某电站碾压混凝土坝体上游面涂刷处理措施

胡和平，李 焰

（1.葛洲坝集团第一有限公司，湖北宜昌443002；2.葛洲坝集团试验检测有限公司，湖北宜昌443002）

1 工程概况

某电站为C9015碾压混凝土双曲拱坝。坝顶高程620.0 m，最大坝高84.5 m，顶宽6.0 m，底宽21.5 m，坝面弧线长143.49 m，厚高比0.24，装机容量2×15 MW，多年平均发电量1.293亿kW·h，保证出力7 910 kW，水库正常蓄水位高程615 m，总库容0.994亿m3。工程等级为Ⅲ等，枢纽由大坝、发电引水隧洞、地下压力钢管、地面发电站及升压站等组成。大坝坝基为中～厚层灰岩，坝基置于微风化～新鲜岩层上。

2006年11月水库正常蓄水后，大坝中部溢流坝段和左右岸非溢流坝段下游壁面、拱肩混凝土与基岩接触处和基础廊道内上、下游壁面等，多处出现渗漏水现象，见图1。

渗漏分面流、射流、面渗（散渗漏）、层间渗漏和集中漏水等多种形式，并呈单一、混合情形出现，且库水位越高，渗漏越严重，这表明渗水主要来源于坝前库水并通过混凝土层间缝、孔洞等缺陷出现在下游壁面，但同时不排除两岸坝肩岩体渗水进入坝体。渗漏原因多样且具有一定的复杂性。

图1 大坝渗漏水示意图Fig.1 Dam seepage

2 缺陷的基本情况

为了解混凝土质量情况，先后在坝体、溢流面和廊道等部位进行了钻孔取芯、压水试验、声波测试、孔内电视录像等多种测试工作。

2.1 钻孔取芯、压水试验

混凝土芯样采取率约90%，但长度较短，一般为0.3～0.6 m且部分芯样长度小于混凝土层厚（30 cm）。从芯样实物看，局部层间结合不好，骨料分离、含浆量不够、注浆不足等形成架空。从芯样试验成果看，抗拉强度和抗渗指标基本满足和满足设计要求。大坝防渗层混凝土钻孔压水试验吕荣值，多段大于验收规范标准1.0 Lu的要求。

2.2 声波测试

声波波速小于3 500 m/s的点占9.0%，3 500～3 750 m/s的占8.7%，3 750～4 000 m/s的占21.3%，4 000～4 500 m/s的点占43.3%，大于4 500 m/s的占17.7%，声波波束主要集中在4 000～4 500 m/s，小于3 500 m/s的测点处混凝土密实度较差且与试验强度较低、取芯率较低部分的比例基本一致。

声波CT剖面中波速小于2 600 m/s的区域占18.2%；2 600～3 200 m/s的区 域 占 11.3%；3 200～3 800 m/s的区域占36.0%；大于3 800 m/s的区域占34.5%。其中小于3 200 m/s的区域为混凝土密实度较差部位。

2.3 钻孔孔内电视录像

孔段内密实度较差部位与单孔声波低数值区相吻合。

2.4 原型检测

大坝原型检测成果表明：坝体温度场变化出现异常，库水温度与坝体温度基本同步变化，应是坝体渗透性较强所致，表明大坝漏水严重。

2.5 表观检查

凡坝体外部漏水部位一般均有游离钙质析出。

3 处理措施的选择

根据以上混凝土质量检测资料和类比国内其他工程，为确保大坝、水库安全稳定和正常运行，2007年12月召开了专家分析讨论会，认为有必要对大坝采取多项联合措施进行堵漏和局部补强灌浆处理。

一般讲，水工建筑物若是由于混凝土缺陷而出现渗漏，其堵漏方式有两种，一种是在迎水面堵，另一种则在背水面堵，通常都结合“排”的方式进行疏导，即“堵、排”结合。凡条件允许应尽可能采取前种方式，其好处是在渗水源头直接堵截，可将渗水直接有效地堵在混凝土体以外，这样既可防止渗水对混凝土的侵蚀或溶蚀，降低混凝土内部渗透压力，有利于坝体安全稳定[1]，又可对坝体上下游间复杂而无法探明的渗水通道进行“模糊”有效的截断，使坝后渗漏消失。再之，近年来很多工程为防止大坝迎水面的渗漏或发现渗漏后进行堵漏时，采用了表面涂刷防水材料这一措施，收到了较好的效果。

