簡介:大壩橫縫滲漏是混凝土壩主要病害之一,傳統(tǒng)處理方法是在上游面跨縫涂貼、嵌縫或在廊道周圍進(jìn)行封閉灌漿等,由于投資過大或施工條件的限制,處理效果均不理想。本文通過參窩水庫等工程實(shí)踐,介紹一種在水庫正常運(yùn)行情況下,進(jìn)行橫縫堵漏的方法----膨脹漿塞法,即在壩頂于大壩兩道止水帶之間騎橫縫垂直造孔,用一次灌漿法,將水溶性聚氨酯復(fù)合料灌注孔內(nèi),達(dá)到脹緊橫縫止漏的目的。該法工藝簡單、效果明顯、工程造價(jià)低、止漏全面徹底。
關(guān)鍵字:橫縫堵漏,膨脹漿塞,水溶性聚氨酯,膨潤土,一次灌漿
一、前言
參窩水庫是一座大型水庫,位于遼陽市境內(nèi)太子河干流上,是以防洪、灌溉、工業(yè)供水為主,結(jié)合發(fā)電的綜合水利樞紐工程,水庫壩址以上控制流域面積6175Km ,占全流域面積的44.5%,水庫總庫容7.91億立方米,為不完全年調(diào)節(jié)水庫。大壩為混凝土重力壩,最大壩高50.3m,大壩全長532m,共分31個(gè)壩段。
該工程1970年11月開工,1972年10月基本建成。在工程建成后,陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了大壩裂縫、橫縫滲漏等質(zhì)量問題。對此各級領(lǐng)導(dǎo)十分重視,并先后進(jìn)行了檢查和修補(bǔ)實(shí)驗(yàn)。1974年對主要裂縫進(jìn)行了調(diào)查研究,編寫了補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì),并提出了“在23#壩段未處理前,限制最高庫水位不超過97.0m運(yùn)行”的意見。1982年水電部聽取了遼寧省水利局關(guān)于“參窩水庫現(xiàn)狀及存在問題”的匯報(bào),同意了“參窩水庫加固設(shè)計(jì)工作大綱”。當(dāng)時(shí)對工程提出兩項(xiàng)措施:一是參窩水庫最高蓄水位限制在95.5m;二是對問題較嚴(yán)重的23#壩段進(jìn)行緊急加固處理。在全國大型水庫三查三定中,被列入四十三座大型重點(diǎn)病險(xiǎn)庫之一。1985年開始了全面加固除險(xiǎn)施工,1991年經(jīng)專家對加固進(jìn)行安全評審,同意恢復(fù)按設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行。
參窩水庫大壩橫縫漏水是該工程主要病害之一。全壩31個(gè)壩段,各橫縫均有程度不同的滲漏。滲漏水流自下游壩面和觀測廊道、灌漿廊道等部位逸出,尤其觀測廊道內(nèi)滲漏十分嚴(yán)重,在橫縫處形成滲漏水幕,嚴(yán)重者呈噴射狀流出,不僅惡化工程運(yùn)行條件,而且危及大壩安全。為處理漏水問題,多次進(jìn)行了處理實(shí)驗(yàn),先后做了鑿槽涂貼、氰凝灌漿、丙凝灌漿、環(huán)氧樹脂及SK一1、SK一4聚氨酯灌漿等修補(bǔ)實(shí)驗(yàn),均未獲得良好效果。1985年水庫加固除險(xiǎn)設(shè)計(jì)中確定采取兩項(xiàng)措施:一是在上游面鑿槽跨縫涂貼橡膠板;二是在壩頂兩道止水帶中間打孔灌注水泥漿。1986年首先按第一方案實(shí)施,由于橫縫處粗骨料集中,最大粒徑達(dá)120mm,難以鑿成規(guī)定的槽形,無法涂貼,而且在水庫正常蓄水條件下,水下部分無法進(jìn)行,因而又采取了第二項(xiàng)措施,在進(jìn)行過程中發(fā)現(xiàn)水泥漿在滲透水作用下,溶蝕嚴(yán)重,逐漸復(fù)滲如初。經(jīng)有關(guān)部門共同對灌漿效果檢查,確認(rèn)水泥灌漿失效,進(jìn)而提出化學(xué)灌漿處理方案。
