论文部分内容阅读
[摘 要]大朝山大坝下闸蓄水后，发现9#～10#坝段横缝出现了不同程度的漏水现象，且渗漏量不断增多，威胁大坝安全。为此，通过成因分析，采用骑缝化学阻渗塞的方法，经过精心操作、过程控制等施工手段，成功的解决了横缝异常渗水，同时根据实际遇到的情况提出了有关建议。
[关键词]横缝渗漏 骑缝灌浆 效果 大朝山水电站
中图分类号：Tv543+.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）07-0153-02
1.工程概况
大朝山水电站位于云南省云县和景东县交界处，是澜沧江下游衔接漫湾水电站的下一个梯级电站。电站枢纽由碾压混凝土重力坝、右岸地下厂房、长尾水隧洞等建筑物组成。坝顶高程906m，最大坝高111m，拦河坝为折线型布置，坝段编号从右岸向左岸排列，共分23个坝段。1#～9#坝段坝轴线方向为N75°W，坝顶长度为213.39m；10#～23#坝段坝轴线方向为N55°E，坝顶长度为247m；两轴线夹角130°。9#坝段为楔形体坝段，坝段宽度15m，下游布置有2#电梯，10#坝段为冲沙孔及1#泄洪底孔坝段，坝段宽24米。
2.渗漏水情况及成因分析
大朝山水电站2001年11月4日下闸蓄水，水库蓄水后，9#～10#坝段横缝的开合度就呈缓慢增大的趋势，且一直存在渗漏现象，2004年12月27日监测人员巡视检查时发现该横缝处有大量渗漏水出现：（1）在9#坝段832m廊道入口处廊道壁上出现了少量渗漏水；（2）在827m廊道9#～10#坝段横缝处出现大量渗漏水；（3）827m廊道帷幕后的排水管满管带压出流。从监测成果上看：（1）大坝的渗水总量有明显的增大，12月27日大坝的渗流总量为：203.58L/min，比上次观测（12月15日）增大了82.56L/s；（2）10#坝段828m横向排水廊道测压管UP10-2～UP10-4（距横缝3.5m）的扬压水位有较大增加，分别比上次观测（12月15日）升高了3.41m、7.16m、1.84m。至2007年年底，横缝渗漏量一直较大，呈周期性变化，在每年2月份最大，9月份最小，与横缝开合度变化较吻合，横缝处渗流量年均为39L/min；测压管UP10-2～UP10-4的扬压水位年变幅较大，与库水位相关。
建设单位对此非常重视，召集设计人员察看现场，讨论研究处理方案，邀请国家电力监管委员会大坝安全监察中心、中国水科院、北京院等单位专家，就9#～10#坝段横缝渗水的处理方案进行了专家咨询。同意设计单位对9#～10#坝段横缝渗水原因的分析，分析认为造成▽832m、▽827m廊道渗水的原因有以下几种可能性：（1）9#～10#坝段横缝处于大坝折线处，变形不协调，致使横缝开合度呈趋势性增大现象，错缝值增加，导致止水结构局部破坏，引发横缝漏水增大；（2）10#坝段838m高程混凝土层面在施工过程中产生的裂缝可能引起渗漏；（3）10#坝段832m廊道顶距冲沙孔和1#泄洪底孔底板仅5m，9#坝段有电梯井及横向连通廊道，结构复杂，混凝土的局部缺陷和细微裂缝可能造成9#坝段基础廊道渗漏。
3.处理方案
根据上述渗漏原因的分析判断，专家组基本同意设计单位提出的9#～10#坝段坝顶骑缝封堵与832m、827m廊道斜穿缝面钻孔灌浆方案。本方案先实施9#～10#坝段坝顶骑缝封堵方案，封堵时间选择在坝体混凝土温度较低的月份。
