某电站大坝基础廊道#～#坝段结构缝漏水处理

周 严，杨磊华，汪 莹，黄致锋

(浙江华东建设工程有限公司，浙江杭州，310030)

作者简介: 周严(1978—)，男，工程师，主要从事防水、补强加固及特种专业工程设计和施工。

【摘 要】 某电站在运行中发现27#～28#坝段结构缝发现渗漏，其主要集中在EL.297m高程基础灌浆廓道，最大漏水量80L/min左右，严重影响电站运行安全。本文主要通过对该结构缝漏水处理施工方案、材料及施工工艺等相应施工技术的介绍，为其他类似工程处理提供借鉴。

【关键词】 结构缝; 漏水; 化学灌浆; 灌浆压力

1 工程概况

“××水电站”是红水河梯级开发中的骨干工程，位于广西壮族自治区天峨县境内的红水河上，坝址距天峨县城15km。工程以发电为主，兼有防洪、航运等综合效益。本工程为Ⅰ等工程，工程规模为大(1)型，工程枢纽布置为: 碾压混凝土重力坝; 泄洪建筑物布置在河床坝段，由7个表孔和2个底孔组成; 左岸布置地下引水发电系统，装机9台; 右岸布置通航建筑物，采用二级垂直提升式升船机。工程按正常蓄水位400.00m设计，初期按375.00m建设，电站装机容量分别为6300MW与4900MW。初期375.00m建设时，大坝按初期断面施工(水下部分按后期断面一次建成)，引水发电系统土建部分除进水口坝段外按400.00m设计一次建成，初期安装7台水轮发电机组，预留2台机组后期安装。

大坝自下闸蓄水以来，随着上游水位的抬高，大坝廊道巡视检查过程中相继发现27#～28#坝段结构缝排水管排水流量异常，经初步分析判断，应属于库水绕过或穿过上游止水流入结构缝排水管所致。漏水集中发生在EL.297 m高程基础灌浆廊道内，最大漏水量在80L/min左右。根据相关资料分析，该处大坝上游结构缝排水管流量发生异常主要集中在库水位高于EL.350m高程以上，漏水量与库水位相关性很好，库水位在EL.340m高程以下该结构缝漏水消失，流量异常现象出现于结构缝排水管，坝体排水孔并未渗漏。针对这一特点，我方在处理工程中，主要针对止水失效的问题，钻孔至第二道与第三道止水间，通过向中间灌注聚氨酯灌浆材料，堵漏渗漏通道，从而解决了渗漏问题。

2 处理目的与要求

为防止高压渗透水流长期冲刷和减少混凝土物质析出，导致渗漏通道扩张扩大，及时消除结构安全隐患，施工方案主要处理程序是: 漏水点摸排检查(确定其高程部位)→上游面封堵、封闭(视库区水位与漏水点高程关系决定是否采用)→钻孔(包括钻斜孔、骑缝孔)→化学灌浆。

3 渗漏原因分析

27#～28#坝段结构缝漏水: 该结构缝漏水发生在EL.297m高程基础灌浆廊道排水管，该结构缝排水管流量发生异常主要集中在库水位高于EL.350m高程以上，因此判断主要漏水点处于EL.350m～EL.375m高程范围的可能性较大; 分析结构缝止水、排水结构和坝体排水设置并对照排水管排水情况，流量异常现象出现于结构缝排水管，同时坝体排水孔并未渗漏的情况，根据目前所掌握的资料来看，渗漏原因为大坝结构缝止水损坏与失效、结构缝止水与混凝土衔接部位、结构缝止水周边混凝土存在缺陷存在渗水通道的可能性较大，但并不排除混凝土存在施工缝与水平裂缝漏水的可能。

4 施工方案

4．1 处理方案选择

渗漏水产生的三要素是漏水源、渗水通道与逸出点，要解决工程渗漏水问题也需从这三方面着手，根据现有漏水资料，结合本工程结构特点、结构止水型式、排水结构特点、漏水表现形式，漏水处理的关键在于查明漏水部位、查清渗漏机理，特别是明确漏水源与漏水途径，从而根据不同的漏水原因进行针对性处理，结合以往类似工程的处理经验，宜采用恢复结构防渗、封闭渗漏通道与改变逸出点等一项或多项技术措施为主，结构补强为辅的处理原则。

