水利工程混凝土渗漏原因分析及防治措施

2010-07-12谢梅良

水利科学与寒区工程 2010年11期

□谢梅良

一、引言

由于混凝土本身为透水介质，因而在水利工程中发生渗漏的情况是不可避免的。长期的渗漏不仅会使得钢筋锈蚀，而且还会引起混凝土的钙化反应，进而导致混凝土强度降低、结构疏松、耐久性降低，严重的可能会使水利工程结构产生安全隐患或导致破坏。同时，由于渗漏的作用，使得有压水渗入混凝土结构内部，对混凝土结构的稳定性会产生不利影响。

二、渗漏产生的原因

当渗漏发生后，我们需要对渗漏产生的原因进行分析。针对具体的原因，制定有针对性的修补处理方案。原因分析是制定经济、合理的修补处理方案的基础与前提。

(一)变形缝渗漏成因分析。变形缝为沉降缝、伸缩缝和抗震缝的统称。因为变形缝为混凝土结构的薄弱环节，因而在水利工程中变形缝位置为渗漏水的主要位置。变形缝的止水设计防水等级高，因此止水材料要选用耐久性良好的材料。在实际工程中，大部分变形缝处都存在渗漏现象，其原因可以从设计、施工和材料三个方面去寻找。

在设计中，如果设计的密封止水材料的尺寸和变形缝尺寸不合理，将导致密封止水材料的伸缩率小于变形缝的长期变形量，导到外水通过接缝渗入混凝土结构内部。在施工中，如果不严格按照设计施工，将容易导致止水带周围混凝土有蜂窝孔洞、止水带位置偏移、止水带焊接不严密、密封材料嵌填质量差等现象发生。如果止水材料选用了劣质产品或未选用合适的止水材料(如在高腐蚀性环境中仍选用橡胶类止水材料)，均易造成止水材料的老化与腐烂，从而形成渗水通道。

(二)混凝土裂缝渗漏成因分析。混凝土为脆性材料，其抗拉强度远小于其抗压强度，当混凝土结构上拉应力超过混凝土的抗拉强度，在混凝土结构上将出现裂缝(裂缝多半为弯曲裂缝，而且是拉裂缝)。根据裂缝形成原因的不同，可分为温度裂缝、凝缩裂缝、干缩裂缝、碱骨料反应裂缝、超载裂缝、钢筋锈蚀裂缝、地基不均匀沉降裂缝等。根据裂缝发展深度的不同，可以分为贯穿裂缝、深层裂缝和表层裂缝。对于裂缝成因的分析应从结构内力大小、混凝土材料性能、混凝土施工时的配合比、运营管理水平和运营环境等方面着手，一般混凝土裂缝产生的原因并非单方面的，而是由多种因素组合引起的。

三、渗漏处理的原则

渗漏处理是为了消除渗漏给水利工程建筑物带来的危害，增强建筑物的耐久性和安全性，最终达到延长其使用寿命的目的。渗漏处理方案必须根据渗漏调查、渗漏原因分析并结合水利工程建筑物的环境条件和特点，综合选择适当且经济的修补方案。

渗漏处理一般采用防水堵漏的方法。为了能有效地止水和降低建筑物内部的水压，防水堵漏应尽可能地靠近渗漏源头，这样有利于建筑物的稳定。渗漏修补一般应选择在无水期或枯水期进行。如果必须在有水状态下进行修补，就应严格遵循“上载下排，先排后堵”的实施原则。

四、渗漏的防治措施

(一)变形缝渗漏的防治措施。水利工程建筑物若在变形缝位置出现渗漏，首先要考虑采用热沥青进行补灌。当补灌沥青效果不明显时，则应采用化学浆液灌浆。一般情况下，化学灌浆材料均选用聚氨酯和丙凝浆液。

(二)基础渗漏的防治措施。对岩基渗漏，一般采用帷幕灌浆技术，通过加深加厚阻水帷幕来达到对基础防渗的目的。帷幕灌浆是将具有胶凝性的浆液或化学溶液，按照规定的配比或浓度，利用机械(或浆液自重)对之施加压力，通过钻孔、埋管或其它方法把浆液压送至岩体或其它物体(混凝土，砂、充填土等)的裂隙、孔隙或空洞内，形成一定宽度的阻水帷幕，以减少渗流量或降低扬压力的工程措施。

帷幕灌浆的设计一般包括灌浆压力、帷幕灌浆深度、帷幕灌浆的厚度和长度等4个方面。一般情况下，在地质条件、建筑物质量等条件的允许下，使用较高的灌浆压力是有利于工程防渗的。但灌浆压力不宜过高，太高的压力容易产生地层的隆起，并且在遇到有较大孔隙、裂缝时，较高的压力容易造成大量吸浆现象的发生，使浆液流到不需要防渗的远处，造成不必要的浪费。帷幕灌浆的形式确定后，除了封闭式帷幕灌浆要深入基岩外，悬挂式帷幕灌浆则要计算其深度。悬挂式帷幕深度应根据地质条件、坝基扬压力允许值、地层透水性、坝基排水措施等因素，结合大坝工程的实际需要，参照渗流计算成果及其它类似工程经验综合考虑。防渗帷幕的厚度主要由工程地质条件、大坝基岩的防渗标准、幕体本身的密实性、稳定性以及帷幕允许的水力坡降等来决定。帷幕深入岸坡内的长度同样要根据水文地质条件来确定，且宜延伸到正常蓄水位与地下水位相交处或相对隔水层处，与河床部位的帷幕连成整体。