骑缝化学阻渗塞方案：是在坝顶906m高程止水片下游1m处钻垂直骑缝孔，孔径270mm，孔深81.5m（该处基岩面高程为825m，钻孔深入基岩0.5m），灌注速凝水溶性聚氨酯类化学灌浆材料注入骑缝钻孔中，形成阻渗塞止水。该方案优点是只灌钻孔，施工工艺简单；减少通过缝面流失的浆量，处理造价低，止水效果好；缺点是钻孔精度（1‰）要求较高，一旦发生偏离，则难以保证阻水效果。
斜穿缝面钻孔化灌方案：该方案是分别在832m、827m廊道钻孔穿过9#～10#坝段横缝面进行化学灌浆，灌注水溶性聚氨酯类化学灌浆材料，利用化学材料在横缝内形成一个止水条带来防止渗漏，该方案的优点是采用化学灌浆工艺，操作简便；缺点是全缝面灌注，坝体横缝可能失去伸缩作用，横缝面再次发生变形错动后，化学材料止水带可能会被拉坏，导致横缝面再次出现漏水。
4.堵漏材料选择及施工工艺要求
（1）堵漏材料
9#～10#坝段横缝为永久缝，具有较大的伸缩变形性能，且缝内有水。因此要求化学阻渗塞应具备四个主要性能：一是具有膨胀性，保证阻渗塞塞紧塞牢；二是能适应伸缩缝反复开合变形，具有一定的弹性和柔韧性；三是能在水中快速凝固，不被渗流水冲蚀带走；四是固结体的抗渗性能满足设计防渗要求。根据这些要求，设计采用LW水溶性聚氨酯灌浆材料，是一种快速高效的防渗堵漏化学灌浆材料，对于水工建筑物渗漏、缺陷处理，尤其对建筑物伸缩缝的防渗堵漏效果明显，已在大量的工程中得到广泛应用。该材料主要性能指标如表1：
为了减少浆液流失，降低造价，改进固结体质量，选取合适的凝胶时间，灌浆之前，取定量LW浆液样品和定量的清水进行配合试验，掌握不同浓度浆液的凝结时间，确定施工实践中不同位置和时间所需要的材料配合比，结合孔内渗水速度，从而确定灌浆过程中的有关参数，为实际的施工提供相关依据和指导，保证了灌浆效果。
（2）施工工艺
化学阻渗塞是用普通钻孔灌浆工艺来实现的。其施工工序：开孔→埋孔口管→钻孔→测斜→冲洗孔内残留岩粉→钻孔验收→孔内电视→注水试验→灌浆→检查→封孔等。钻机采用YL-6A型工程钻机，并配套采用导中器和扶正器，每钻进1～2m测斜一次，并通过检查混凝土芯样，以横缝在混凝土芯中间作为标准，经过防斜措施和精心操作，孔垂直度达到了设计要求，9#～10#坝段横缝骑缝孔实际终孔深度为82.5m，按设计要求钻进至81.5m，因未见基岩，经建设单位同意，超钻1m至823.5m高程，终孔后，通过孔内摄像发现了渗漏位置，具体为：840.80m高程附近有少量水渗出，824.18～824.45m高程混凝土存在裂缝并伴有较大的渗水，裂缝宽度约6mm。由于孔内有大量渗水存在，且水位下降缓慢，渗水一直得到补充，在短期内无法对该孔实行灌浆，经施工单位与建设单位协商同意，在827m廊道横缝渗水位置827.5m高程采用高压风钻垂直廊道壁向骑缝孔内钻Ф40排水孔，孔深1m，经过5个小时孔内水位从864.3m高程降低到排水孔孔口827.5m。通过排水孔的排水量初步计算孔内渗流量，渗流量达125L/min。因灌浆孔是骑缝一次造孔，所以灌浆采用双泵双管一次灌浆法，即将灌浆管直通孔底，以浆赶水，遇水固化；注浆时随着浆面的上升，交替拔管，始终保持出浆口淹没在漿液面3m以下，让自由发泡区段与浆面同时上升，从而保证浆柱充填饱满密实和整体连续。由于孔内从866m高程以上至孔口的40m长的孔段为无水干燥环境，可能有潜在的渗漏部位造成浆液损耗，于是在坝顶骑缝孔上游1m，下游1.5m和2.5m横缝位置钻Ф32浅孔，以穿过坝体表面水平橡胶止水为准，安装水管，在施工时向横缝内注入清水，保持横缝湿润；同时，在灌浆管拔管至850m高程时，用水管向孔内沿孔壁注入清水，使清水沿孔壁下流至浆注表面形成一定高度的水柱，随浆柱上升到可能渗漏通道位置时，水体先行填充通道，浆液与缝内水份发生聚合反应，达到堵塞效果，从而防止浆液大量流失。