根据本工程大坝结构缝止水结构特点及工程等级，处理方案的选择尽可能采用在上游面进行水下处理，再考虑到在坝顶钻孔灌浆与廊道内化学灌浆。由于坝高水深，大坝上游面水下处理与坝顶骑缝钻孔难度大无法实施，因此廊道内钻孔灌浆方法是一种既简便、处理效果又能得到保证的最佳方案，该处理工艺成功实施的关键在于钻孔，钻孔要求介于第二与第三道止水之间，同时应确保不破坏第二道止水铜片。

方案要点: 在大坝廊道内对结构缝两道止水片间位置钻斜孔，钻孔应斜向穿过两止水片间结构缝，孔斜及孔深需对照图纸严格放样，严格控制钻孔偏差，确保钻孔不破坏大坝止水铜。采用化学灌浆进行封堵渗漏通道，灌浆材料选用LW与HW混合浆液; 灌浆压力可压水检查确定，最终使浆液充填钻孔及二道止水片之间的结构缝缝面，从而封堵渗水通道。

4．2 施工材料选择

化学浆材选择应掌握的原则: 一是浆材的可灌性，所选化学浆材必须能够灌入裂缝，充填饱满，灌入后能凝结固化，以达到补强和防渗加固的目的; 二是浆材的耐久性，所选用材料在使用环境条件下性能稳定，不易起化学变化，并且与混凝土裂缝有足够的粘结强度，不易脱开，对于结构缝等特殊部位还需适应其结构变形。本次处理灌浆材料主要采用LW、HW水溶性聚氨酯。LW具有良好的亲水性能，水是稀释剂，又是固化剂。浆液遇水后先分散乳化，进而凝胶固结; 粘度低，可灌性好。可在潮湿或者涌水情况下进行灌浆，对水质适应性强，在海水和p H为3～13的水中均能固化; 施工工艺简便，浆液无需繁杂配制; 固结体经急性毒性试验检测，属实际无毒类; 固结体为弹性体，并且遇水膨胀，具有弹性止水和以水止水的双重功能，适用于变形缝的防水处理。可与HW水溶性聚氨酯化学灌浆材料以任何比例混合使用，以配制不同强度和不同水膨胀倍数的材料。有较高的力学性能，适用于混凝土或基础的补强加固处理。LW、HW水溶性聚氨酯主要性能指标见表1、表2。

表1 LW水溶性聚氨酯材料主要性能指标

表2 HW水溶性聚氨酯材料主要性能指标

4．3 施工工艺

该结构缝漏水处理仅考虑堵水，处理采用在廊道内结构缝两侧钻斜孔穿结构缝，进行化学灌浆处理。

(1)灌浆孔设计: 孔口中心定位参数确定原则，孔口定位线为结构缝两侧垂直廊道轴线面与通过廊道竖直面的交汇线，钻孔另一端定位线为结构缝面与通过上游两止水片中间竖直面的交汇线，孔口中心线在结构缝两侧513cm处，平面斜向结构缝45°，孔口尽可能布置在低处，孔口中心线高程先定为距廊道底板100cm左右，孔底高程分别为299、303、307、311、315，以此类推，间隔4m布置，根据现场孔口中心线位置与穿结构缝高程计算竖向孔斜;

(2)孔位放样: 用直尺等工具对钻孔位进行放样;

(3)钻孔并检查所钻孔漏水情况，严格控制钻孔角度，用地质钻机钻孔，孔径在56mm，确保钻孔介于二道止水(第二道与第三道)之间，同时不破坏原有止水结构，并检查钻孔是否漏水及漏水与排水管漏水的相关性，一旦钻孔漏水与排水管漏水相关性良好即可停止继续钻孔;

(4)埋管封缝: 对钻好的孔埋化学灌浆管，封缝使用力顿水泥，该材料具有快速固化功能，并进行压水试验，同时将化灌材料等运送至廊道内施工部位;

(5)灌浆: 压水试验合格后进行化灌，灌浆前先压入一定量的丙酮，化灌使用LW/HW水溶性聚氨酯，充分利用其良好的止水功能，化灌前先确定漏水压力，灌浆压力比漏水压力大0.2～0.3MPa，灌浆过程中根据注浆速度与注浆量大小及漏浆量情况，确定固化剂用量;

