劉福平

(北京市密云水庫管理處，北京101512)

1 基本情況

1.1 水庫概況

密云水庫總庫容43.75億m3,是一座以防洪、供水為主要功能的綜合利用、多年調節(jié)的大型水利樞紐，目前是首都北京最重要的地表飲用水源地。密云水庫樞紐建筑物包括2座主壩、5座副壩、7條隧洞、3座溢洪道、1座電站和1座調節(jié)池。。

1.2 工程布置

第一溢洪道位于潮河黃各莊南單薄分水嶺上，為密云水庫宣泄洪水的主要建筑物之一。溢洪道為河岸深孔式，平底坎帶胸墻式孔口,底坎高程140m。閘首段總寬58.8m，總長度26m，設5扇10×6m深孔弧形閘門，門上為13.2m高的鋼筋混凝土胸墻，閘墩厚2.2m。閘首下游為泄槽，寬度由58.8m逐漸縮減為40m，于樁號0+140m開始逐漸開擴，展寬為62.5m。出口為差動式挑水坎，泄水沿天然山坳進入潮河河道[1]。

1.3 滲漏情況

建庫以來第一溢洪道共計擋水年份33個，最高水位153.98m(1994年9月16日)，2002-2015年沒有擋水，2016年9月重新?lián)跛?017年9月初，閘前水位145m,在日常巡視檢查過程中發(fā)現(xiàn)第一溢洪道2#中墩有漏水情況，現(xiàn)場觀測為點狀射流漏水，漏水點共計2處，均位于工作閘門下游一、二期混凝土接縫處，距底板高度分別為0.5m和0.4m。實測兩處總滲漏量約每分鐘0.5L，未發(fā)現(xiàn)其他異常情況。同時還發(fā)現(xiàn)1#、3#中墩門槽一、二期混凝土接縫處也有滲水水漬。

2 滲漏原因分析

2.1 現(xiàn)場勘查情況

第一溢洪道發(fā)現(xiàn)滲漏問題后，多次組織專家現(xiàn)場勘查，初步認為滲漏是閘門導軌附近一、二期混凝土結合處出現(xiàn)裂縫、形成滲漏通道所致，在目前水位情況下，滲漏問題不構成安全危險。但考慮到密云水庫的重要性，必須高度重視隱患風險，及時采取灌漿措施封堵漏點。

為核實專家勘查意見,特組織了潛水員水下摸排，初步確認了上游入滲點位于2#中墩右側閘門導軌一期、二期混凝土結合處。

為進一步驗證滲漏通道具體位置,又進行了閘門泄水試驗.關閉3#檢修閘門(2#中墩右側)，打開3#工作閘門，將兩道閘門間的水排干，滲漏情況逐漸減少并最終停止，由此進一步排除從相鄰2#閘門上游穿過2#中墩入滲的可能性，確認入滲點位于2#中墩右側工作閘門上游。

2.2 滲漏成因分析

混凝土建筑物產生滲漏的原因是多方面的，設計或施工的缺陷、運行中遭受意外破壞作用都容易導致建筑物的滲漏，如：施工時未振搗密實，局部產生蜂窩，或本身干縮產生裂縫；在某種外力作用，使混凝土產生裂縫等等[2-4]。

混凝土是多相復合脆性材料，當拉應力大于其抗拉強度，或拉伸變形大于其極限變形時，混凝土就會產生裂縫。根據不同的深度，可以分為貫穿裂縫、表層裂縫和深層裂縫；按產生原因分，裂縫可以分成鋼筋銹蝕裂縫、溫度裂縫、干縮裂縫、超載裂縫、地基不均勻沉陷裂縫、堿骨料反應裂縫等。對滲漏裂縫成因進行分析推斷可以從混凝土材料施工、性能、運行管理和結構設計、外載作用、環(huán)境條件等方面著手實施[5]。

第一溢洪道閘墩設計分兩部分主體部分和導軌部分，在混凝土澆筑施工時也是分兩期澆筑。這種設計和施工方式容易在新老混凝土接合部出現(xiàn)裂縫。

從注水試驗的情況和工程的運行情況，可以分析該處滲漏裂縫形成的原因如下：

1)1999年開始，水庫進入枯水期，水庫水位持續(xù)下降，至2002年水庫水位低于140m,第一溢洪道開始不擋水，而至2016年9月開始再次擋水時已歷經14年，因長時間暴露在空氣中，溫差等條件的變化使得新老混凝土接合部出現(xiàn)裂縫。

2)沿一、二期混凝土接縫處注水試驗時，注水46L，閘門上、下游新老混凝土結合部位有多處滲水，在導軌二期混凝土表面也有幾處滲水，這說明：新老混凝土接合部有滲水通道；二期混凝土澆筑不密實，有滲水通道。

3 缺陷處理方案比選

3.1 處理材料的選擇

目前國內外研究情況看，投入市場的混凝土修補材料越來越多，歸納起來有三大類：水泥基質材料、樹脂基質黏結材料和聚合物改性水泥基材料[6]。其中,水泥基質材料具有強度高、相容性好、施工方便等優(yōu)點，但其養(yǎng)護期較長，不適用于搶修工程;樹脂基質黏結材料具有強度高、吸水率小、抗凍融性好、抗?jié)B性好，與老混凝土黏結性好等優(yōu)點。但其固化收縮率比水泥混凝土要大幾倍到幾十倍，受力變形量和徐變大，價格昂貴;聚合物改性水泥基材料抗拉強度高、抗拉彈模較低，且耐磨、耐腐蝕、抗?jié)B、抗凍性能優(yōu)異，與老混凝土具有良好的黏結性能，主要用于因碳化、氣蝕、凍融破壞及化學侵蝕而引起的混凝土表層開裂、表面剝蝕破壞的修補?？紤]第一溢洪道的重要性，要求盡快解除隱患，并改善二期混凝土的結構強度的要求，故選擇環(huán)氧樹脂類灌漿材料。