[关键词]横缝渗漏 骑缝灌浆 效果 大朝山水电站
中图分类号：Tv543+.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）07-0153-02
1.工程概况
大朝山水电站位于云南省云县和景东县交界处，是澜沧江下游衔接漫湾水电站的下一个梯级电站。电站枢纽由碾压混凝土重力坝、右岸地下厂房、长尾水隧洞等建筑物组成。坝顶高程906m，最大坝高111m，拦河坝为折线型布置，坝段编号从右岸向左岸排列，共分23个坝段。1#～9#坝段坝轴线方向为N75°W，坝顶长度为213.39m；10#～23#坝段坝轴线方向为N55°E，坝顶长度为247m；两轴线夹角130°。9#坝段为楔形体坝段，坝段宽度15m，下游布置有2#电梯，10#坝段为冲沙孔及1#泄洪底孔坝段，坝段宽24米。
2.渗漏水情况及成因分析
大朝山水电站2001年11月4日下闸蓄水，水库蓄水后，9#～10#坝段横缝的开合度就呈缓慢增大的趋势，且一直存在渗漏现象，2004年12月27日监测人员巡视检查时发现该横缝处有大量渗漏水出现：（1）在9#坝段832m廊道入口处廊道壁上出现了少量渗漏水；（2）在827m廊道9#～10#坝段横缝处出现大量渗漏水；（3）827m廊道帷幕后的排水管满管带压出流。从监测成果上看：（1）大坝的渗水总量有明显的增大，12月27日大坝的渗流总量为：203.58L/min，比上次观测（12月15日）增大了82.56L/s；（2）10#坝段828m横向排水廊道测压管UP10-2～UP10-4（距横缝3.5m）的扬压水位有较大增加，分别比上次观测（12月15日）升高了3.41m、7.16m、1.84m。至2007年年底，横缝渗漏量一直较大，呈周期性变化，在每年2月份最大，9月份最小，与横缝开合度变化较吻合，横缝处渗流量年均为39L/min；测压管UP10-2～UP10-4的扬压水位年变幅较大，与库水位相关。
建设单位对此非常重视，召集设计人员察看现场，讨论研究处理方案，邀请国家电力监管委员会大坝安全监察中心、中国水科院、北京院等单位专家，就9#～10#坝段横缝渗水的处理方案进行了专家咨询。同意设计单位对9#～10#坝段横缝渗水原因的分析，分析认为造成▽832m、▽827m廊道渗水的原因有以下几种可能性：（1）9#～10#坝段横缝处于大坝折线处，变形不协调，致使横缝开合度呈趋势性增大现象，错缝值增加，导致止水结构局部破坏，引发横缝漏水增大；（2）10#坝段838m高程混凝土层面在施工过程中产生的裂缝可能引起渗漏；（3）10#坝段832m廊道顶距冲沙孔和1#泄洪底孔底板仅5m，9#坝段有电梯井及横向连通廊道，结构复杂，混凝土的局部缺陷和细微裂缝可能造成9#坝段基础廊道渗漏。
3.处理方案
根据上述渗漏原因的分析判断，专家组基本同意设计单位提出的9#～10#坝段坝顶骑缝封堵与832m、827m廊道斜穿缝面钻孔灌浆方案。本方案先实施9#～10#坝段坝顶骑缝封堵方案，封堵时间选择在坝体混凝土温度较低的月份。
骑缝化学阻渗塞方案：是在坝顶906m高程止水片下游1m处钻垂直骑缝孔，孔径270mm，孔深81.5m（该处基岩面高程为825m，钻孔深入基岩0.5m），灌注速凝水溶性聚氨酯类化学灌浆材料注入骑缝钻孔中，形成阻渗塞止水。该方案优点是只灌钻孔，施工工艺简单；减少通过缝面流失的浆量，处理造价低，止水效果好；缺点是钻孔精度（1‰）要求较高，一旦发生偏离，则难以保证阻水效果。
