水利樞紐混凝土大壩為半整體式直線重力壩,由22個(gè)壩段組成。大壩在1998年10月下閘蓄水后,庫水位從905.00m起蓄,在11月底達(dá)到了水庫初期運(yùn)行水位960m,1999年、2000年水庫水位基本維持在966m水位以下運(yùn)行,在此期間壩體橫縫出現(xiàn)了不同程度的漏水現(xiàn)象,為此根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況擬定了處理方案,針對(duì)橫縫進(jìn)行了化學(xué)灌漿試驗(yàn),在此基礎(chǔ)上確定了合適的灌漿材料和處理措施,并實(shí)施了全面處理。目前已處理完畢,處理效果明顯,基本解決了橫縫滲漏水問題。
一、處理方案
根據(jù)壩體橫縫特點(diǎn),選擇水溶性聚氨酯類材料作為灌漿材料,灌漿范圍為壩體橫縫的上游側(cè)兩道止水之間。在灌漿前需進(jìn)行壓水檢查,查明滲漏通道,進(jìn)行有效處理。灌漿進(jìn)漿孔布置在3處:由壩頂對(duì)橫縫止水中間的半圓形排水孔進(jìn)行掃孔至下部,在壩頂進(jìn)行灌漿;自943m檢查廊道內(nèi)鉆孔至橫縫止水間,在廊道內(nèi)進(jìn)行灌漿;自926m檢查廊道內(nèi)鉆孔至橫縫止水間,在廊道內(nèi)灌漿。掃孔必須保證孔線在橫縫上,鉆孔必須保證橫穿橫縫,均不得損壞止水片。灌漿排氣孔可根據(jù)壓水檢查結(jié)果,現(xiàn)場(chǎng)確定適宜部位;灌漿壓力、漿液黏度及固化時(shí)間等灌漿參數(shù),由現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)優(yōu)化確定;灌漿效果采用對(duì)原滲(漏)水點(diǎn)進(jìn)行目檢及對(duì)橫縫進(jìn)行鉆孔檢查相結(jié)合的方法進(jìn)行。
二、施工布置及工藝
1.鉆孔布置
根據(jù)大壩體形圖,分別在壩頂982m的半圓形排水孔位置向下進(jìn)行垂直掃孔,在臨近壩軸線止水系統(tǒng)的兩層廊道內(nèi)分別布置上仰和下俯灌漿孔各一孔,并盡可能在排水井附近橫穿橫縫。由于廊道空間所限,需根據(jù)鉆孔設(shè)備外形尺寸,就地選擇適宜安裝的位置,故涉及的鉆孔角度、方位、深度等要素參數(shù)需在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整決定。原則以不損壞止水設(shè)施和鉆孔準(zhǔn)確穿越止水之間的橫縫為準(zhǔn),初步孔深為5~7m。
2.鉆孔、鑲管、洗孔、壓(注)水
(1)鉆 孔
采用75mm金剛石鉆具由壩頂半圓井口掃孔至半圓排水井線折線點(diǎn),約在931m、孔深51m處。同時(shí)完成兩層廊道內(nèi)4孔鉆孔,并穿越止水間的橫縫,對(duì)各孔進(jìn)行孔口裝置(鑲管)安裝,待凝。
(2)洗孔、壓(注)水
對(duì)鉆孔采用風(fēng)水聯(lián)合脈動(dòng)沖洗,將孔底和粘附在孔壁、橫縫內(nèi)的巖粉及其他充填物沖出孔外,沖洗壓力是灌漿壓力的80%,保持回水澄清30min,即可結(jié)束洗孔作業(yè)。
第一區(qū)段壓水:由壩頂半圓排水井口壓水,封閉廊道鉆孔,進(jìn)行區(qū)域相關(guān)部位漏水觀察,通過呂容法壓水主要檢查排水井折線點(diǎn)以上橫縫部位的漏水狀況,當(dāng)壓水試驗(yàn)暴露部分漏水點(diǎn)位后,繼續(xù)壓水并開啟943m廊道內(nèi)鉆孔孔口閥門(按先開仰孔后開俯孔程序進(jìn)行),若有連通情況,詳細(xì)記錄水量等數(shù)據(jù);若不通,則可結(jié)束第一區(qū)段壓水試驗(yàn)。
