膨胀浆塞法大坝横缝堵漏技术

简介：大坝横缝渗漏是混凝土坝主要病害之一，传统处理方法是在上游面跨缝涂贴、嵌缝或在廊道周围进行封闭灌浆等，由于投资过大或施工条件的限制，处理效果均不理想。本文通过参窝水库等工程实践，介绍一种在水库正常运行情况下，进行横缝堵漏的方法----膨胀浆塞法，即在坝顶于大坝两道止水带之间骑横缝垂直造孔，用一次灌浆法，将水溶性聚氨酯复合料灌注孔内，达到胀紧横缝止漏的目的。该法工艺简单、效果明显、工程造价低、止漏全面彻底。
关键字：横缝堵漏,膨胀浆塞,水溶性聚氨酯,膨润土,一次灌浆
一、前言
　　参窝水库是一座大型水库，位于辽阳市境内太子河干流上，是以防洪、灌溉、工业供水为主，结合发电的综合水利枢纽工程，水库坝址以上控制流域面积6175Km ,占全流域面积的44.5%，水库总库容7.91亿立方米，为不完全年调节水库。大坝为混凝土重力坝，最大坝高50.3m，大坝全长532m，共分31个坝段。
　　该工程１９７０年１１月开工，１９７２年１０月基本建成。在工程建成后，陆续发现了大坝裂缝、横缝渗漏等质量问题。对此各级领导十分重视，并先后进行了检查和修补实验。１９７４年对主要裂缝进行了调查研究，编写了补强设计，并提出了“在23#坝段未处理前，限制最高库水位不超过97.0m运行”的意见。１９８２年水电部听取了辽宁省水利局关于“参窝水库现状及存在问题”的汇报，同意了“参窝水库加固设计工作大纲”。当时对工程提出两项措施：一是参窝水库最高蓄水位限制在95.5m；二是对问题较严重的23#坝段进行紧急加固处理。在全国大型水库三查三定中，被列入四十三座大型重点病险库之一。１９８５年开始了全面加固除险施工，1991年经专家对加固进行安全评审，同意恢复按设计标准运行。
　　参窝水库大坝横缝漏水是该工程主要病害之一。全坝31个坝段，各横缝均有程度不同的渗漏。渗漏水流自下游坝面和观测廊道、灌浆廊道等部位逸出，尤其观测廊道内渗漏十分严重，在横缝处形成渗漏水幕，严重者呈喷射状流出，不仅恶化工程运行条件，而且危及大坝安全。为处理漏水问题，多次进行了处理实验，先后做了凿槽涂贴、氰凝灌浆、丙凝灌浆、环氧树脂及SK一1、SK一4聚氨酯灌浆等修补实验，均未获得良好效果。1985年水库加固除险设计中确定采取两项措施：一是在上游面凿槽跨缝涂贴橡胶板；二是在坝顶两道止水带中间打孔灌注水泥浆。1986年首先按第一方案实施，由于横缝处粗骨料集中，最大粒径达120mm，难以凿成规定的槽形，无法涂贴，而且在水库正常蓄水条件下，水下部分无法进行，因而又采取了第二项措施，在进行过程中发现水泥浆在渗透水作用下，溶蚀严重，逐渐复渗如初。经有关部门共同对灌浆效果检查，确认水泥灌浆失效，进而提出化学灌浆处理方案。
二、膨胀浆塞法堵漏方案的确立
　　处理大坝横缝渗漏，据国内外有关资料介绍，一般有四种方法，这就是在上游面跨缝涂贴法、凿槽嵌缝法、于横缝两侧打斜交孔向横缝予定部位灌浆法及廊道周围灌浆封闭法。涂贴法要求跨缝凿槽，槽底砂浆找平后涂贴橡皮，两侧锚固，外面再涂贴丁基橡胶等弹性防水材料，表面再抹砂浆等保护；于横缝打斜交孔向横缝予定部位灌浆法，因大坝横缝止水设计时，多设置两道止水，此法要点是向两道止水带之间横缝进行灌浆;嵌缝法，也是骑缝凿槽，基面处理后，镶嵌GB、SR等粘结强度好、能适应变形的防水材料，外层再加以保护，要彻底解决横缝渗漏问题，就必须从坝基做起，这就要求在空库条件下施工、或采用潜水作业，不仅损失和投入巨大，而且水下作业质量也不易保证；采用廊道周围封闭灌浆法，虽然改善廊道工作环境效果明显，但是对整个坝体防渗作用有限，无法降低坝体渗透压力，在设计施工中稍有不慎，会造成排水管堵塞，同时，有悖于水工上堵下排的设计原则，是不得已而为之的方法。可见以上几种方法，在技术经济方面都存在不足。经过比较分析确认，在坝顶于两道止水带之间骑横缝造孔2000灌浆的方案，施工不受水库运行工况的限制，具有明显的优越性，关键是作用机理和材料的选择。为了寻求最优方案，对此前各种处理实验进行了分析和取样检查，从钻取的混凝土芯样发现：对较宽裂缝灌注的水泥浆有结石体存在，但结石体与裂缝脱离：对较细裂缝灌注的水泥浆，只有灰白色颗粒状粉沫，无结石体；对环氧树脂等的灌浆，在裂缝处可见环氧浆片，但粘结不牢，浆片与混凝土界面之间有白色软弱夹层，可见裂缝届面已遭严重污染。这种污染一是来源于裂缝本身混凝土的溶蚀，二是来源于库水，参窝水库已投入运行二十年之久，运行初期就有渗漏，根据辽宁省水科所对参窝水库水质取样分析认为：混凝土在压力水渗透作用下，溶蚀情况十分明显，析出物沉积于裂缝表面，多数为白色，也有灰白、黄白掺混、砖红色等，其主要成份为碳酸钙，还有少量铅、镁、铁、硅及铁的氧化物等，经钻取混凝土芯样检查，在横缝界面处均有碳酸钙质薄膜；而太子河流经本溪市，本钢等21个企业每年向参窝水库排放2.6亿吨污水，除酚、氨氮、油、氰之外，还有大量粉煤灰、选矿水等，对于较宽的裂缝（如电站坝段）及横缝均可见黑水逸出，其对横缝界面的污染可见一斑。对于这种界面的污染，一经形成，难以清除。通过这一分析和总结，认识到，以前诸种方法处理渗漏所以未成功的原因是：仅按与缝面粘结机理选择材料，忽视了横缝温升张开的特性和缝面严重污染的客观事实。针对这一原因，确立了胀塞法堵漏机理。即在横缝处造骑缝孔后填充材料，靠缝内材料自身膨胀性能始终把横缝胀紧，达到防渗堵漏之目的。

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