內(nèi)，采用防水膠泥封堵地漏口以下1 m的主排水主管，防止水輪機(jī)層膜袋灌漿時(shí)壓力增加引起滲漏水涌到電氣夾層。

(4)制作安裝膜袋：采用丙綸布制作灌漿膜袋，確保膜袋不漏漿并能承受壓膨脹、堵塞主排水管；在膜袋內(nèi)安裝灌漿管及排氣管各1根，灌漿管深入膜袋底部，排氣管固定在膜袋上部；灌漿管管徑與高壓灌漿設(shè)備連接管匹配，管口外露滿足灌漿設(shè)備的連接需要，灌漿管強(qiáng)度滿足灌漿壓力；將膜袋采用防水膠泥固定在第2個(gè)地漏口內(nèi)，確保膜袋口封閉嚴(yán)密不漏氣。

(5)灌漿：使用高壓灌漿機(jī)保持0.5 MPa的壓力向膜袋內(nèi)灌注化學(xué)灌漿材料，當(dāng)排氣管開始出漿且至少保持壓力2 min后可停止灌漿；灌漿后注意觀察灌漿材料的化學(xué)反應(yīng)，材料膨脹情況判斷是否堵漏成功。

(6)鉆孔檢查：半小時(shí)后在灌漿堵漏點(diǎn)下游側(cè)鉆孔，查看灌漿堵漏效果；如膜袋與排水主管貼合不緊密，會(huì)有少許滲漏水，采用防水膠泥進(jìn)行封堵；如首次膜袋灌漿堵漏效果不理想，則繼續(xù)在新鉆的孔內(nèi)使用膜袋灌漿技術(shù)進(jìn)行堵漏，確保所有滲漏水都被堵住；關(guān)閉排水閥門后，觀察72 h，確保廠房其他部位無滲漏跡象。

(7)清理現(xiàn)場(chǎng)：對(duì)地漏口以上的堵漏材料進(jìn)行切除清理，并用防水膠泥封閉，恢復(fù)排水溝的瓷磚；對(duì)檢查孔也采用防水膠泥封堵，恢復(fù)瓷磚；重新布設(shè)電氣夾層排水管道，在電氣夾層排水溝至水輪機(jī)層排水溝安裝排水管；對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用的材料進(jìn)行徹底清理，拆除安全文明施工防護(hù)措施，做到“工完料凈場(chǎng)地清”。

3 堵漏效果分析

采用膜袋灌漿堵漏技術(shù)對(duì)排水主管進(jìn)行封堵處理后鉆孔檢查：主排水管滲漏水全部被堵住，膜袋灌漿堵漏效果良好。然后關(guān)閉排水溝第一地漏處的控制閥門，切斷滲漏水入排水溝的通道，觀察72 h后未發(fā)現(xiàn)廠房?jī)?nèi)其他結(jié)構(gòu)縫滲水或其他繞滲情況，從處理的結(jié)果看，灌漿質(zhì)量較好，且工作效率提高了5～6倍。這種施工方法改變了傳統(tǒng)的堵漏工藝，提高了施工效率，取得了較好的整體效益。

4 注意事項(xiàng)及堵漏效果

(1)在查找滲漏點(diǎn)時(shí)，盡可能將周圍可能的漏點(diǎn)都排查完。灌漿完畢后，應(yīng)觀察72 h，確保其他部位無滲漏現(xiàn)象后再恢復(fù)周圍環(huán)境。

(2)化學(xué)灌漿材料固化較快，采用少量多配的原則，避免灌漿未結(jié)束而材料就固化在容器中。一般每次備漿量1～2 kg，以40 min內(nèi)用完為宜。并在漿液固化前，用酒精清洗容器，一般使用30～45 min后就要清洗一次，以保證灌漿設(shè)備管路暢通。

(3)要嚴(yán)格遵守國(guó)家有關(guān)環(huán)境保護(hù)的法令，廢棄和剩余的化學(xué)材料要謹(jǐn)慎處理，不能隨意丟棄。

經(jīng)過灌漿堵漏后，廠房滲漏排水泵從處理前的1.5 h啟動(dòng)一次到處理后近50 h啟動(dòng)一次，充分證明了該技術(shù)良好的堵漏效果。膜袋灌漿技術(shù)的應(yīng)用既確保了廠房的安全，也節(jié)約了費(fèi)用成本，如遇類似情況可借鑒使用。