斜穿缝面钻孔化灌方案：该方案是分别在832m、827m廊道钻孔穿过9#～10#坝段横缝面进行化学灌浆，灌注水溶性聚氨酯类化学灌浆材料，利用化学材料在横缝内形成一个止水条带来防止渗漏，该方案的优点是采用化学灌浆工艺，操作简便；缺点是全缝面灌注，坝体横缝可能失去伸缩作用，横缝面再次发生变形错动后，化学材料止水带可能会被拉坏，导致横缝面再次出现漏水。
4.堵漏材料选择及施工工艺要求
（1）堵漏材料
9#～10#坝段横缝为永久缝，具有较大的伸缩变形性能，且缝内有水。因此要求化学阻渗塞应具备四个主要性能：一是具有膨胀性，保证阻渗塞塞紧塞牢；二是能适应伸缩缝反复开合变形，具有一定的弹性和柔韧性；三是能在水中快速凝固，不被渗流水冲蚀带走；四是固结体的抗渗性能满足设计防渗要求。根据这些要求，设计采用LW水溶性聚氨酯灌浆材料，是一种快速高效的防渗堵漏化学灌浆材料，对于水工建筑物渗漏、缺陷处理，尤其对建筑物伸缩缝的防渗堵漏效果明显，已在大量的工程中得到广泛应用。该材料主要性能指标如表1：
为了减少浆液流失，降低造价，改进固结体质量，选取合适的凝胶时间，灌浆之前，取定量LW浆液样品和定量的清水进行配合试验，掌握不同浓度浆液的凝结时间，确定施工实践中不同位置和时间所需要的材料配合比，结合孔内渗水速度，从而确定灌浆过程中的有关参数，为实际的施工提供相关依据和指导，保证了灌浆效果。
（2）施工工艺
化学阻渗塞是用普通钻孔灌浆工艺来实现的。其施工工序：开孔→埋孔口管→钻孔→测斜→冲洗孔内残留岩粉→钻孔验收→孔内电视→注水试验→灌浆→检查→封孔等。钻机采用YL-6A型工程钻机，并配套采用导中器和扶正器，每钻进1～2m测斜一次，并通过检查混凝土芯样，以横缝在混凝土芯中间作为标准，经过防斜措施和精心操作，孔垂直度达到了设计要求，9#～10#坝段横缝骑缝孔实际终孔深度为82.5m，按设计要求钻进至81.5m，因未见基岩，经建设单位同意，超钻1m至823.5m高程，终孔后，通过孔内摄像发现了渗漏位置，具体为：840.80m高程附近有少量水渗出，824.18～824.45m高程混凝土存在裂缝并伴有较大的渗水，裂缝宽度约6mm。由于孔内有大量渗水存在，且水位下降缓慢，渗水一直得到补充，在短期内无法对该孔实行灌浆，经施工单位与建设单位协商同意，在827m廊道横缝渗水位置827.5m高程采用高压风钻垂直廊道壁向骑缝孔内钻Ф40排水孔，孔深1m，经过5个小时孔内水位从864.3m高程降低到排水孔孔口827.5m。通过排水孔的排水量初步计算孔内渗流量，渗流量达125L/min。因灌浆孔是骑缝一次造孔，所以灌浆采用双泵双管一次灌浆法，即将灌浆管直通孔底，以浆赶水，遇水固化；注浆时随着浆面的上升，交替拔管，始终保持出浆口淹没在漿液面3m以下，让自由发泡区段与浆面同时上升，从而保证浆柱充填饱满密实和整体连续。由于孔内从866m高程以上至孔口的40m长的孔段为无水干燥环境，可能有潜在的渗漏部位造成浆液损耗，于是在坝顶骑缝孔上游1m，下游1.5m和2.5m横缝位置钻Ф32浅孔，以穿过坝体表面水平橡胶止水为准，安装水管，在施工时向横缝内注入清水，保持横缝湿润；同时，在灌浆管拔管至850m高程时，用水管向孔内沿孔壁注入清水，使清水沿孔壁下流至浆注表面形成一定高度的水柱，随浆柱上升到可能渗漏通道位置时，水体先行填充通道，浆液与缝内水份发生聚合反应，达到堵塞效果，从而防止浆液大量流失。