因此，本工程就此选定了表面防渗涂刷和坝体内钻设一道防渗帷幕这两项堵漏处理措施。其中，根据混凝土结构确定涂刷范围为：高程570～615 m的全部大坝迎水面（570 m以下为死水位），帷幕孔的布置原则为：尽量向上游靠近并接近坝体防渗混凝土层内，自左到右、至上而下分为上部防渗帷幕、下部防渗帷幕、仰孔防渗帷幕和衔接帷幕并深入基岩布置。见图2。

至于局部补强灌浆，主要考虑混凝土存在上述种种缺陷，灌浆补强达到混凝土设计的各项物理力学指标是必要的，同时也能起到防渗堵漏的作用。根据混凝土浇筑记录和检查资料以及拱坝的受力条件综合分析，确定灌浆重点为左右坝肩非溢流坝段高程575～615 m的局部范围。

涂刷材料：参照三峡等工程应用实例，考虑水下环境的耐久性和对水质无污染的环保要求，采用凯顿百森T1水泥基渗透结晶型防水涂料。

灌浆浆材：对混凝土而言，灌浆浆材主要为水泥和化学浆材两类。其中化学浆材可灌性好、效果快，但价格贵、环保要求高、耐久性应当不如无机材料，且在国内混凝土内堵漏补强大范围、大面积以及大用量采用尚不多见。因此采用结石强度高的普通水泥和细水泥浆液为首选，特殊情况下为特例。

上述三项联合处理措施确定后，为做好此方案措施，会议要求先进行生产性试验，以验证方案效果的可靠性。

4 表面防渗涂刷

4.1 涂料检验

图2 坝体防渗帷幕与涂刷布置示意图Fig.2 Anti-seepage curtain in the dam and arrangement of brush

涂刷生产性试验前，首先对凯顿百森涂料和嵌堵修补材料进行了室内性能检验，成果见表1、表2、表3。从表中看出，各项指标均符合国家规范要求。

4.2 涂刷生产性试验

现场涂刷试验选在右非溢流坝段。主要工艺流程为：混凝土表面缺陷普查→缺陷处理→整体打磨、清洗→涂刷→养护→检查验收。

流程中的工艺方法分别是，混凝土表面缺陷普查项目与缺陷处理对象相同，主要有渗水点、蜂窝麻面、钢筋头割除、定位锥孔、错台挂帘和污物清洗等，处理方法一般采用刻槽嵌堵、凿挖嵌堵、修补封堵、磨平等单一或结合进行。处理完工后即对涂刷部位进行整体打磨，打磨的目的就是将混凝土表面的脱膜剂层清除干净，以利材料渗入混凝土构件表面内。打磨采用手提移动角磨机，清洗采用清洁压力水冲洗，晾干后涂刷。涂刷按材料说明进行，涂层要求不留空隙、气泡，厚度不小于1.5 mm。喷雾养护1～2 d。

上述刻槽、凿挖嵌堵和修补封堵，其材料有两种：一是SR2柔性防水嵌缝材料，该材料阻水效果好，曾在三峡大坝中得到广泛应用。施工时将其搓成长条，分层嵌入槽内，由于材料为柔性，所以主要用于伸缩缝的嵌堵。二是先悦科技有限公司生产的高效、速凝环氧堵漏灵，它是一种以无机高强胶泥为主体、添加多种无机材料和助剂制成的一种快速凝结堵水材料。它能在有流水或涌水的情况下带水施工，具有止水速度快、堵漏效果好的特性。主要性能技术指标见表4。由于材料为刚性，试验时主要用于层间缝、结构缝、渗水点的刻槽嵌堵、蜂窝麻面凿除修补和定位锥孔封堵等。施工时分层填入槽内，要求压紧、平齐原混凝土面，表面平整光滑为好。

4.3 质量检查

表1 凯顿百森T1水泥基渗透结晶型防水涂料检测成果表Table 1 :Test result of the Durab T1 cement-based permeable crystallization type waterproof coating

表2 环氧堵漏灵性能指标Table 2 :Properties of the epoxy plugging agent

表3 SR2塑性止水材料物理性能表Table 3 :Physical properties of the SR2 plastic sealing material

试验完成后，现场进行了表观和破坏性质量检查，表观检查主要看外观，是否存在漏刷、不均匀、气泡、空洞和异响等；破坏性检查则采取随机抽样，敲击破坏涂层，观察涂层厚度是否满足要求及粘结情况等。检查发现质量效果较好，如照片1，为缺陷修补前后对照照片。但粘结是否牢固问题与打磨是否彻底及干净与否密切相关，规模生产时，该道工艺必须严格把关。

