溪洛渡水电站出线竖井裂缝成因分析及修补

2014-04-07徐文强

水利建设与管理 2014年3期

徐文强

(中国长江三峡集团公司，云南永善 657300)

随着我国经济技术的发展，大型水电开发逐渐成熟，高山峡谷地区修建地下式电站可以充分利用水资源，安装单机容量大的机组。此类枢纽工程的出线竖井开挖深度大，混凝土浇筑采用滑模技术成为有效手段。如:拉西瓦水电站竖井深216m［1］，溪洛渡水电站竖井深近500m，均采用滑模浇筑。目前，对于混凝土裂缝的渗水处理主要包括化学法及固结灌浆，溪洛渡水电站采用该种方法处理渗水取得了良好效果。

1 工程概况

溪洛渡水电站为地下电站，左右两岸分别设计两条出线竖井，井内直径为10m，每条竖井布置七个格室，分别为管母线(GIL)井、电缆井、电梯井、电梯前室、楼梯间、加压送风井及通风井;每条竖井分为上下两段，每段22层，每层11.5m。竖井衬砌混凝土工程分两期施工，二期采用滑模技术施工，混凝土为二级配C30混凝土。竖井完工后，衬砌混凝土出现裂缝。由于松散覆盖层较厚，地下水位高，地下水沿衬砌混凝土裂缝渗出，不能够满足机电安装的要求，需要进行裂缝处理，要求处理后表面干燥;裂缝表面封堵、修饰涂层厚度均匀，无漏刷、露底、起皮、空鼓、裂纹等现象，排水管接头热熔连接牢固，排水管与墙体采用膨胀型管卡连接，位置正确、管路整体横平竖直、不漏水。

2 地质概况

左岸出线竖井上段覆盖层厚度约为120～130m，右岸出线竖井上段覆盖层厚度约为65m，属冰水、冰川堆积体，含水丰富;左右两岸均有Ⅳ类宣威组粉砂岩及铝土质黏土岩厚约10m，该段地下水沿结构面渗出，局部涌水，铝土质黏土岩岩性较软，遇水易软化;还有约10m厚的Ⅳ类凝灰岩，该段潮湿，凝灰岩岩性较软，遇水易软化，性状差，其余为Ⅱ类、Ⅲ类玄武岩，岩石致密、新鲜、完整，块状结构为主，层内错动带较发育，柱状节理裂隙较发育，局部呈面渗状态以及少量涌水点。

左右岸出线竖井下段地质情况基本一致，为深埋玄武岩，岩石新鲜、完整，层间错动带较发育，局部节理裂隙较发育，呈面渗状态。

3 混凝土施工过程中对渗水的处理方案

在出现渗水的部位附近，利用井壁预埋回填灌浆管，用气腿凿岩机钻孔，钻孔深度深入土层2m，采用水泥灌浆将井壁周围2m范围内地层中裂隙封堵密实，阻断水流通道;当井壁开挖完成并且经测量没有欠挖后，在没有流水时利用锚杆注浆的较浓浆液将黏土开挖面均匀浇洒一层;对于黏土井壁上集中出水点采用埋设导水钢管将渗水导出，并引导到混凝土井壁外，一衬后进行水泥灌浆处理。混凝土浇筑时预埋壁后灌浆管，钻孔时，钻头必须穿过井壁混凝土，深入土层10cm，灌浆压力采用0.3MPa。采用纯水泥浆时灌浆压力0.2MPa，采用水泥砂浆时灌浆压力为0.3MPa，施工时尽快达到设计值。

4 裂缝渗水成因分析

a.出线竖井开挖后改变了地下水的出渗方式，相当于在地层中打了一个大型排水孔，使得地下水集中到竖井中排出。

b.混凝土一期衬砌后，壁后灌浆压力为0.2～0.3MPa，偏小;且深度为2m，对裂隙及覆盖层的填充效果不佳，堵水效果不理想。

c.根据二衬滑模现场观察，在由下往上施工过程中，沿井壁顺流下来的进入仓面的水在一定程度上改变了混凝土的设计配合比，使得混凝土的防裂及防渗性能较弱，易开裂，且渗水呈面渗状态，处理难度大。

d.滑模混凝土长度200多米，没有分缝，在温差作用下，使得混凝土开裂。

e.基覆分界范围内封闭处理效果不佳，开挖爆破围岩松动，以及原设置排水管排水不畅，造成地下水沿各种通道下流，在混凝土衬砌外侧形成含水区，在裂缝处外渗。

5 裂缝渗水处理方案

5.1 化学灌浆+排水孔方案

化学灌浆采用SCBK-CH高性能改性环氧材料，具有与混凝土黏结力强、早期强度高、抗冲击性能优异、耐磨性好、耐老化性优良、体积稳定性好等特点。

化学灌浆修补渗水裂缝的施工顺序为:ⓐ裂缝普查，现场查找裂缝，标识裂缝走向、宽度、高程、渗水情况等，并进行分类;ⓑ裂缝打磨，用打磨机沿缝两侧100mm进行打磨并洗缝，吹净打磨范围内杂物;ⓒ布孔，缝宽0.4mm以上的裂缝每50cm布一个灌浆孔，0.4mm以下的裂缝间隔30cm布一个灌浆孔，在裂缝两端及裂缝交叉部位均布置孔位;ⓓ钻孔，孔深20mm、直径27mm，对钻孔进行吹风处理;ⓔ安设注浆嘴并采用环氧胶泥封闭裂缝;ⓕ压风检查;ⓖ灌浆，起始注浆压力为0.2MPa，最高注浆压力为0.5MPa，用两台化学灌浆机分别用于灌浆和屏浆;h、混凝土表面修饰，灌浆结束7天后，铲除注浆嘴，将混凝土打磨光滑平整，采用与混凝土颜色相似的环氧胶泥修复混凝土损伤部位。

排水孔分为系统排水孔与随机排水孔。系统排水孔在每层布置一排直径为48mm，深4m的孔，每排8个排水孔，由环向排水管引至竖向排水管排出井外;随机排水孔布置在呈面渗状态部位、反复处理堵水效果不佳部位以及新增渗水点部位，孔径48mm，孔深4m。施工工序为:打孔—洗孔—安装管路—封闭。

5.2 水泥基渗透结晶材料方案

采用KOSTER NBI刚柔结合型防水材料，为渗透结晶粉料及浓缩伴附乳液双组分材料，粘结硬化后抗水压强度可达1.3MPa。

该种方法处理渗水裂缝的施工顺序为:ⓐ裂缝表面检查，察看裂缝高程、走向、缝宽等基本信息;ⓑ混凝土表面清理，通过打磨使得混凝土表面干净、平整和明显积水;ⓒ钻孔，在裂缝两侧交叉设置孔位，根据规定间距采用打孔机钻孔斜穿缝面，并对钻孔进行吹风处理;ⓓ注浆，采用专用屏浆保压注浆嘴，注浆嘴入孔8～10cm，采用聚氨酯类防水堵漏材料注浆并屏浆待凝24h;ⓔ注浆后在混凝土表面裂缝处涂刷一遍NBI，6h后，用裂缝修复材料注入裂缝40mm处，硬化后，再涂刷两遍NBI，间隔时间为12h。