劉 剛，張建云，趙天來

(華能甘肅水電開發(fā)有限公司,甘肅 蘭州 730060)

1 概 述

1.1 引水渠道情況

西北地區(qū)某水電站引水渠道起點(diǎn)與取水口相連，終點(diǎn)與壓力前池相接。渠道全長4 735 m，縱坡0.12%，起點(diǎn)高程2 943 m。

引水渠道工程區(qū)域的基礎(chǔ)地層主要為第四系沖洪積漂、卵、礫石及碎石土，沿渠道縱向部分為挖方地基，部分為砂礫石碾壓回填地基，最大填筑高度18 m。

渠道內(nèi)孔尺寸為寬3 m×高3.8 m，每20 m布置1道結(jié)構(gòu)縫，邊墻和底板為C25鋼筋混凝土，厚40 cm，混凝土抗?jié)B等級W4，抗凍等級F200。電站年平均氣溫9.3 ℃，極端最低氣溫零下30 ℃。

1.2 渠道滲漏情況

引水渠道投運(yùn)后，出現(xiàn)多處渠段混凝土裂縫滲水，局部存在基礎(chǔ)沉降問題。渠道基礎(chǔ)局部不均勻沉降一般分布在填方區(qū)或挖填過渡區(qū)。

經(jīng)對引水渠道裂縫普查，共發(fā)現(xiàn)裂縫170余條，絕大部分為側(cè)墻豎向裂縫，底板裂縫較少。裂縫分布特征為：較多集中在每段渠道兩側(cè)1/3處，且左右邊墻成對稱分布；裂縫一般從側(cè)墻八字腳處向上延伸，表現(xiàn)形式為“上寬下窄”，個(gè)別裂縫由側(cè)墻向下延伸至底板，左右連通；其中裂縫寬度在3 mm以內(nèi)的有150條，裂縫寬度在3～5 mm間的有4條，裂縫寬度在5 mm以上的有19條。

2 滲漏成因分析

2.1 渠道混凝土裂縫特征分析

引水渠道混凝土開裂及變形主要發(fā)生在碾壓填方地基段，尤其是碾壓填方地基與挖方地基的過渡段。一方面基礎(chǔ)不均勻沉降導(dǎo)致渠道混凝土受力不均，產(chǎn)生較大的縱向拉應(yīng)力，局部受拉開裂，產(chǎn)生滲漏。另一方面，滲漏水會(huì)加速渠道地基土的濕陷、破壞，引起更大的地基不均勻沉降，使渠道混凝土裂縫加寬或產(chǎn)生新的裂縫。

(1)當(dāng)渠道節(jié)段部分位于挖方地基段，部分位于填方地基段時(shí)，渠道節(jié)段類似于懸臂結(jié)構(gòu)，位于填方地基渠段的地基沉降變形大于挖方地基渠段。經(jīng)驗(yàn)算，當(dāng)懸臂段長度超過7 m時(shí)，渠道邊墻混凝土頂部將首先開裂，并沿邊墻向下部擴(kuò)展；這與現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)較多裂縫位于渠道節(jié)段中間約1/3范圍內(nèi)，以及裂縫由邊墻延伸至頂部的分布特征相符。

(2)當(dāng)渠道節(jié)段兩端位于挖方地基段，中間部分位于填方地基段時(shí)，渠道節(jié)段類似于簡支結(jié)構(gòu)，中間填方地基段沉降變形大于兩端挖方地基段。經(jīng)驗(yàn)算，當(dāng)簡支段長度超過18 m時(shí)，渠道底板跨中底部混凝土將首先開裂，并逐步貫穿底板，沿邊墻向上擴(kuò)展；這與現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)少量裂縫位于渠道節(jié)段中部，由邊墻向下延伸至底板并貫穿底板的分布特征相符。

(3)對于全部位于填方段的渠道節(jié)段，如果地基碾壓不均勻，或局部出現(xiàn)滲漏水，致使填方地基出現(xiàn)較大的不均勻沉降，也可使渠道混凝土產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，導(dǎo)致豎向開裂。

2.2 裂縫原因分析

造成引水渠道產(chǎn)生裂縫滲水和基礎(chǔ)不均勻沉降的主要原因有以下幾點(diǎn)：

(1)施工質(zhì)量問題，包括渠道基礎(chǔ)高回填區(qū)碾壓質(zhì)量、渠道結(jié)構(gòu)縫止水安裝質(zhì)量等。

(2)設(shè)計(jì)布置問題，包括渠段分段分縫較長、未考慮基礎(chǔ)挖填方過渡區(qū)設(shè)置分段、渠道基礎(chǔ)未設(shè)置防滲反濾構(gòu)造和引排設(shè)施等。

(3)地質(zhì)問題。渠道基礎(chǔ)碎石土中細(xì)顆粒有濕陷性，渠道滲漏水會(huì)加速填方地基土的濕陷，引起地基不均勻沉降，進(jìn)而造成渠道裂縫加寬或產(chǎn)生新的裂縫。

