LW/HW在葛洲坝大江电站排水廊道渗漏缺陷处理中的应用

2011-06-13张壮志刘畅快

大坝与安全 2011年5期

曾辉，张壮志，刘畅快

（1.中国长江电力股份有限公司，湖北宜昌 443002；2.中国长江三峡集团公司，湖北宜昌 443002）

1 工程概况

葛洲坝水利枢纽位于湖北省宜昌市境内的长江三峡末端河段上，距上游的三峡水电站38 km。它是长江上第一座大型水电站，也是世界上最大的低水头、大流量、径流式水电站。整个工程分两期。一期工程包括二江水电站、二江泄水闸和二、三号船闸、三江冲沙闸及其他挡水建筑物。二期工程包括大江电站、一号船闸、大江冲沙闸和混凝土挡水坝等。

2 排水廊道缺陷处理

2.1 缺陷情况

葛洲坝大江电站10.5 m排水廊道位于大江电站坝体内高程10.5 m处，主要在机组检修期间用于排除机组蜗壳及尾水管内的余水，与大江电站检修集水井相接。

2009～2010年冬修结束后，在集水井水泵运行中发现排水量异常，检查发现10.5 m排水廊道18～19F段沉降缝漏水，表现为整个缝面均有水流出，呈线状，其中下游垂直缝面局部水喷出约1 m，漏水量约为2.7 m3/h。排水廊道设有两道止水，第一道止水为紫铜片止水，位于廊道壁外围1 m处，第二道止水为塑料片止水，位于廊道壁外围0.5 m处。在廊道上游侧沉降缝两侧各埋有一根灌浆管，说明该缝止水可能存在缺陷，以前进行过灌浆处理。因漏水通道已经形成，漏点高程较低，上游水头约55 m，下游水头约30 m，在较高的水压力下，如不进行处理，漏水有增大的可能。

2.2 处理原则与处理思路

混凝土渗漏现象的发生有渗漏源、渗漏途径和逸出点三要素。在条件允许的情况下应尽可能对渗漏源进行封闭处理，这样做的最大好处是可以直接从源头封闭渗漏通道，从根本上解决渗漏问题。就大江电站10.5 m排水廊道内沉降缝渗水的情况，要从渗漏源上做防渗处理并封闭漏水源的可能性不大，那么，只能从截断渗漏途径与改变逸出点方面进行处理。本次漏水应是灌浆材料年久失效所致，需要对其进行灌浆止水。

2.3 处理方案与工艺

（1）钻孔

初步计划钻孔绕过第一道止水片。将灌浆材料从两道止水中间压入，利用两道止水作为背衬，如果两道止水间完全充满灌浆材料，可以达到较好的止水效果。

拟在距离沉降缝670 mm的位置水平方向钻孔，孔径18 mm，孔深约1 m，倾角45°±2°（见图1）。布孔间距50 cm，廊道下游立面侧漏水较严重的地方加布一个孔（见图2）。

图1 初步计划灌浆孔打孔详图Fig.1 Drilled grouting holes in the original plan

图2 原计划灌浆布孔图Fig.2 Distribution of the grouting holes in the original plan

钻孔过程中，由于廊道内部钢筋布置密集，打孔时经常打到钢筋，施工进度缓慢，对工期影响较大。根据钢筋的布置及止水破坏布置情况，对方案进行调整，改变钻孔方式及布置。沉降缝漏水主要原因是止水损坏，考虑到沉降缝内部是连通的，在漏水部位灌浆，在一定灌浆压力下，灌浆材料必定会通过止水破损部位填充沉降缝，达到止水的目的。受施工条件及工期的限制，决定在该沉降缝上骑缝打孔，不破坏第一道止水，在漏水较严重的部位增加灌浆孔的数量。同时为减小灌浆孔的水压力，在漏水最严重的部位增设引流孔。调整后的钻孔尺寸及位置见图3和图4。

（2）封堵沉降缝

对沉降缝的处理措施：①首先清理表面：用钢丝刷刷除沉降缝周围及缝内的污染物质，将沉降缝周围进行凿毛，然后用压力水冲洗干净，最后用压缩空气吹干，使沉降缝两侧表面清洁干净。②涂刷水泥基液：涂刷基液力求薄而均匀，对于难于涂刷的地方，反复多刷几次，确保表面充分被基液所湿润。基液厚度不超过1 mm。③封堵水泥砂浆：从上至下用水泥砂浆封堵沉降缝。为保证灌浆时沉降缝的密闭性，封堵时尽量把水泥砂浆填入沉降缝内。同时为加速水泥砂浆凝固，提高早期强度，在水泥中加入适量的减水剂。

图3 灌浆孔打孔详图Fig.3 Drilled grouting holes

图4 灌浆布孔图Fig.4 Distribution of the grouting holes

（3）灌浆

灌浆管安装完成，沉降缝封堵结束养护24 h后，封堵两个引流孔，将所有的灌浆孔联接到一个管道上，做压水试验，测出渗水压力，并观察沉降缝封堵是否良好。此沉降缝处的渗水压力为0.28 MPa。压水试验结束后开始灌浆。本次灌浆选用LW/HW水溶性聚氨酯灌浆材料，灌浆压力在0.3～0.4 MPa范围内。首先由下至上，从起始孔进行灌浆，其余孔口全部敞开，待相邻孔冒浓浆后扎管，如此类推，将灌浆压力逐步提升至最大灌浆压力，既要保证缝面内浆液饱满密实，又要防止缝面内过高的灌浆压力对缝面两侧的劈裂破坏。进浆速度小于5 mL/min时，稳压20～30 min扎管封闭。

3 灌浆材料

对沉降缝进行灌浆，必须使用弹性材料。灌浆部位处在流水状态下，选用水溶性聚氨酯材料能取得较好的效果。水溶性聚氨酯灌浆材料具有良好的亲水性能，水既是稀释剂，又是固化剂。浆液遇水后先分散乳化，进而凝胶固结。

灌浆采用LW水溶性聚氨酯（以下简称LW）/HW水溶性聚氨酯（以下简称LW）的混合材料。其性能指标见表1［1］。

表1 HW、LW主要性能指标表Table 1:Main performance indexes of the HW and LW materials

LW/HW具有许多相似的性质：都具有良好的亲水性能，可在潮湿或涌水情况下进行灌浆；固结体经急性毒性试验检测，属实际无毒类；施工工艺简便，浆液无需繁杂配制。二者的主要不同点在于：LW粘度较大，膨胀率较大，凝结速度较快；HW粘度较小，可灌性好，具有较高的力学性能。LW/HW水溶性聚氨酯化学灌浆材料可以任何比例混合使用，以配制不同强度和不同膨胀倍数的材料。由于水溶性聚氨酯浆液有很好的亲水性，灌浆结束时，可用水代替大量的有机溶剂冲洗设备与管路，减少施工污染和费用。

灌浆采用LW/HW的比例为1∶1，凝结时间约为3 min。