(6)表面处理: 待浆材料固化后对灌浆管进行凿除，并对混凝土表面进行修复处理。

4．4 过程控制

27#～28#坝段结构缝于2013年6月5日开始施工，2013年6月18日完成。该结构缝共灌注聚氨酯灌浆材料6.90t，施工后渗漏现象消失，处理效果较好。

(1)钻孔: 沿结构缝用地质钻机钻设灌浆孔。共布置5个灌浆孔，灌浆孔分布在结构缝右侧，27/28－GF－HG1、HG2、HG3、HG4四个孔钻至二、三道铜止水之间，27/28－GF－HG5钻至第三道铜止水之后。各孔参数如表3所示。

图1 钻孔放样

图2 钻孔

表3 27#/28#坝段结构缝渗水化学灌浆处理钻孔验收记录表

(2)凿槽、封缝、埋管: 沿缝凿宽10cm、深8cm“V”形槽，并用力顿堵漏王快干水泥进行封闭处理。灌浆孔埋20mm进浆管及回浆管并安装阀门，孔口用快干水泥封闭，同时对排水孔周边裂缝凿槽封闭处理，排水孔也埋设了灌浆管，并安装了阀门封闭。

图3 封面凿槽封闭

图4 下游廊道缝面封闭

(3)压水试验: 钻孔成孔后，于2013年6月15日8 35从27/28－GF－HG2号孔开始压水，压水压力0.8MPa，进水率8.5L/min。8 5227/28－GF－HG3号孔出现红色高锰酸钾水，9 3027/28－GF－HG3号孔出现红色高锰酸钾水，9 20排水孔出现红色高锰酸钾水，9 3627/28－GF－HG5号孔出现红色高锰酸钾水，10 2527/28－GF－HG1号孔出现红色高锰酸钾水。10 56下游帷幕灌浆廊道27#/28#坝段结构缝缝面渗水，进行凿槽封堵，至11 30时结束压水试验，压水压力1.2MPa，最终总流量13.0L/min，从压水试验结果来看，各孔均串通，同时水从二、三道止水之间破损处渗出，绕过第三道止水从缝面渗出。

图5 压水试验

图6 灌浆孔出红水

(4)灌浆

灌浆方式: 采用纯压式灌浆。

灌浆顺序: 由于各孔串通性较好，灌浆从进浆量较大的27/28－GF－HG2孔进行灌浆。

灌浆情况: 2013年6月18日，8 10从27/28－GF－HG2号孔开始灌浆，先灌注50L丙酮后灌注LW/HW聚氨酯灌浆材料，起灌压力0.5MPa。9 3027/28－GF－HG1出浆，12 20 27/28－GF－HG3出浆，16 1027/28－GF－HG4出浆。17 00，27/28－GF－HG5出浆， 17 50排水孔出浆，18 20结束灌浆，最终灌浆压力1.5MPa，共历时10h，共灌注聚氨酯灌浆材料6.90t。

图7 灌浆

图8 各孔串浆

(5)表面处理: 待浆液固化后，拆除灌浆管和局部封闭材料，并打磨缝面。

图9 缝面处理

图10 处理后的结构缝

5 处理效果

27#/28#坝段结构缝渗漏现象，经化学灌浆处理后，缝面无漏水，排水孔渗水消失。从2013年7月至今，根据水库水位的变化来看，当水位高于EL.350m高程后，结构缝也无漏水现象，说明原止水破损部位得到修复，处理达到了预想效果。

6 结语

结构缝渗水现象的出现，多数原因主要与止水失效或止水与混凝土间存在缺陷、产生绕渗有关。本工程主要特点: 在水位未达到理想高程时，通过资料分析及施工中的压水判断，从而找到了止水破损点位置，处理时从方案选择入手，配以合适的施工材料，实施过程中精确控制钻孔，压水、灌浆各工艺，从而达到了理想的处理效果。实践表明，钻孔至止水间，灌注合适的灌浆堵漏材料，是解决大坝坝体结构缝因止水失效导致渗漏的根本解决方案，在施工过程中选择合理的材料及有效的施工工艺控制是解决这类问题的关键。