浅谈思林电站地下厂房混凝土渗漏水治理工程

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  【摘 要】对于水工地下隧洞衬砌施工过程中的情况,裂缝是这一环节极为普遍的问题,主要是受内外温差变化,使其形成各种不同程度的收缩而最终导致了裂缝的形成,尤其是在地下水位较高的隧洞会产生以垂直于水流方向的存在的水压渗水裂缝。裂缝的形成大大影响了建筑的使用性能,因而需要采取相应的措施进行处理。基于此,文章根据思林电站地下厂房混凝土衬砌段局部出现裂缝的处理情况进行探讨。
  【关键词】混凝土;施工工艺;化学灌浆;防渗帷幕
  On the Thring underground powerhouse concrete seepage water treatment project
  Zhou Wei-lin
  (The Thring power plants of the Wujiang Hydropower Development Co., Ltd Sinan Guilin 565100)
  【Abstract】Cracks in hydraulic underground tunnel lining construction process, this link is extremely common problem, mainly by the internal and external temperature changes, to form a variety of different degrees of contraction and eventually led to the formation of cracks, especially in groundwaterthe high tunnel will produce hydraulic seepage cracks perpendicular to the direction of flow exists. The formation of cracks greatly affect the performance of the use of the building, and therefore need to take appropriate measures to deal with. Based on this, the article Thring underground powerhouse concrete lining segments processing of local cracks.
  【Key words】Concrete;Construction technology;Chemical grouting;Impervious curtain
  1. 工程简述
  乌江思林水电站位于贵州省思南县境内的乌江上,总装机容量4X250MW,水库正常蓄水位440m,相应库容12.05亿m3,调节库容3.17亿m3,防洪库容1.84亿m3,总库容15.93亿m3,属日周调节水库。本工程为Ⅰ等大(1)型工程,枢纽建筑物由碾压混凝土重力坝、右岸地下引水发电系统、左岸垂直升船机等组成。枢纽工程开发任务以发电为主,其次为航运,兼顾防洪、灌溉等。地下主厂房布置在右岸的山体里,部分结构低于河床高程,从EL349.5m的操作廊道到EL386m的风机室顶拱及边墙混凝土存在渗漏水现象,影响厂房的安全。
  表1 S64-1(上游分支管道)主要出水点统计表
  表2 S64-2(下游分支管道)主要出水点统计表
  2. 思林水电站地下厂房混凝土渗漏危害和原因分析
  2.1 危害分析:
  (1)会使钢筋混凝土内部存在的氢氧化钙溶失,PH值变小,容易导致混凝土结构中的钢筋发生锈蚀,并会加快结构混凝土的碱骨料反应,从而影响到结构安全,缩短了混凝土的使用寿命。
  (2)人员和机电设备长期在潮湿的环境中工作、运行,容易发生氡污染,将会影响到身体健康乃至丧失劳动能力,增加设备故障率,减少机电设备的使用寿命若。
  (3)影响它表观形象,对思林电站“达标投产”和申报“鲁班奖”的工作带来影响,而且会降低隧道周边围岩的稳定性,危及隧道的结构安全。
  2.2 原因分析:
  2.2.1 地质情况:
  厂房位于大坝右岸的山体内,工程地貌为石灰岩山体且植被茂盛。该地质状况特点为山体孔隙发达,大坝坝基和两岸均为(T1y2)灰岩、白云岩,岩溶系统发育,坝区主要岩溶管道有左岸的K30、K31,右岸S64、Sj2等。S64发育于T1y2-2,Sj2发育于T1y2-3-2层,其间可能受泥质灰岩阻隔,管道之间联系微弱,但均发育于T1y2层中,为同一补给区补给。
