黄南水库工程导流洞封堵体漏水原因及处理

何继义，余睿华

(1.浙江省松阳县水利局,浙江 松阳 323400;2.浙江省水利水电勘测设计院,浙江 杭州 310002)

黄南水库工程是一座以供水、灌溉、防洪为主，兼顾发电、改善水生态环境等综合利用的水利工程。工程为Ⅲ等工程，拦河坝为2级建筑物[1]。水库总库容为9.196×107m3，水库正常蓄水位为329 m，两电站装机容量分别为10，6.4 MW。工程在左岸共布置1条导流隧洞(图1)，全长约750 m，其进口底板高程为249.5 m，出口底板高程为245 m，底坡约为0.60%，过水断面为7 m×7 m(B×H)的城门洞型。

图1 施工导流布置图

1 工程导流洞封堵体设计及施工技术要求

1.1 工程导流洞封堵体设计

导流洞封堵段位于导流隧洞桩号(导0+333～导0+357，主要为Ⅱ类围岩段，一次支护分别按照Ⅱ类围岩支护要求进行)，封堵体采用瓶塞式堵头，全长为24 m，先在导流洞进口下闸。下闸后，封堵体分二期进行封堵，先进行一期封堵混凝土(导0+333～导0+341)施工，而后进行一期回填灌浆；再进行二期封堵混凝土(导0+341～导0+357)施工，之后进行回填灌浆、固结灌浆(图2)。应按照先回填灌浆后固结灌浆的顺序处理，要求回填灌浆达到设计强度70%以上且混凝土封堵体内部温度宜低于22 ℃后再进行固结灌浆及接缝灌浆(接缝灌浆利用固结灌浆孔进行)[2]。永久封堵混凝土回填后应对顶拱120°范围内进行回填灌浆，回填灌浆采用微膨胀水泥，灌浆压力为0.3 MPa。进浆管φ25伸入原围岩50 mm，钻孔φ38打入原围岩100 mm，排距2 m。永久封堵段固结灌浆孔深入围岩4 m，灌浆压力1 MPa。回填灌浆前，为防止浆液从封堵进出口处渗出，必须对封堵进出口处上方进行堵实。预埋灌浆管外露长度应大于20 cm，为防止污物进入管内，所有管口均须加水泥纸袋密封。

图2 导流洞封堵段

1.2 工程导流洞封堵体施工技术要求

1.2.1 封堵程序

(1) 做好封堵前各项准备工作，对导流洞进口封堵闸门、临时启闭设备及撤离路线进行检查。

(2) 在天气预报近期无洪水时，8月份择机进行导流洞下闸封堵，导流洞下闸封堵前必须完成库区内的征地、移民搬迁安置及库底清理工作。

(3) 导流洞进口临时闸门下闸。

(4) 导流洞封堵体施工。

1.2.2 封堵技术要求

(1) 封堵段在开始施工前，必须首先彻底清除封堵段导流洞洞周松动岩石和全部喷混凝土，以及底板混凝土、浮渣、松动岩石、污物等，而后浇筑封堵段混凝土，确保封堵体混凝土与完整的新鲜岩石结合[3]。

(2) 二期封堵混凝土浇筑之前，已浇筑混凝土表面需进行凿毛处理。

(3) 导流洞洞顶混凝土回填的难度较大，也是封堵回填混凝土的关键部位。洞顶混凝土回填前，必须设置排气管系统浇筑混凝土，同时在孔顶设置回填灌浆管道系统，各种灌浆管道要确保畅通。

(4) 封堵体根据浙江省导流洞封堵的成功经验，一般导流洞封堵段在山洞内，温度较低，应尽量降低混凝土出机口温度[4]。封堵体尽量选择低温时段浇筑，应根据《水工混凝土施工规范》(SL677—2014)等相关规程规范做好温度监测，同时采取有效温控措施，必要时应采取预冷骨料、冰水搅拌混凝土及埋设冷却水管等措施，以防止混凝土开裂[5]。在保证混凝土强度的前提下，尽量减少单位水泥用量，采用发热量低的水泥，掺用粉煤灰等掺合剂，掺加外加剂等方法，待混凝土初凝后，喷洒水雾，湿润养护[6]。

