太平哨大坝裂缝防渗处理技术

马晓芳，兰洪涛

（1.杭州凯基投资咨询有限公司，浙江杭州310000；2.青岛太平洋海洋工程有限公司，山东青岛266100）

0 引言

太平哨水电站位于辽宁省宽甸县太平哨乡葫芦头村，水库总库容1.83亿m3，调节库容0.19亿m3。电站主要由拦河大坝和副坝、引水隧洞、地面发电厂房、地面开关站等建筑物组成。拦河大坝为混凝土重力坝，坝顶高程196.00 m，坝顶全长556 m，最大坝高44 m，共有36个坝段和35条伸缩缝，其中3～23号坝段为溢流坝段，其余为挡水坝段。

经过对坝体孔内和上游坝面水下检查发现，溢流坝段和挡水坝段的迎水面存在和大坝上游面排水孔贯通的水平裂缝（如图1所示），裂缝宽1～50 mm，长3.8～11.5 m，较大的水平裂缝24处；此外，有的坝段的珍珠岩保护层基本脱落（其中包括上述有水平裂缝的部位），大坝挡水面混凝土出现麻面；由排水孔的孔内电视可以看到，渗漏水已形成射流状态，明显可看见析出的钙质。

大坝廊道内观测的渗流量很大，漏水严重，这对大坝的安全产生了很大的威胁，危害主要有：首先，从析钙的情况可知坝体混凝土内的胶凝颗粒正在逐渐被带走，降低了坝体的强度；其次，裂缝减小了大坝的有效断面，抗力降低，可靠度也随之下降；最后，裂缝是扩张性的，久而久之大坝的裂缝会越来越大，直至产生危及大坝安全的贯穿性裂缝。

图1 大坝裂缝示意图

1 裂缝成因分析

通过分析认为，太平哨电站地处高寒地带，冬季温度很低，大坝上游坝面水温1～3℃，而下游坝面温度可达到零下20℃以下，上下游坝面的温差冬季一般均超过30℃，最大接近40℃，巨大温差产生的温度作用，导致上游面混凝土受拉，坝面产生裂缝。

2 方案选择

采用的方案应能具备止裂和防渗双重作用：止裂—阻止大坝裂纹继续扩展；防渗—封堵裂缝不漏水。

1）锚索与裂缝防渗相结合。在大坝坝体上游侧打预应力锚索，对上游面预压，锚索从坝面伸到大坝基岩，利用锚索预应力抵抗冬季由于下游坝面混凝土收缩对上游面产生的拉应力，然后在坝面裂缝处采用柔性处理方法止水。

2）锚索与坝体灌浆相结合。打锚索同方案1），锚索打完后，在裂缝周边钻孔灌浆止漏，灌浆防渗是常用的方法，但是由于施工缝与伸缩缝相连，灌浆后，伸缩缝也被填充，而当温度变化时，坝体的伸缩受阻，会使大坝在温度应力的作用下产生拉伸和挤压破坏。

3）上游坝面防渗与加固层。为了止水，可以采用柔性方法对大坝裂缝进行处理，此方法能降低坝体的漏水量。裂缝柔性处理后，可以在处理面打锚筋浇筑薄层钢筋混凝土加固层，防止裂缝继续扩散。

3 方案介绍

太平哨水电站大坝温度裂缝应该采用止裂和止水并举的处理措施。本文介绍的只是止水防渗处理，是试验性的。

1）三重防渗方案概述。针对大坝裂缝的形式，青岛太平洋海洋工程有限公司采用水下三重防渗的柔性处理方法对大坝裂缝进行处理。首先在裂缝处开槽并填充GB柔性止水材料，然后在裂缝表面锚固GB止水板，最后在适当的位置钻灌浆孔，灌浆止水。所以形成了三道防渗：GBW止水条止水，SXM封堵剂止水和GB柔性止水板止水（如图2所示）。

图2 防渗处理图

2）主要材料介绍。GB柔性填料（嵌缝材料）防渗性能优异，耐老化，在水下流动性强，塑性大，且具有与混凝土面粘结性强，自粘性好，伸长率大等特点，是一种理想的嵌缝止水材料。此外，GB柔性填料（嵌缝材料）可加工成板状、条状及各种断面尺寸的型材，用防粘纸保护，施工十分方便。

4 施工方法

4.1 前期检查和清理

潜水员先下水对漏水部位进行水下检测，并清理裂缝部位的珍珠岩保护层，露出坝面裂缝。

4.2 对漏水裂缝进行柔性防渗处理

1）切割梯形槽。沿裂缝切割梯形槽，槽深6 cm，槽上口宽8 cm，槽下口宽3 cm。裂缝有上下波动变化，切缝时必须保证所切裂缝处在梯形槽下口位置。

2）清洗梯形槽。用高压水清洗已开凿好的梯形槽，除掉残渣、碎屑和泥土，保证在涂刷粘合剂之前，梯形槽的两个斜面及梯形槽内干净无杂物。

3）涂刷水下粘合剂。在岸上按比例调配好水下粘合剂，由潜水员在水下将粘合剂沿梯形槽下口面，均匀涂抹一层。涂刷时用力按压刷子，反复涂抹，两个反复以上，使涂层均匀无遗漏。