  2.2.1.1 S64岩溶管道,根据施工开挖揭露情况可分成上、下游两条支管道:(1) S64-1(上游分支管道),平面上顺层发育,岩溶水经1号施工支洞0+327.0~0+337.0顶或底→厂房NW角(上游边墙0+92、N端墙KC1)→排风洞(0+154~0+165)→导流洞堵头段(0+ 231~0+250),最终向河岸坝轴线附近排泄。(2)S64-2(下游分支管道)(见表1、表2)。
  2.2.1.2 Sj-2岩溶管道,发育于T1y2-3-2层,以水平向管道为主,根据施工揭露情况也可分为Sj-2-1、Sj-2-2两条平行的岩溶管道。
  (1) Sj2-1:为原前期发现的Sj2岩溶管道,顺层发育于T 1y2-3-2层,以水平向管道为主,平面上经厂房1号施工支洞0+155.4(顶拱之上)→厂房上层排水廊道0+239(PD22-6-1端头)→主变洞端头绝缘油库(顶拱之上)→厂房上层排水廊道0+ 120(PD20端头)→导流洞0+ 380 ,近河岸在4号尾水洞边坡上出露于地表(见表3)。
  (2)Sj2-2岩溶管道,顺层分布于Sj2-1下游侧33m左右,经厂房1号施工支洞0+ 120、进厂交通洞0+ 560 、主变交通洞0+26、下层排水廊道0+195、尾水3号施工支洞0+ 313、1号尾水洞0+460、2号尾水洞0+ 486,地表在3号尾水洞出口消能底板出露(见表4)。   后期虽然将Sj2-2的岩溶管道截断,将岩溶水从厂房上层排水廊道引入右岸导流洞,但气候上思林电站属于亚热带季风气候,年降雨量丰富,又因库区水位上升致使面临库区侧内部水压局部增大,虽然有防渗帷幕,但高压侧水系还是有部分向低压面渗流。
  表3 Sj2-1主要出水点统计表
  表4 Sj2-2主要出水点统计表
  2.2.2 混凝土裂缝分析:
  由于地下厂房位于岩体内,衬砌混凝土裂缝有干缩裂缝以及施工缝处理不当出现的裂缝。其产生的原因主要是:干缩裂缝主要是由于在硬化过程中,各种材料的变形不一致,产生细微裂缝。施工缝裂缝主要是由于接仓衬砌时模板拼缝不严密而漏浆;混凝土振捣不密实,气泡未排出以及养护不好所致。其表现为混凝土表面出现了一些裂缝及渗水点,裂缝受地下水、断层裂隙及各种层间错动的影响而渗水,表现为局部潮湿或间断性滴水;砼衬砌伸缩缝处渗漏滴水。
  3. 处理方案的选择
  (1)地下防水工程的处理,首先是在方案的选择上要考虑结合该工程原有的防、排措施,要最大程度上发挥原有工程措施,使工程项目的实施做到节约、实效、合理, 因此,开展特种地下工程及隧道渗漏水治理技术的调研、分析、研究提出可行的实施方案,进行工程应用,具有重大的现实意义。
  (2)在传统的渗漏水处理工艺上大致分为:疏、堵两大类。而“疏”又可简单的分为:引(通过人工制定的引水线路,引入规定的沟渠)、排(将堵塞的排水设施加以疏通使水在自由状态下按重力定律自由流淌)。“堵”的处理形式有:截(改变水的流向能在既定范围内保证截水范围达到处理要求)、封(以封堵水源为目的,将渗水隐患消除在源头)两种形式。
  (3)思林电站地下厂房混凝土渗漏主要集中在EL349.5M操作廊道、1#~4#母线洞、主变通道、风机室、进厂交通洞的上平段(即2#洞)、厂房排风洞等部位,以上洞室边墙虽已进行混凝土衬砌,但所处山体孔隙发达,渗漏形式复杂:有施工缝渗漏、环缝渗漏、螺孔渗漏、点漏、线漏等。通过对渗漏情况的反复观察、统计、分析。最终选择了“疏、堵”相结合的方法。“堵”即采用化学灌浆的方式,将分散的漏水汇集在相对集中的面上,再采用“疏”的开槽引排水方式。
  4. 施工方法和工艺原理
  防水及引水堵漏工法所采用的基本原理是引水及化学灌浆。引水就是对已出现的施工缝隙及伸缩缝新设置引水渠道。化学灌浆就是利用手工或机械手段,在压力作用下,将特制的化灌材料灌入到建筑物结构裂隙中,使灌浆材料在裂隙中凝固,以达到充填裂隙和止水的目的。
  4.1 主要材料的选择。
  根据市场调研和性能对比,结合思林电站地质和混凝土的情况,选择杭州国电大坝安全工程有限公司研制生产的HW和LW水溶性聚氨酯化学注浆液作为该工程化学灌浆的材料。该材料具有良好的亲水性,遇水可分散、乳化进而凝固,适用于潮湿或带水部位的防渗堵漏处理。LW水溶性聚氨酯的固结体是一种弹性体,伸长率达300%;而且遇水会膨胀,其体膨胀率达250%,具有弹性止水和以水止水的双重功能。尤其适用于变形缝的处理。HW水溶性聚氨酯的可灌性好、强度高。HW和LW配合使用效果更佳,可以以任何比例混合配制成不同强度的弹性的灌浆材料。
