李 斌

（安徽省淠史杭灌區(qū)管理總局工程處，安徽 六安 237010）

1 工程概況

佛子嶺水庫位于淮河支流淠河?xùn)|源東淠河上，在安徽省霍山縣境內(nèi)，是一座以防洪、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電、供水、養(yǎng)殖、旅游等綜合利用的Ⅱ等大型水利水電樞紐工程。佛子嶺水庫工程于1952年1月開工興建，1954年11月竣工，主要建筑物有攔河壩、溢洪道、泄洪及發(fā)電引水鋼管、電站廠房等。水庫壩址控制流域面積1840km2，總庫容4.91億m3，其中調(diào)洪庫容1.56億m3，興利庫容3.67億m3，死庫容0.29億m3。設(shè)計洪水標準100年一遇，校核洪水標準5000年一遇。經(jīng)過半個世紀的運行，佛子嶺水庫大壩3#、4#、21#拱出現(xiàn)裂縫滲漏、結(jié)構(gòu)破壞，其中3#拱圈施工縫滲漏、拱冠出現(xiàn)縱向裂縫并滲漏，4#拱圈出現(xiàn)較長叉縫并滲漏，21#拱圈施工縫滲漏、施工縫與變形縫交界位置出現(xiàn)叉縫并滲漏，需要維修。

2 滲漏成因分析

（1）佛子嶺水庫大壩是新中國成立后國內(nèi)第一座自主設(shè)計施工的大壩，建成年代久遠，部分施工縫開裂，施工縫內(nèi)止水措施已遭破壞失效，產(chǎn)生滲漏。（2）壩體高、體量大，拱圈部分位置應(yīng)力集中并產(chǎn)生裂縫，形成竄水通道，從而出現(xiàn)滲漏。

3 治理方案

由于3#、4#、21#拱圈施工縫張開未破壞拱圈的結(jié)構(gòu)強度，為封堵滲漏水、恢復(fù)拱圈結(jié)構(gòu)的完整性，采用化學(xué)灌漿封堵并進行裂縫封閉處理。而3#拱冠縱縫以及4#、21#拱圈叉縫不僅存在滲漏水現(xiàn)象，同時由于裂縫的存在破壞了拱圈結(jié)構(gòu)，除采取灌漿封堵及裂縫封閉處理措施以外，還應(yīng)進行結(jié)構(gòu)加固。通過勘察現(xiàn)場、查閱大壩結(jié)構(gòu)圖，遵循設(shè)計要求，同時對多種材料進行比選后，施工單位采用比利時先進堵漏加固材料及工藝對大壩進行裂縫滲漏水治理和結(jié)構(gòu)加固、補強。

3.1 拱圈施工縫、拱圈叉縫滲漏水封堵及封閉處理

針對水利工程的特殊性及汛期高水壓的實際情況，根據(jù)施工單位以往治理眾多類似工程的經(jīng)驗，如采用目前國產(chǎn)的傳統(tǒng)堵漏材料及常規(guī)方式，難以根治。施工單位采用比利時DE NEEF?的Hydro Active? Cut AF、Denepox 40和深層注漿工藝，對拱圈施工縫、拱圈叉縫進行化學(xué)灌漿治理。施工單位引進的比利時先進堵漏材料Hydro Active? Cut AF是新一代的單組分硬質(zhì)聚氨酯注漿液，具有優(yōu)異的防水和止水性能。漿液遇水后發(fā)生反應(yīng)，迅速膨脹并固化成高強度硬質(zhì)閉孔固結(jié)體。其20倍的膨脹倍率，極大地改善了固化后的閉孔結(jié)構(gòu)和閉孔性，具有優(yōu)異的機械性能和耐久性，且低黏度、可灌性好，有較好的憎水性，不會被水稀釋或發(fā)生流失，可以用于處理高靜水壓、高流速情況下的滲漏。其不含鄰苯二甲酸鹽，不易燃、不含溶劑，固化后能夠耐大部分有機溶劑，耐受弱酸、耐堿、耐微生物侵蝕，并且具備德國KTW飲用水認證。Denepox 40超低黏度雙組分環(huán)氧樹脂注漿液具備對濕度不敏感、在潮濕環(huán)境中固化、高強度的優(yōu)異特性，超低的黏度確保其能夠滲透至細微裂縫深處，且具有優(yōu)異的黏結(jié)力（超過混凝土的內(nèi)聚力）。不僅環(huán)保、使用壽命長，而且固化后不受腐蝕性環(huán)境的影響。

