党河上游水电站引水渠道质量缺陷及处理

吴建良

(中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司，新疆?乌鲁木齐?830002)



党河上游水电站引水渠道质量缺陷及处理

吴建良

(中国能源建设集团新疆电力设计院有限公司，新疆?乌鲁木齐?830002)

引水渠道是水电站工程主要的输水建筑物之一，在施工过程中由于受自身及外部介质环境的影响，尤其是在高填方基础上修建引水渠道，受北方寒冷气候影响及原材料和相应的工程技术措施不当，渠道裂缝现象是普遍存在又难以解决的工程实际问题，给电站的运行和管理带来了许多困难。针对这些裂缝现象，结合实际工程简述了“U”型钢筋混凝土渠道裂缝成因及处理措施。图2幅。

水电站；引水渠道；裂缝；原因分析；处理措施

1 概 述

党河上游水电站位于甘肃省酒泉市肃北县境内的党河上游干流上，距离县城约47 km。电站装机2台，总装机容量18 MW，设计水头117 m，流量20 m3/s，设计多年平均发电量8 550万kW·h，年利用小时数4 320 h。

党河上游水电站属于高寒高海拔地区，电站四周荒无人烟，自然条件较恶劣，多年平均气温6.3 ℃,主要施工期为每年4月中旬到10月中旬。

引水渠道长4 735.06 m，设计引用流量20 m3/s，渠道起点与取水口设进水闸相连，终点与压力前池相接。渠道全线基础开挖段长约2 685 m，回填段长约2 050 m，最大填方高度为23 m。填方时采用砂砾石或者风化岩石作为填筑料，填筑过程中铺料厚度约为0.3 m；铺料完成后采用推土机将土料平整，表面洒水，16 t振动碾碾压8遍。

引水渠道为“U”型钢筋混凝土渠道，渠道底板下部设有宽4 m、厚0.2 m的C15垫层混凝土；底板为宽3.8 m、厚0.4 m的C25钢筋混凝土，主筋为φ16 @ 15 cm，分布筋为φ8 @ 20cm；边墙厚40 cm、高3.8 m，下部0.3 m位置设有45°倒角的C25钢筋混凝土，钢筋布设同底板。每10 m设置1道伸缩缝，伸缩缝之间采用653型橡胶止水带止水，并用高压闭空板填充。渠道施工完成后上覆50 cm原土保温，两侧坡比为1∶1.5。

2 引水渠道裂缝原因分析

2.1 施工原因

(1)施工质量控制不严。出现裂缝的部位主要分布在高填方区，在施工过程中个别填筑部位可能存在未严格控制填筑质量的现象，造成不均匀沉降。一方面由于地基的不均匀沉降导致引水渠道混凝土结构受力不均，局部受拉开裂，产生渗漏；另一方面，渗漏水会加速填方段填土的湿陷、破坏，从而引起更大的地基不均匀沉陷，使渠道混凝土裂缝加宽或产生新的裂缝；如此循环往复，最终将导致碾压填方段地基塌陷、失稳，从而造成渠道的失稳、破坏。

(2)施工现场昼夜温差大，气候寒冷，施工经验不足，关键部位施工工艺把关不严，混凝土浇筑养护、拆模时间控制等措施落实不够。

2.2 工程管理原因

出现裂缝后为保发电，仅采取临时处理措施，同时气温较低，裂缝中冰水反复冻融，造成裂缝进一步发展。

3 处理措施

本工程引水渠道产生的裂缝应以“表里兼治”的原则进行有效的处理，通过对混凝土缺陷的补救和引水渠道地基基础的加固，一次性处理到位，彻底解决不均匀沉降、渗透变形及液化带来的问题。主要措施为对裂缝迎水面进行嵌缝填塞，采取化学灌浆，对渠道底板进行回填和固结灌浆。

(1)化学灌浆。分别对边墙及底板缝内注入油溶性聚氨酯(油溶性聚氨酯遇空气氧化膨胀填满裂缝)和水溶性聚氨酯(水溶性聚氨酯遇水氧化膨胀填满裂缝)止水进行封闭。

(2)对底板基础部位采用回填灌浆和固结灌浆。基底灌浆采取分序水泥浆灌注，一序孔(主要进行固结灌浆)深度不得小于3.3 m，二序孔(主要进行底部回填灌浆)深度不得小于2.5 m；并做好施工现场的保温工作，以保证施工质量。