当工程地基为非岩性地基时，一般可在建筑物上游采用粘土截水墙、粘土铺盖或粘土灌浆、化学灌浆等措施，以改善下游的排水条件。

(三)裂缝渗漏的防治措施。在裂缝渗漏处理之前，应先根据裂缝发生渗漏的原因、渗漏量的大小、渗漏范围以及对建筑物的影响程度等情况，分别采用以下几种处理措施。

1.表面处理。在裂缝产生的部位，用水泥砂浆(适用于较宽缝隙的裂缝)、环氧树脂(适用于微裂缝)对裂缝部位表面进行粘补、涂抹和嵌补等。这种方法一般适用于表面裂缝。对于裂缝渗漏量较大，但对建筑物影响较小的裂缝，可采用钻孔导渗或埋管导渗。钻孔导渗一般采用风钻在漏水裂缝位置一侧钻斜孔，穿过裂缝面，使漏水从钻孔中导出，然后封闭裂缝。埋管导渗即沿漏水裂缝在混凝土的表面凿若干个上小下大的槽形，并在渗漏集中的部位埋设引水铁管，然后用棉絮沿裂缝填塞，使漏水集中从引水铁管中排出，再采用防水快凝砂浆或快凝灰浆快速回填封闭槽口，最后把引水管封堵。

2.结构内部处理。对于只需要防渗堵漏的裂缝或浅缝，可采用水泥灌浆；但对于渗透流速较大、裂缝开度较小(小于0.2 mm)以及受温度变化影响的裂缝，则应采用化学灌浆处理。

3.内部处理与表面处理相结合。对于影响建筑物结构强度的裂缝，除了要采取内部处理外，还需要进行表面修补，以达到防渗、结构补强的效果。

(四)散流或集中渗漏的防治措施。当混凝土结构存在空洞、蜂窝、抗渗标号低和不密实等缺陷时，易造成水利工程建筑物出现散渗或集中渗漏的现象。对于大面积的细微散渗及水头较小的部位，一般宜采用表面涂抹抒法；如流速较大，可先用麻丝或棉絮楔入孔洞，以降低流速、减少漏水量，然后再进行堵塞；对于大面积散渗，可修筑防渗导水；对于建筑物内部混凝土密实性差、裂缝孔隙比较集中的部位，可进行水泥灌浆和化学灌浆；对于涵洞壁很薄、漏水范围大、且缩小洞径不影响用水要求的，可采用内衬钢板、钢筋混凝土或预制钢筋混凝土块等措施。套管可采用铸铁管、钢管或钢筋混凝土管等；对于集中射流的孔洞，流速不大的可将孔洞凿毛后用快凝胶泥堵塞。

(五)绕渗的防治措施。其防治措施一般为开钻孔灌浆、开挖回填和加深齿墙等。在选择处理方案之前要先了解渗漏部位和地层的水文地质条件。

(六)点漏的处理。灌浆堵漏法对于孔洞较大、水压较大且漏水量大的孔洞封堵非常适用，也可用于内部蜂窝孔隙较大、密实性差的混凝土渗漏和回填。灌浆堵漏法要先将漏水孔口凿成喇叭形，然后用快凝灰浆把灌浆嘴埋入，并封闭灌浆管四周，使漏水沿管集中排出，然后再用高强度砂浆回填至原混凝土面。必要时可以立模养护，待高强砂浆达到一定强度后，再沿灌浆嘴顶灌浆。

当漏水孔较小且水压不大时可采用直接堵漏法。先将漏水孔凿毛，并把孔壁凿成与混凝土表面接近垂直的形状，用水冲洗净槽壁，然后使用快凝止水灰浆捻成与槽直径相近的圆锥体，待灰浆开始凝固时，迅速用力堵塞于槽内，并向孔壁四周挤压使灰浆与孔壁紧密结合，封住漏水，外面再涂抹防水砂浆保护层。

在漏水孔洞较大且水压较大的情况下，一般应采用间接堵堵漏法。首先清除漏水孔壁的松动混凝土，并将孔洞区域凿成适合下管的孔洞，孔洞深度根据漏水情况确定。然后将胶管或塑料管插入孔中，使得渗漏水能沿管流出。然后采用快凝灰浆将管四周紧密封闭，待凝固后，拔出导水管，采用与直接堵漏法一样的方法将孔洞封死；也可采用木楔堵塞法，即先把漏水处凿成孔洞，再将一根比孔洞深度短的铁管插入孔中，使水顺管子排出，用快速灰浆封堵铁管四周。待灰浆凝固后，将一根外径和铁管内径相当且襄有棉丝的木楔打入铁管，将水堵住。最后用防水砂浆层覆盖保护。