具體處理方案：（1）基面打磨處理，確定滲漏水裂縫的準確位置和長度，繪制裂縫分布圖。（2）沿施工冷縫或滲漏水裂縫表面延伸打磨50cm寬，裂縫兩側(cè)打第一排斜注漿孔，深度約為所在位置混凝土拱體厚度的2/3，孔徑為14mm，孔距以實際施工中的漿液可灌性確定，一般為200～500mm。進行第一期化學(xué)灌漿，灌漿材料為Hydro Active? Cut AF，對裂縫滲漏水從根本上予以有效封堵。（3）裂縫滲漏水封堵后打第二排斜孔，深度約為所在位置混凝土拱體厚度的1/3，孔徑為14mm，孔距以實際施工中的漿液可灌性確定，一般為200～500mm。進行第二期化學(xué)灌漿，灌漿材料為Denepox 40，對細微裂縫予以封閉和加固。（4）化學(xué)灌漿結(jié)束后，沿施工冷縫或滲漏水裂縫背水面開槽，槽尺寸為3cm×2cm，槽內(nèi)先刷界面劑，界面劑表干后涂刷一遍SK手刮聚脲，SK手刮聚脲表干后對槽內(nèi)嵌填高彈性聚脲砂漿。（5）混凝土冷縫表面涂刷SK手刮聚脲，聚脲中問復(fù)合一層25cm寬的胎基布，SK手刮聚脲厚度為4mm，寬度為40cm。

SK手刮聚脲為單組分材料，具有如下特點：（1）材料為脂肪族，耐老化性能好，不變色；（2）抗沖磨性能好、耐老化；（3）強度高、柔性好，與基礎(chǔ)混凝土黏接強度大于2.5MPa；（4）分層施工，可以保證涂層厚度的均勻性；（5）無毒、可用于飲用水建筑物；（6）由于不含催化劑，分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有優(yōu)異的耐水、耐化學(xué)腐蝕及耐老化等性能，在水、酸、堿、油等介質(zhì)中長期浸泡，性能不會降低；（7）局部缺陷修補使用同一種材料，不需要專門的施工設(shè)備，施工方便。

高彈性聚脲砂漿用于混凝土薄層抗沖磨修補及嵌填伸縮縫，這種高彈性砂漿材料最大的特點是有極佳的彈性，彈性模量為16～50MPa，比普通砂漿低1000倍左右，其最大拉伸率在10%～25%（根據(jù)配比不同而異），壓縮40%后可以完全恢復(fù)，是一般混凝土的幾百倍，因此具有良好的抗裂性和變形性。這一特點使充填伸縮縫時可以抵抗1.5MPa以上的外水壓力。

裂縫灌漿施工示意圖如圖1所示。

圖1 裂縫處理化學(xué)灌漿示意圖

3.2 拱冠縱縫及拱圈叉縫的加固處理

3#、21#拱拱冠縱縫結(jié)構(gòu)加固范圍示意圖分別如圖2、圖3所示。針對3#拱冠縱縫及21#拱圈叉縫，因其結(jié)構(gòu)完整性已被破壞，對大壩結(jié)構(gòu)安全造成危害。根據(jù)設(shè)計要求，碳纖維片材厚度取0.25mm，加固范圍于裂縫兩側(cè)寬度不小于1000mm，單層碳纖維布的單位面積碳纖維質(zhì)量不宜低于150g/m2，也不宜高于450g/m2。該次加固處理采用2層高強Ⅰ級碳纖維布進行加固修繕。高強Ⅰ級碳纖維布技術(shù)性能指標如圖4所示。

圖2 3#拱拱冠縱縫結(jié)構(gòu)加固范圍示意圖（單位：mm）

圖3 21#拱拱圈叉縫結(jié)構(gòu)加固范圍示意圖（單位：mm）

圖4 碳纖維布抗拉強度標準值

具體處理方案：（1）基層處理。清除被加固結(jié)構(gòu)表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，并用修復(fù)材料將表面修復(fù)平整；將被粘貼的混凝土表面打磨平整，除去表面浮漿、油污等雜質(zhì)，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面；轉(zhuǎn)角粘貼處進行導(dǎo)角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不小于20mm；混凝土表面清理干凈并保持干燥。（2）涂刷底層樹脂。采用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于混凝土表面。在找平材料表面底層樹脂指觸干燥后，盡快進行下一工序的施工。（3）找平處理。配制找平材料，用找平材料將混凝土表面凹陷部位填補平整，不應(yīng)有棱角。轉(zhuǎn)角處采用找平材料修理成為光滑的圓弧，半徑不小于20mm。在找平材料表面指觸干燥后，盡快進行下一工序的施工。（4）粘貼碳纖維布。按設(shè)計要求的尺寸裁剪；按規(guī)定配制浸漬樹脂，并均勻涂抹于粘貼部位；將碳纖維布用手輕壓貼于需粘貼的位置，采用專用的滾筒順纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布，滾壓時不損傷碳纖維布；第二層碳纖維布粘貼時重復(fù)上述步驟，并在最后一層碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹脂。（5）表面防護。碳纖維布的表面均勻噴撒石英砂，確保防護材料與碳纖維布材之間可靠黏結(jié)。最后，涂刷一層添加防水聚合物的抗裂砂漿作為保護層。

4 結(jié)束語

佛子嶺水庫大壩通過化學(xué)灌漿、結(jié)構(gòu)加固對拱圈施工縫進行處理后，防滲效果明顯，大壩安全狀況明顯改善，施工效果受到參建各方的肯定。新時期，大壩安全管理的要求較高，相關(guān)人員必須加強對我國老舊的中小型水庫大壩除險加固，推進新時期水利改革發(fā)展，確保水庫大壩安全運行，充分發(fā)揮工程效益，使水庫大壩安全管理朝著規(guī)范化、制度化、科學(xué)化、現(xiàn)代化方向發(fā)展。