2 工程二期封堵体漏水问题

2020年8月6日施工单位开始下闸封堵，并于2020年9月15日前完成了导流洞封堵体混凝土的施工。2020年9月21日监理单位反馈导流洞二期封堵体的回填灌浆孔及封堵体顶拱与围岩交界面出现漏水现象。随着库水位的不断上升，且上游库水位已达到混凝土堵头的顶部高程，堵头顶部回填灌浆孔的漏水量逐渐加大，如不能在较短的时间内及时采取有效措施封堵处理好堵头顶部的渗漏水，势必影响水库的正常蓄水和堵头的安全。

3 封堵体漏水原因分析

通过设计人员现场查看、对照图纸、现场设计交底记录及施工单位施工、总包单位反馈意见，总结原因如下：

(1) 堵头最上游一侧的混凝土模板顶部在立模时就存在局部不密封的情况，回填灌浆时浆液始终沿此不密封的通道往外漏。

(2) 堵头上游侧的模板在立模时可能刚度不够，堵头混凝土施工时，在混凝土的重力作用下产生一定的往外倾覆变形，从而导致模板顶部出现空隙通道，致使回填灌浆浆液沿此通道往外漏。

(3) 封堵期间正值汛期，随着库水位的不断上升，堵头漏水量和涌水压力越来越大。而且，导流洞进口闸门有可能已经发生漏水并失去挡水作用，因此，必须尽快采取措施对堵头漏水进行封堵。

(4) 封堵段在开始施工前，施工单位未彻底清除封堵段导流洞洞周松动岩石和一期的喷混凝土，以及底板混凝土、浮渣、松动岩石、污物等，造成封堵体混凝土与岩石未形成良好的结合。

(5) 施工单位在封堵体混凝土达到设计强度后未及时进行回填灌浆。

(6) 总承包单位、施工单位在施工阶段，对于堵头的施工认识不足、重视不够，施工质量控制力度不强，未严格按照施工图及设计交底内容进行施工。

4 解决封堵体漏水措施

4.1 方案的比选

经上述原因分析，不管是何种原因，最根本的原因是堵头上游面顶部混凝土与导流洞洞壁之间肯定存在较大的未封闭空间，以致回填灌浆时，浆液始终存在往外渗漏的连通通道，才导致回填始终灌浆灌不满及随后的管口大量涌水的现象。为确保安全，结合实际情况，现场进行了多种方案的比选和研究：

方案1采用水泥浆液掺加速凝剂进行灌浆封堵。

方案2采用化学灌浆材料(如聚氨酯、水玻璃类)进行封堵。

方案3采用水泥模袋灌浆法进行封堵。

方案4采用灌注稳定浆液或膏状浆液进行封堵。

经方案讨论和比选，考虑到时间的紧迫性以及结合以往类似工程的经验，决定先对堵头顶部的涌水孔采用化学灌浆封堵，再采取其他措施对堵头进行加固[7]。实践表明，经过实施化学灌浆封堵后，堵头漏水得到有效控制，确保了水库的正常蓄水运行和堵头后续工程的顺利实施[8]。

4.2 化学灌浆封堵处理方案

4.2.1 化学灌浆材料的选择

根据施工单位以往施工经验以及当地现场市场调研结果，最后化学灌浆材料选用了DH-814型水溶性聚氨酯快速堵漏胶。据了解，该材料为单液型水溶性灌浆材料，黏度低，可灌性好，可在潮湿和涌水情况下灌浆，起到快速止漏的效果；同时固结体为弹性体，具有遇水膨胀的性能，从而使封堵更可靠，最重要的是该材料无毒，对水质无污染。材料基本性能指标见表1。