  其物理性能见表5。
  表5 水溶性聚氨酯注浆液的物理力学性能
  4.2 施工工艺。
  4.2.1 化学灌浆工艺。
  (1) 清理:详细检查、分析记录渗漏情况,确定灌浆孔位置及问距。清理干净需要施工的区域,凿除砼表面析出物,确保表面干净、润湿。
  (2)钻孔:保用电锤等钻孔工具沿裂缝两侧进行钻孔,钻头直径为14mm,钻孔角度宜≤45°,钻孔深度≤结构厚度的2/3,钻孔穿过裂缝。但未将结构打穿(壁后灌浆除外)钻孔与裂缝间距≤1/2结构厚度。钻孔间距20cm~60cm。
  (3)埋嘴:在钻好的孔内安装灌浆嘴(又称之为止水针头),并用专用内六角扳手拧紧,使灌浆嘴周围与钻孔之间无空隙,不漏水。
  (4)洗缝:用高压清洗机以6MPa的压力向灌浆嘴内注入洁净水,观察出水点情况,并将缝内粉尘清洗干净。
  (5)封缝面:将洗缝时出现治水的裂缝表面用水泥基防水材料(抗渗1号堵漏型)进行封闭处理,目的是在灌化学浆时不跑浆。
  (6)灌浆:使用高压灌浆机向灌浆孔内灌注化学灌浆料。立面灌浆顺序为由下向上;平面可从一端开始,单孔逐一连续进行。根据吸浆量情况逐步升至设计压力,当吸浆率小于1ml/min时,应保持压力延续灌注30min即可扎管待凝。4~5h后检查注浆效果,对管口不饱满的胶管进行第二次注浆直至饱满。当相邻孔开始出浆后,保持压力3~5分钟,即停止本孔灌浆,改注相邻灌浆孔。
  (7)拆嘴:灌浆完毕,确认不漏即去掉外露的灌浆嘴。清理干净已固化的溢漏了的灌浆液。
  图1 引水槽剖面图
  (8)封口:用水泥基本防水材料(抗渗1号防水型)进行灌浆口的修补、封口处理。
  (9)防水:用PA防水胶将化灌部位涂刷三遍(底涂、中涂、面涂),宽度10~20cm,两端各长出20~30cm。
  4.2.2 开槽引水处理工艺(引水槽剖面图见图1)。
  (1)清洗基面:根据渗漏面、点的情况,找准渗漏点,确定凿槽的位置,然后对要凿槽的混凝土表面用高压水进行清洗。
  (2)凿槽:沿渗漏水裂缝或施工缝骑缝凿“梯形”槽,槽的深度和宽度取决于渗漏水的流量。在凿槽的时候施工缝一定要在槽的中间,槽口宽约10~12cm、底部宽6~8cm、深约8cm;所凿的槽要延伸至排水沟沟沿以下20cm,以保证水能顺利排走,保证水不会溢出。
  (3)做引水空腔:根据具体情况埋设引水材料或拉引水空腔,用半管PVC管,把骑缝安放在槽内,每一条环形裂缝,作为主引水通道,将其余的渗漏裂缝和渗漏点流出的水引入主引水道;在每一条环形裂缝两端把水引入两边排水沟,以形成引水网络系统。
  (4)封缝:在严格清洗槽内混泥土表面的基础上,再用半圆PVC管盖住槽(两管搭接转角处的处理,做到内转角呈圆弧状,保证水能顺利排走,不可使用软质材料,软质材料抗压性能差,对外部压力敏感易变形,在转角处形成褶皱,排水过程中容易被堵塞),然后采用堵漏宝封住两边,固定PVC管,堵住两边的空隙。等堵漏宝完全干燥之后嵌涂柔性防水材料。再封缝之后嵌上遇水膨胀嵌缝胶,以适应缝的变形及热胀冷缩,达到永久防水的目的。最后在遇水膨胀嵌缝胶外封堵漏宝,厚度2cm左右。
  (5)表面处理:表面用M30水泥砂浆清光,加强表面防渗能力。
  
  5. 结束语
  思林地下厂房混凝土防水处理技术是一项复杂的系统工程,其难度大、技术强,在整治过程中遵循“防堵结合、刚柔相济、因地制宜、综合整治”的原则,分别采用“堵、排、涂、抹”的施工方法,达到了治渗漏和防水的目的。经过三年汛期的考验,处理过的部位未出现渗漏,有效地保护了地下厂房边墙混凝土和机电设备的安全运行,为思林电站“达标投产”的打下了坚实基础,该方法并被应用到乌江上游的“构皮滩水电站的地下洞室混凝土防水处理工程”。
  
  参考文献
  [1] 《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001).
  [2] 张风强 《贵州乌江思林水电站地下厂房单位工程验收设计报告》,中国水电顾问集团 贵阳勘测设计研究院 2010年.
  
  [文章编号]1619-2737(2012)07-21-684
  [作者简介] 周维林(1972-),男,贵州乌江思林发电厂(建设公司),毕业院校:大连理工大学,水利水电专业(2009.07),从事水电站施工管理工作。
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