第二區(qū)段壓水:由926m廊道內(nèi)俯孔壓水,關(guān)閉其他所有孔,繼續(xù)觀察可能范圍內(nèi)的漏水情況,當(dāng)認(rèn)為試驗(yàn)可以結(jié)束時(shí),開啟943m廊道內(nèi)鉆孔封閉裝置(仍按先開仰孔后開俯孔程序進(jìn)行),觀察連通情況。當(dāng)連通順暢,記錄水量等相關(guān)數(shù)據(jù);若不通就在926m廊道內(nèi)開啟仰孔,繼續(xù)了解有關(guān)情況,壓水結(jié)束。
上述兩區(qū)段壓水試驗(yàn)結(jié)束后,進(jìn)行第三區(qū)段壓水試驗(yàn),即在943m廊道俯孔內(nèi)壓水,關(guān)閉所有其他孔,觀測(cè)流量并進(jìn)行漏水部位的查找,在無異常情況下,開啟仰孔觀測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù),壓水試驗(yàn)結(jié)束。及時(shí)整理原始數(shù)據(jù),繪制壓水試驗(yàn)綜合成果一覽表。
(3)收 水
根據(jù)壓水試驗(yàn)時(shí)找出的滲漏點(diǎn),進(jìn)行“鑿、嵌、鑲”等方法集中“收水”處理,對(duì)串通的無砂管進(jìn)行水泥砂漿封孔,在橫縫處理完成后掃通。“收水”待凝時(shí)間到后,應(yīng)再次壓水檢查滲漏水點(diǎn)嵌縫封堵情況,確認(rèn)無滲漏現(xiàn)象。
(4)風(fēng)驅(qū)水
灌前采用高壓風(fēng)驅(qū)水,爾后進(jìn)行灌漿,以利漿液有效充分?jǐn)U散、充填。
3.堵漏灌漿工藝
完成橫縫三區(qū)段壓水試驗(yàn)后,詳細(xì)分析壓水資料q值及其連通狀況,估算橫縫積水空間,配置漿液,空間較大的孔其漿液膠凝時(shí)間要根據(jù)灌漿泵的排量及所需漿量進(jìn)行配制,在一定的壓力下,使?jié){液有充分時(shí)間將橫縫很好充填。
完成以上作業(yè)后,立即灌注主漿材。根據(jù)區(qū)段劃分原則分別采用自上而下、自下而上兩種方式灌漿。主要以自下而上為主,自上而下為輔。
(1)自下而上灌漿
由926m廊道俯孔開始灌起。灌注壓力的確定依照壓水試驗(yàn)的實(shí)效、綜合性確定。灌注總量則依據(jù)在擬定壓力情況下q值可能的變化范圍進(jìn)行估算,考慮漿材初凝時(shí)間及查明漏水部位漿材是否滲出等綜合因素。初定灌漿壓力為0.5~0.8MPa,灌漿量按15L/延米,當(dāng)926m廊道俯孔以主孔灌漿時(shí),當(dāng)滿足4h灌注,且漏水部分明顯滲漏時(shí),灌注即可結(jié)束。同時(shí)當(dāng)俯孔灌注兩小時(shí),俯、仰孔不連通,則可在俯孔灌漿結(jié)束條件下,迅速進(jìn)行仰孔灌漿直至結(jié)束。943m廊道按上述程序在926m廊道灌漿結(jié)束后,可開始實(shí)施灌漿。
(2)自下而上灌漿
在兩層廊道灌漿結(jié)束后,從壩頂982m排水井口進(jìn)行灌漿,采用內(nèi)導(dǎo)管自流灌注。
三、過程控制
水溶性聚氨酯(Lw)漿材應(yīng)用于水工建筑物滲漏、缺陷處理,尤其對(duì)建筑物伸縮縫的防滲堵漏效果明顯,作用獨(dú)特,且對(duì)水質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)。
1.漿液膠凝時(shí)間的調(diào)整選擇
經(jīng)橫縫壓水試驗(yàn)表明,橫縫貫穿性較強(qiáng),為使?jié){液完全充填滿橫縫滲漏水通道內(nèi),必須調(diào)整漿液膠凝時(shí)間,以保證充分充填和良好的堵漏效果。針對(duì)各區(qū)段的實(shí)際情況,確定不同的膠凝時(shí)間。
2.灌漿壓力