表1 DH-814型水溶性聚氨酯材料性能表

4.2.2 化学灌浆封堵施工程序

为保证化学灌浆封堵质量，保障堵头漏水封堵实施效果，需做好相关施工前期准备工作以及各个环节的施工程序(图3)。

(1) 前期准备环节

① 人员：所有施工人员应事先进行培训和指导，熟悉掌握化学灌浆专用设备的操作流程。

② 材料：采购的化学灌浆材料需在厂家技术人员指导下进行现场配比试验，熟悉材料的相关性能以及相关注意事项。

③ 施工方案：施工前应结合设计、厂家提出的相关目标及注意事项，制定详细的施工技术方案，包括施工流程、施工工艺、施工注意事项以及特殊情况的应急处理等，且方案实施前必须进行施工技术交底。

(2) 施工阶段

① 灌浆开始前：先用丙酮对灌浆设备及管路进行疏通，将水排出。

② 施工顺序：按照由下游向上游逐步推进的原则施工。

③ 施工原则：以确保封堵不漏水为最终目标，实施过程中要加强观测和随机应变，根据现场实际漏水变化情况应随时调整封堵位置或灌浆工艺，确保封堵成功。

④ 效果检查：堵头漏水封堵处理结束后，为检查封堵处理效果，对堵头进行压水实验检查。

4.2.3 封堵后实际效果

实际封堵过程是丙酮对灌浆设备及管路疏通后，由封堵体下游位置开始灌浆，该位置离上游端距离最远，漏水量较少，故灌浆量也相对较小；随后逐步向上游推进，灌浆量也逐渐增大，在靠近最上游位置，其处理是本次漏水封堵的重点、关键点和难点，该位置漏水情况最复杂，漏水的通道分支较多，情况比较复杂。该位置一开始灌注情况较为正常，但随着灌注一段时间后，就发现堵头底部排水管出现少量乳白色浑水现象，经分析，可能为所灌聚氨酯浆材未及时凝胶而被水流带出所致。针对这一情况，项目组马上进行了会议讨论，决定采取两项措施对封堵灌浆方法进行调整和控制：

(1) 调整化学灌浆材料配比，在厂家的指导下，调整化学灌浆材料的配比，从而缩短浆液遇水反应的凝胶时间。

(2) 调整和控制灌浆压力，在保证封堵灌浆压力略大于漏水水头压力的前提下，严格控制灌浆压力，防止因灌浆压力过大而将浆液推向堵头外。经过多次尝试，最终寻找到较为合理的灌浆压力控制点。通过调整浆液配比和控压方式后继续灌注，灌注效果明显，最终将漏水完全堵住。

堵头漏水封堵处理结束后，为检查封堵处理效果，对堵头进行压水实验检查。压水试验表明：在1 MPa压力下，检查孔漏水率在0～2 L/min。结果表明，堵头经封堵处理后已基本不漏水。同时，该水库目前已于2020年8月6日正式下闸蓄水，截至目前，水库各项检测数据均表明，水库运行正常。经多次现场查看，堵头漏水口均处于干燥状态，表明封堵处理效果良好。

图3 化学灌浆封堵施工程序

5 结 论

通常，水库枢纽工程的导流隧洞在水库下闸蓄水后，一般会采取在坝轴线附近的洞段浇筑一段混凝土封堵体对导流洞进行封堵。导流洞封堵体作为大坝挡水的重要封堵建筑物，其重要性不言而喻。但由于种种原因，导流洞封堵体出现漏水的情况不在少数，而一旦堵头出现漏水，处理起来较为麻烦，甚至影响正常蓄水运行。为避免今后设计过程中出现类似情况，建议：

(1) 导流洞下闸后须重视封堵体混凝土的施工，在加快施工进度的同时，一定要确保施工质量。

(2) 由于模板顶部与导流洞洞壁之间很难完全封闭，为避免和减少封堵体漏水现象的发生，可在封堵体混凝土施工时，采取一些简单易行的工程措施。如先在封堵体上游面浇筑一道混凝土挡墙替代封堵体混凝土上游侧模板，同时注意检查此挡墙顶部与导流洞洞壁之间是否封填密实。落实以上这些措施，既可以确保封堵体混凝土回填灌浆的顺利实施，又可以避免堵头发生类似上述漏水现象。

(3) 本次堵头漏水的封堵成功，是化学灌浆在防渗堵漏事故中应用的又一成功案例，其经验可为类似工程借鉴。