(3)对底板及侧墙产生的纵向裂缝的处理。裂缝宽度≤1 mm的，在表面涂刷1层水泥基防渗涂料处理；裂缝宽度>1 mm以上的，沿裂缝走向骑缝切成“V”字型槽，深度、上口宽均为3 cm。将缝内清除干净后采用双组份聚硫密封膏填缝，切缝处增加300 cm2GB柔性填料与厚度为8 mm的三元乙丙橡胶板；在切缝上敷上搓成粗条的GB柔性填料，使敷高表面呈规定的凸圆柱(R=138 mm)，最后覆盖上三元乙丙橡胶板。三元乙丙橡胶板总宽度为所处顶止水外圆弧周长再加30 cm，缝顶止水所用螺栓采用沉头螺栓，螺栓长度125 mm，螺栓间距250 mm；螺栓下部压不锈扁钢50 mm×5 mm。双组份聚硫密封膏与混凝土接触面必须保证干燥、洁净(见图1)。

图1 底板裂缝止水做法示意

(4)对于一般结构缝漏水处则是先将结构缝清除干净，再将聚氯乙烯胶泥烤软并用手搓成条备用，用汽油喷灯烤热，将搓成条的聚氯乙烯胶泥镶入结构缝面，再用汽油喷灯配合劈灰刀将聚氯乙烯胶泥压进槽内；用以上方法将结构缝槽填满，将胶泥往两侧延伸压紧。

对于部分结构缝张开变形严重，甚至错位，导致橡胶止水带撕裂、拉断或破坏使止水作用失效的应按以下方法处理：将错位的结构缝沿底板和侧墙凿除原混凝土，凿除宽度大于50 cm，凿除深度大于15 cm，侧墙凿除高度不低于原止水带高度，在离原混凝土面以下10 cm的位置重新安装固定651型橡胶止水带，压力水冲洗干净后，分段立模板浇筑C30细石混凝土；混凝土浇筑连续进行，中间设置填充厚度2 cm的分缝板(见图2)。

图2 结构缝止水做法示意

(5)对引水渠道外侧采用级配良好的戈壁回填，回填料中粒径小于0.075 mm的土粒质量小于总质量的10%。

4 保证措施

此次引水渠道出现缺陷反映了电站参建各方工程管理工作存在漏洞、质量意识和责任心不强，造成工程质量缺陷，影响电站发电。因此在缺陷处理工作过程中应要求并做到：

(1)对引水渠道两侧及覆土开挖后进行渠道缺陷处理时，应进行该段的变形观测，这是保证施工安全的重要措施，它能及时反馈该渠道段基础沉降变化及基础力学状态变化。

(2)严格控制缺陷处理的质量。各参建单位对每个工序的过程质量严格把关，按照处理要求落实质量控制程序，是保证渠道裂缝处理质量的重要手段。要求施工过程中施工单位应严格执行“三检制”、监理单位跟踪检查质量、业主抽查等管理方式来保障质量。

5 处理后观测及排水设计

在引水渠道维修加固完成、后期运行的过程中进行安全观测，具有科学评价和检验加固质量、安全预报等职能。通过现场观测数据的反馈信息，可以对运行过程中的问题起到预报作用，及时作出合理的技术决策和现场的应变决定。后期观测主要为渗漏观测、沉降观测、裂缝观测等，同时还应当做好日常的巡视工作，重点观察渠道是否有渗漏、检修道路是否有裂缝以及渠道所覆盖的原土是否有裂缝等，以此来判断引水渠道是否正常。

运行稳定后，将位于回填区的引水渠道两侧已挖开的回填土重新回填，并在靠山体的回填土坡脚处设置排水沟，以收集和及时排走雨水，防止积水渗入渠底基础的回填内，破坏引水渠道的稳定和安全。排水沟过水净断面0.5 m×0.5 m，边墙及底板厚均为0.3 m，纵坡不小于0.3%，开挖边坡1∶1.5，基础承载力不小于100 kPa。

6 结 语

引水渠道混凝土裂缝是渠道运行中普遍存在的一种现象，裂缝的出现会大大降低渠道的抗渗能力，并严重影响渠道的使用功能。因此，我们要对渠道混凝土裂缝成因进行认真的研究、区别对待，采取合理的方法进行处理，加强施工过程质量控制及采取各种有效的预防措施来预防混凝土裂缝的出现和发展，从而保证渠道的行水安全，达到安全运行的目的。

[1] SL 191—2008，水工混凝土结构设计规范[S].

[2] SL 18—2004，渠道防渗工程技术规范[S].

[3] GB 50288—99，灌溉与排水工程设计规范[S].

责任编辑 吴 昊

2015-05-20

吴建良(1982-)，男，工程师，主要从事水利水电工程设计工作。E_mail：30372228@qq.com