二、膨脹漿塞法堵漏方案的確立
處理大壩橫縫滲漏,據(jù)國內(nèi)外有關(guān)資料介紹,一般有四種方法,這就是在上游面跨縫涂貼法、鑿槽嵌縫法、于橫縫兩側(cè)打斜交孔向橫縫予定部位灌漿法及廊道周圍灌漿封閉法。涂貼法要求跨縫鑿槽,槽底砂漿找平后涂貼橡皮,兩側(cè)錨固,外面再涂貼丁基橡膠等彈性防水材料,表面再抹砂漿等保護(hù);于橫縫打斜交孔向橫縫予定部位灌漿法,因大壩橫縫止水設(shè)計(jì)時(shí),多設(shè)置兩道止水,此法要點(diǎn)是向兩道止水帶之間橫縫進(jìn)行灌漿;嵌縫法,也是騎縫鑿槽,基面處理后,鑲嵌GB、SR等粘結(jié)強(qiáng)度好、能適應(yīng)變形的防水材料,外層再加以保護(hù),要徹底解決橫縫滲漏問題,就必須從壩基做起,這就要求在空庫條件下施工、或采用潛水作業(yè),不僅損失和投入巨大,而且水下作業(yè)質(zhì)量也不易保證;采用廊道周圍封閉灌漿法,雖然改善廊道工作環(huán)境效果明顯,但是對整個(gè)壩體防滲作用有限,無法降低壩體滲透壓力,在設(shè)計(jì)施工中稍有不慎,會(huì)造成排水管堵塞,同時(shí),有悖于水工上堵下排的設(shè)計(jì)原則,是不得已而為之的方法?梢娨陨蠋追N方法,在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面都存在不足。經(jīng)過比較分析確認(rèn),在壩頂于兩道止水帶之間騎橫縫造孔灌漿的方案,施工不受水庫運(yùn)行工況的限制,具有明顯的優(yōu)越性,關(guān)鍵是作用機(jī)理和材料的選擇。為了尋求最優(yōu)方案,對此前各種處理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析和取樣檢查,從鉆取的混凝土芯樣發(fā)現(xiàn):對較寬裂縫灌注的水泥漿有結(jié)石體存在,但結(jié)石體與裂縫脫離:對較細(xì)裂縫灌注的水泥漿,只有灰白色顆粒狀粉沫,無結(jié)石體;對環(huán)氧樹脂等的灌漿,在裂縫處可見環(huán)氧漿片,但粘結(jié)不牢,漿片與混凝土界面之間有白色軟弱夾層,可見裂縫屆面已遭嚴(yán)重污染。這種污染一是來源于裂縫本身混凝土的溶蝕,二是來源于庫水,參窩水庫已投入運(yùn)行二十年之久,運(yùn)行初期就有滲漏,根據(jù)遼寧省水科所對參窩水庫水質(zhì)取樣分析認(rèn)為:混凝土在壓力水滲透作用下,溶蝕情況十分明顯,析出物沉積于裂縫表面,多數(shù)為白色,也有灰白、黃白摻混、磚紅色等,其主要成份為碳酸鈣,還有少量鉛、鎂、鐵、硅及鐵的氧化物等,經(jīng)鉆取混凝土芯樣檢查,在橫縫界面處均有碳酸鈣質(zhì)薄膜;而太子河流經(jīng)本溪市,本鋼等21個(gè)企業(yè)每年向參窩水庫排放2.6億噸污水,除酚、氨氮、油、氰之外,還有大量粉煤灰、選礦水等,對于較寬的裂縫(如電站壩段)及橫縫均可見黑水逸出,其對橫縫界面的污染可見一斑。對于這種界面的污染,一經(jīng)形成,難以清除。通過這一分析和總結(jié),認(rèn)識到,以前諸種方法處理滲漏所以未成功的原因是:僅按與縫面粘結(jié)機(jī)理選擇材料,忽視了橫縫溫升張開的特性和縫面嚴(yán)重污染的客觀事實(shí)。針對這一原因,確立了脹塞法堵漏機(jī)理。即在橫縫處造騎縫孔后填充材料,靠縫內(nèi)材料自身膨脹性能始終把橫縫脹緊,達(dá)到防滲堵漏之目的。
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