灌漿壓力一般以0.5~0.8MPa控制,同時(shí)觀測(cè)灌漿速率q值的變化,灌漿最大控制壓力1MPa。
3.灌漿方式和方法
采用孔口封閉,填充式灌漿。各區(qū)主灌孔灌漿初始,采用較快方式注入主漿材,當(dāng)孔口有明顯漿材溢出,迅速完成閥門切換,安裝計(jì)量泵,實(shí)施純壓式灌漿。
4.灌漿控制標(biāo)準(zhǔn)
采用定時(shí)和控制速率相結(jié)合的方式,當(dāng)滿足下列條件之一,即可結(jié)束灌漿。
(1)漿材純灌注歷時(shí)t≥15h,且灌漿速率q≤0.05L/min·m。
(2)當(dāng)灌漿速率q≤0.05L/min·m,純壓歷時(shí)不足15h,以最大控制壓力1MPa,繼續(xù)灌注30min即可結(jié)束。
(3)第一區(qū)灌注時(shí)根據(jù)孔內(nèi)注漿情況調(diào)制漿液膠凝時(shí)間,待所有“收水”點(diǎn)有漿溢出,閥門全部關(guān)閉后,回漿管有漿流出,關(guān)閉回漿管,灌漿壓力根據(jù)壩體縫隙滲漿情況,確定結(jié)束灌漿壓力,待縫面全部溢出漿液,注漿速率值q控制在≤0.05L/min·m,繼續(xù)灌注60min,即可結(jié)束灌漿。
5.異常情況處理
(1)當(dāng)?shù)谌齾^(qū)灌注時(shí),加強(qiáng)各部位巡檢工作,如出現(xiàn)跑、冒、漏、串、溢漿現(xiàn)象,采取以下措施: 一是降低灌漿壓力、速率,進(jìn)行表面封堵,調(diào)整漿液配比等相結(jié)合的方法,進(jìn)行快速處理,繼續(xù)灌注;二是在降壓灌注的同時(shí),采用干稠狀水泥漿封堵漏漿部位;三是從外部向漏漿處注射固化劑,促其速凝。
(2)在第三區(qū)灌注過程中,若發(fā)現(xiàn)第二區(qū)鉆孔串通溢漿時(shí),關(guān)閉第二區(qū)閥門,待第三區(qū)灌漿臨近結(jié)束時(shí),迅速灌注第二區(qū)或同時(shí)灌注第二、第三區(qū)。
(3)在第二區(qū)灌注時(shí)與第一區(qū)串通,處理方法同上。
(4)對(duì)于表面無法封堵的,采用間歇法灌注,間隔時(shí)間t≤4h。
(5)因故中斷灌漿,超過4h,繼續(xù)灌注時(shí),觀察速率q值的變化,如低于中斷前速率太多或不進(jìn)漿時(shí),加大灌漿壓力,仍不能恢復(fù)或接近中斷前速率,停止灌漿,用丙酮進(jìn)行洗孔或掃孔、鉆孔重灌。
(6)對(duì)鄰近“收水”滲漏水點(diǎn)未能使?jié){液排出的部位,在主灌區(qū)結(jié)束后,對(duì)其進(jìn)行反灌,以確保橫縫灌漿處理效果。
四、效果評(píng)價(jià)
壩體橫縫經(jīng)過先后兩期處理,庫水位在960m以下,處理完成的橫縫基本上能消除濕跡,處理效果明顯。在水位達(dá)到970m以上時(shí),前期處理完成的橫縫在壩體下游坡面出現(xiàn)了滲漏水現(xiàn)象,圍繞橫縫止水周圍的薄弱部位,進(jìn)行了補(bǔ)充灌漿,主要是壩體閘門槽部位距離橫縫較近,混凝土存在一定的缺陷,致使與橫縫有連通現(xiàn)象。在橫縫止水的下游側(cè)沿橫縫垂直騎縫鉆孔,在廊道相應(yīng)部位鉆設(shè)仰孔,形成灌漿區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)充灌漿,灌后立即見效,漏水現(xiàn)象消除。壩體全部橫縫按上述措施進(jìn)行了處理,均取得了較為滿意的效果,橫縫處理完成后經(jīng)過2001年凌汛期最高水位975m和2002年凌汛期978.61m的運(yùn)行考驗(yàn)各層廊道內(nèi)及壩后無滲漏水,局部有少量濕滲現(xiàn)象,經(jīng)處理,濕滲消除,壩體橫縫處理效果顯著。