(4)引水渠道地處高寒高海拔地區(qū)，溫差變化大，受混凝土收縮、溫度變化影響，渠道側(cè)墻混凝土易產(chǎn)生溫度裂縫，引起渠道滲漏。

3 滲漏防治措施

3.1 前期裂縫處理情況

前期混凝土裂縫處理的主要措施是在渠道內(nèi)側(cè)裂縫表面采用柔性防滲材料進(jìn)行防滲，或?qū)α芽p迎水面進(jìn)行嵌縫填塞。

一是對縫寬較小的裂縫采取聚氯乙烯膠泥或水溶性聚氨酯泡沫填縫劑進(jìn)行填補(bǔ)。

二是對縫寬較大的裂縫采取騎縫鑿“V”型槽，分層填補(bǔ)預(yù)縮砂漿，表面涂刷防滲涂料，也有采取雙組分聚硫密封膠封閉縫面。

三是對部分裂縫進(jìn)行化學(xué)灌漿，漿材主要為油性聚氨酯，化灌完成后，在裂縫表面布設(shè)三油兩布。

從處理后渠道運(yùn)行情況看，部分基礎(chǔ)有持續(xù)變形的，存在反復(fù)處理反復(fù)滲漏的現(xiàn)象；化灌處理效果較差，后期運(yùn)行滲水現(xiàn)象明顯。

3.2 綜合處理措施

(1)渠道的滲漏和局部沉降是綜合因素相互作用影響造成，由于前期局部沉降問題沒有徹底解決，渠道防滲漏效果不穩(wěn)定。后期綜合處理措施原則是：對渠道局部沉降部位加固處理，同時(shí)對渠道裂縫分類進(jìn)行防滲處理。局部沉降處理方案主要利用旋噴樁對高填方區(qū)沉降渠道結(jié)構(gòu)起支撐作用，同時(shí)輔助灌漿對淺層基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)，對建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行加固，提升基礎(chǔ)承載力，減少渠道變形。

(2)渠道裂縫處理主要采取對裂縫迎水面堵漏封閉為主、外側(cè)引排為輔以及加強(qiáng)觀測檢查的原則。

一是對渠道側(cè)墻裂縫進(jìn)行分類編號，對縫寬較小的裂縫采取防滲涂料、填縫劑進(jìn)行填補(bǔ)，對縫寬較大的裂縫采取鑿槽，填補(bǔ)混凝土處理(見表1)。

表1 裂縫分類處理措施

二是將滲漏水有組織引排至遠(yuǎn)離邊坡處，減少對渠道基礎(chǔ)的滲透破壞。

三是安排專人定時(shí)巡查渠道裂縫變化，發(fā)現(xiàn)滲漏及時(shí)處理。

3.3 處理效果

渠道局部沉降處理是在渠道運(yùn)行期間完成的，對渠道滲漏部位從外側(cè)進(jìn)行臨時(shí)封堵，后續(xù)利用檢修期在渠道內(nèi)側(cè)進(jìn)行防滲漏封堵裂縫；特別是鑿槽填補(bǔ)混凝土的縫面處理效果較好。目前引水渠道運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到治理效果。

3.4 渠道后續(xù)運(yùn)行措施

運(yùn)行期間加強(qiáng)對渠道的巡視，重點(diǎn)觀察渠道側(cè)墻和底板是否有滲漏、渠道兩側(cè)覆蓋的土體是否有裂縫等，對渠道重點(diǎn)段定期沉降觀測。

運(yùn)行期間如發(fā)現(xiàn)較小滲漏點(diǎn)應(yīng)及時(shí)封閉處理或引排；發(fā)現(xiàn)較大滲漏應(yīng)分析原因，及時(shí)停運(yùn)處理。同時(shí)，可以利用電站冬季檢修期間對渠道滲漏部位進(jìn)行檢查維護(hù)。

4 結(jié) 語

混凝土裂縫滲漏是水工建筑物普遍存在的缺陷，裂縫不僅降低建筑物的抗?jié)B能力，影響建筑物的使用功能，而且會(huì)引起鋼筋銹蝕、混凝土碳化，降低建筑物耐久性。因此，要根據(jù)裂縫滲漏不同狀況，采取合理的方法措施處理達(dá)到防治效果。

(1)渠道滲漏原因多樣，摸清裂縫產(chǎn)生的成因，分清主次順序，進(jìn)行針對性綜合處理。既要對渠道局部沉降對癥下藥進(jìn)行加固處理，也要考慮采取防滲封堵和及時(shí)引排等措施進(jìn)行裂縫防治，才能保證建筑物的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

(2)渠道運(yùn)行期間要重點(diǎn)加強(qiáng)滲漏的檢查巡視，定期沉降觀測，發(fā)現(xiàn)滲漏及時(shí)維護(hù)處理，達(dá)到減少渠道滲漏、安全運(yùn)行的效果。