5 施工工艺、方法

（1）缺陷处理

工艺流程：性状描述→切缝→刻槽→冲洗→嵌柔性止水材料→环氧堵漏灵封堵。

①性状描述：施工前，对层间缝进行性状描述，内容包括：位置、缝长、缝宽。

②切缝：以层间缝为中线，错开4 cm与层间缝平行切缝，缝深3 cm。

③刻槽：用手工凿槽，槽深6 cm，宽以切缝为界。

④冲洗：用压力水将缝内冲洗干净，晾干备用。

⑤嵌柔性止水材料：将柔性止水材料搓成长条，Aφ3㎝，嵌入槽内。

⑥环氧堵漏灵回填封堵：按一定配比将环氧树脂和堵漏灵配合均匀，将其分三次填入槽内，平齐原混凝土平面。填入材料时要压紧，表面要求平整光滑。

⑦养护。

照片1 缺陷修补前后对照照片Pic.1 Pictures before and after the treatment

（2）麻面处理

工艺流程：性状描述→凿除麻面→冲洗→环氧堵漏灵回填。

①性状描述：施工前，对层间缝进行性状描述，内容包括：高程、面积、缝宽。

②凿除麻面：延麻面周围切割2 cm深缝，凿除麻面至密实混凝土界面，回填环氧堵漏灵；若凿至5 cm后尚未凿至密实混凝土，埋设灌浆管引至混凝土面外，根据压水检查情况进行水泥或化学灌浆处理，凿除部位回填环氧堵漏灵。

③冲洗：用压力水将缝内冲洗干净。

④环氧堵漏灵封堵：按1∶9比例将环氧树脂和堵漏灵配制均匀，分三次填入槽内，平齐原混凝土平面。填入材料时要压紧，表面要求平整光滑。

（3）钢筋头割除

以钢筋头为中心，绕中心凿除混凝土φ10 cm，深5 cm，用压力水冲洗干净，用环氧堵漏灵砂浆回填，平齐原混凝土平面。

（4）局部渗水处理

对检查出有局部渗水的部位，绕中心凿除混凝土φ10 cm，深5 cm，用压力水冲洗干净，用环氧堵漏灵砂浆回填，埋设灌浆管，对准其渗水部位进行先水泥后化学灌浆处理。

（5）整体打磨、冲洗、涂刷

①打磨：层间缝、裂缝、麻面、钢筋头处理完工后，即对迎水面要涂刷部位进行打磨，将表面脱膜剂清除干净。

②冲洗：用压力水将已打磨面冲洗干净，晾干备用。

③涂刷：涂刷工艺参照材料厂商施工说明进行施工，使用专用涂刷，涂刷层不留空隙、气泡，厚度达1～2 mm间。

④补刷：涂刷时大坝坝前正在进行水泥帷幕灌浆，灌浆时从混凝土薄弱部位将防渗涂层破坏。将破坏部位打磨干净，进行再次涂刷处理。

⑤养护方法：待表面涂层初凝达到足够硬度后，立即进行喷水养护，并保证涂层处于润湿状态，但不得用水浸泡养护。养护开始的1～2 d内，每天向涂层喷水5～6次，保持表面湿润。涂层养护开始的2 d内，应避免暴风、曝晒、雨淋以及低温受冻。养护7 d后才可以进水使用。

6 结语

（1）本工程于2008年3月8日正式开工，2008年8月2日完工，9月通过验收。共完成大坝防渗涂层5 244.795 m2，层间缝、裂缝处理1 424.05 m，处理局部渗漏水189处,麻面处理414.36 m2，处理钢筋头、定位锥孔1 240个。工程施工前，对大坝渗漏专门做了流量检测，最大漏点流量为6.27 L/s，且多处射流，通过上游迎水面缺陷及涂层处理，外加坝体灌浆处理后，坝后射流已完全消失，渗漏点明显减少。按业主、监理及施工统计数字计算，处理后坝后渗水已减少90%以上，坝体透水率由原来的q=25～55 Lu减至q=0.8～1.5 Lu，坝后表面基本干燥。

（2）水工混凝土的缺陷处理除裂缝化学灌浆已有施工规范外，其他如堵漏、补强灌浆、修补等，暂无规范可用。尤其是灌浆，岩石、土体、覆盖层、混凝土等均是不同的介质和受灌体，灌浆方法和目的各有相同和不相同之处，如防渗，各介质中都会有相同之处，但其方法、标准要求则不相同，甚至区别较大，如土体有劈裂灌浆，而混凝土则不多见，岩石帷幕灌浆有高压灌浆达6 MPa，甚至以上，混凝土则不鲜见。故笔者同意参考文献[1]中“制定规范”这一提法，以满足生产实际的需要。

[1]叶源新，刘光廷，李鹏辉，等.溪柄碾压混凝土拱坝坝体渗漏处理[J].水利水电科技进展，2005（6）.

[2]DL/T5148-2001，水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].