4）嵌填GBW膨胀止水条及水下快速密封剂封堵。待水下粘合剂涂完后，立即按“从中间向两边”的顺序，从梯形接缝面中间向两边嵌填GBW膨胀止水条，GBW膨胀止水条要保证和梯形槽下口面充分粘结，GBW膨胀止水条之间的搭接长度不少于15 cm。在嵌填GBW膨胀止水条的同时，在岸上调配好水下快速密封剂，对嵌填后的GBW膨胀止水条进行快速密封，以防止GBW止水条长时间与水接触而发生膨胀。

5）三元乙丙复合GB柔性止水板粘贴。在裂缝两侧混凝土表面涂刷粘合剂，同时在三元乙丙复合GB柔性止水板一侧涂刷粘合剂，立即进行三元乙丙复合GB柔性止水板的水下粘贴，将三元乙丙复合GB柔性止水板按从中间向两边的顺序粘贴在裂缝面上，并打压密实。柔性止水板粘贴结束后，再用不锈钢扁条压住上下两侧，并用射钉锚固。

6）三元乙丙复合GB柔性止水板周边封闭。三元乙丙复合GB柔性止水板锚贴完毕后，在止水板搭接处、射钉孔处及止水板周边用粘合剂进行封闭，防止漏水。

4.3 对裂缝两端进行化学灌浆防止绕渗处理

为了封堵裂缝止漏，同时便于今后分析试验成果，需要在柔性防渗处理后，对裂缝和它两端相交的大坝伸缩缝进行封闭，采用打斜孔化学灌浆的方法，防止漏水通过裂缝端部发生绕渗。

1）布灌浆孔。在18号坝段裂缝漏水部位两端,位于溢流面横缝处，在4条裂缝一侧打两个斜孔，位于中墩与裂缝结合处，在4条裂缝一侧打一个斜孔。

2）埋灌浆嘴。钻孔清洗干净后埋入灌浆嘴，用快速密封剂对孔和灌浆嘴之间的环形空间进行封闭并固定。灌浆嘴密封紧密，埋设牢固。

3）压水试验。对裂缝进行压水试验，由此判断坝体内部裂缝的开合度及内部裂缝串通情况，以便灌浆时控制灌浆压力和进浆量，防止浆液沿裂缝从坝后流失。用适当的压力向裂缝内灌注墨汁，检查缝面密封情况，对漏水部位进行修补，直到不漏为止。压水试验过程中，缝面密封良好，未发现漏水。

4）灌浆。灌浆材料采用LW/HW水溶性聚氨酯，灌浆压力控制在0.3～0.5 MPa，直到灌浆压力一直保持在0.5 MPa设计要求的压力下，10 min不吸浆后结束灌浆。

4.4 水下复查

对裂缝进行柔性处理和化学灌浆工作结束后，潜水员采用水下墨汁点滴测漏法对18号坝面漏水情况再次进行了全面检查。结果证明经过止水处理的176 m高程和174.6 m高程4条裂缝的GB柔性止水板周边未发现漏水。

5 结语

工程结束后，对观测廊道内进行了漏水量测量，其结果表明漏水量明显减少，2006年11月30日漏水量较2005年12月27日降低了81%。

该漏水量的对比充分说明了采用水下柔性材料结合水下灌浆的方法处理混凝土大坝裂缝是很有效的防渗技术。本技术可靠、投资少，可避免弃水修补裂缝，能为国家节约大量的水资源，并为管理单位创造很大的直接经济效益。

目前，在高寒地区兴建的大坝比较多，大部分都会涉及到温度裂缝的工程问题。1）处在高寒地区的大坝，由于低温冷冻等原因，使坝前和坝后产生很大温差，在大坝上游面很可能产生呈水平状态的温度裂缝，而后裂缝就随着温差的产生而扩大，所以采用的工程措施，应该是止裂和止水并行；2）止裂，可以在坝顶适当的位置往坝基打锚杆，或在上游面铺设钢筋混凝土加固层，强制性的将裂缝控制住；3）止水，可针对温度裂缝的伸缩和闭合，对其进行柔性处理。

［1］陆文海，等.水工建筑物病害处理［M］.成都：四川科学技术出版社，1989.

［2］范沈抚，李金玉.混凝土建筑物修补［M］.北京：中国水力水电出版社，1992.