3.2 處理方法的選擇

水工混凝土滲漏處理歸納起來可以分為三類：表面覆蓋法、剔槽充填法、注入法.前兩種方法僅能對裂縫表層進行處理，而對結構整體性能有影響或有防水要求的裂縫修補，需要采用注入法.常用的灌漿材料分為化學漿材和水泥漿材。根據裂縫的性質、寬度、施工條件等具體情況選用，一般對于寬度>0.3mm的裂縫，可選用水泥灌漿，水泥灌漿具有材料來源廣、價格低、強度高等優(yōu)點；對于寬度<0.3mm的裂縫，宜選用化學灌漿，化學灌漿具有化學穩(wěn)定性好、可灌性好、黏度低、收縮小及較高的黏結強度等特點，通過壓力把灌漿材料注入并充填裂縫內部，能起到防滲和補強的作用，目前國內應用較普遍的是聚氨酯漿材和環(huán)氧樹脂漿材。根據現(xiàn)場滲漏情況，通過滲漏通道的排查和滲漏原因的初步判斷，擬采取裂縫化學灌漿+表面柔性防滲涂料封閉的方案進行處理。

4 施工具體做法

4.1 施工工藝流程

施工準備——縫面刻槽及布孔——埋管連通性檢查——化學灌漿——表面清理——表面聚脲封閉——質量檢查及驗收。

4.2 剔槽及布孔

布孔及鉆孔：沿一、二期混凝土裂縫或滲水施工縫走向兩側或騎縫設置一排灌漿孔，孔間距0.3m左右，孔深、角度以和縫面相交為準，采用手持式鉆機進行騎縫鉆孔，鉆孔孔徑比灌漿管大1-2mm,深度約15cm。

剔槽：沿著一、二期混凝土接合部的接縫剔V槽，槽口寬度3cm-5cm，深度3-4cm,剔槽長度約5m。

鉆孔及V槽清理：用清水充分清理鉆孔及V槽內粉塵及碎屑，露出新鮮干凈表面。

封縫埋管：采用環(huán)氧砂漿進行封縫，在封縫的同時埋設灌漿管，并封堵嚴密。在閘門導板上下游填設灌漿管，一進一出，下游為主灌漿管，上游為排水排氣回漿管。

壓水檢查：當封縫的環(huán)氧砂漿達到一定的強度后，利用預埋的灌漿管進行水壓檢查，穩(wěn)壓壓力0.3-0.4MP，檢查鉆孔與縫的串通情況，及封縫止?jié){效果，疏通縫隙，進一步確定灌漿參數及所需灌漿材料的用量。對于漏水的地方，重新封縫止?jié){處理。

4.3 灌漿

漿液配制：灌漿材料為環(huán)氧灌漿材料，電子秤稱量，人工輔助攪拌棒攪拌均勻，將A(樹酯)、B(固化劑)兩組份材料按10∶1混合；配漿少量多次，每次配漿量要與進漿速度相應，每次配漿量0.5-1.5kg，避免因灌漿時間長造成配制漿液停放時間長，黏度增大，灌注困難，影響灌漿質量。

灌漿：由下至上依次灌漿，從下游下層注漿管開始注漿，待上游回漿管排出內部水、氣后排出濃漿時，封閉回漿管。根據吸漿量情況逐步升至設計壓力，在吸漿量<1ml時，保持壓力持續(xù)灌注3-5min即結束灌漿。3h以后檢查注漿效果，對管口不飽滿的膠管進第二次灌漿，直至飽滿。各閘墩環(huán)氧樹脂注入量匯總見表1。

表1 第一溢洪道滲漏處理環(huán)氧樹脂灌漿注入量匯總表

4.4 表面封閉處理

化學灌漿后待凝，切除表面出露灌漿管，用角磨機對基面混凝土進行打磨，打磨寬度為縫兩邊各不少于12cm，用高壓水槍沖洗表面的灰塵、浮渣。混凝土基面打磨處理后，清洗及風干表面，涂刷專用潮濕面界面劑，涂刷厚度要求薄而均勻，無漏涂，待界面劑初凝后，用刮刀刮抹第一層聚脲，并黏貼一層胎基布，間隔4-6h待第一次聚脲干燥后，施工第二遍聚脲，再依次施工第三、四遍，直至厚度達到2mm。

5 結 論

綜合閘墩滲漏及處理情況，得出結論如下：①第一溢洪道滲漏主要是閘門導軌混凝土結合處出現(xiàn)裂縫形成滲漏通道所致，與閘墩主體結構無關；②經過壓水及灌漿發(fā)現(xiàn)，閘墩二期混凝土內部尤其是上部存在蜂窩及不密實部位，其中2#閘墩兩側共注入環(huán)氧樹脂灌漿材料90.92kg，約84.2L。滲水通道除1#閘左側墻、3#墩、5#閘右側墻存在少許混凝土裂縫外，其余皆為一二期混凝土結合縫，形成上下、內部、上下游連通性滲水，通過化學灌漿進行處理，封堵了滲水通道；③采用環(huán)氧樹脂灌漿材料具有黏度低、物理力學性能好等特點，使結構加固。