□劉安元(貴州華水建設(shè)項目管理有限公司)□潘國發(fā) □羅 海(貴陽市水利水電勘測設(shè)計研究院)
水工建筑物裂縫是水工建筑物的主要病害之一。裂縫不僅會危及到水工建筑物的整體性和穩(wěn)定性,而且會產(chǎn)生大量的滲漏,使其他建筑物的安全受到威脅,還會引起其他病害的發(fā)生與發(fā)展,構(gòu)成了對建筑物安全運行的潛在威脅。針對工程的不同滲漏情況,經(jīng)常通過調(diào)查、檢測等進行滲漏原因分析,結(jié)合工程特點,選擇合適的修補處理方法,解決滲漏問題。
防滲處理的一般原則是∶找出水工建筑物滲漏的部位,在其上游側(cè)進行封堵,在下游側(cè)布置排水設(shè)施排水。即在水工建筑物內(nèi)部將滲水通道封閉,從根本上解決產(chǎn)生滲漏的原因;如無法或有效地對滲水通道進行封堵時,可采用表面嵌填、涂刷等方法作為輔助手段對建筑物表面進行防滲處理。
滲漏現(xiàn)象出現(xiàn)后,首先我們應(yīng)進行滲漏原因分析,實際上就是分析混凝土結(jié)構(gòu)中存在的貫通缺損的成因,包括變形縫和裂縫的滲漏成因分析。
變形縫是施工預(yù)留的伸縮縫、沉降縫和抗震縫的總稱。變形縫尺寸設(shè)計不全理,施工過程中止水帶位置偏離,止水帶周圍密封不嚴(yán)實,止水材料年久老化腐爛等均可造成變形縫滲漏。
裂縫是水工建筑物在運行過程中因為荷載或混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的原因形成裂縫造成水工建筑物滲漏。
在市場上各種防滲堵漏的材料多種多樣,如何選擇質(zhì)量好、性能穩(wěn)定、價格適中的產(chǎn)品,在設(shè)計及施工中顯得非常重要。實踐證明,在緊急堵漏中采用堵漏王、在灌漿中采用堵水靈、在抗?jié)B補強中采用防水寶等,其效果是相當(dāng)不錯的。
滲漏處理是為了保證水工建筑物能正常蓄水工作,發(fā)揮其應(yīng)有的功能,同時消除滲漏給水利工程建筑物帶來的危害,增強建筑物的安全性,最終達到其安全正常運行的目的。在認真分析滲漏產(chǎn)生原因的基礎(chǔ)上,應(yīng)遵循“堵”、“排”結(jié)合的原則,經(jīng)多方案比較后,確定了最后的處理方案,下面分別敘述。
當(dāng)裂縫滲漏處的滲水水壓較小時,一般采用直接堵塞法,即沿裂縫剔成八字形邊坡溝槽,清洗干凈后用搓成條形的水泥膠漿迅速填入溝槽中,并擠壓密實,使之與槽壁緊密結(jié)合。在堵塞完畢之后檢查其是否仍存在滲漏,如沒有,則用素灰和砂漿把溝槽掃成毛面,并在其達到一定強度后,再做好防水層工作。
鑿除蜂窩混凝土至密實處,清理清潔,找出主要滲漏點,將細鋼管打入滲水口,將滲水導(dǎo)出,然后用水玻璃速凝砂漿封住,上口澆筑小石子膨脹混凝土,人工搗固密實后用砂漿封住。
對混凝土結(jié)構(gòu)縫止水片滲漏的處理一般的修補材料采用柔性材料,采用堵排相結(jié)合的方法進行處理。
水工建筑物基礎(chǔ)防滲處理的主要措施是帷幕灌漿,用以提高其不透水性、強度和完整性。對斷層破碎帶等不良地質(zhì)構(gòu)造,一般采用水泥或化學(xué)材料灌漿、混凝土塞、混凝土防滲墻、防滲鋪蓋等。
開陽縣臺子田水庫坐落于貴陽市開陽縣龍崗鎮(zhèn)城西15 km,所在流域為杠寨河,杠寨河屬于長江流域烏江水系清水河一小支流,平均海拔高程為1345.0m左右。水庫壩址以上流域面積2.0 km2,水庫正常蓄水位1343.70 m,總庫容124.4萬m3。工程主要解決金山村8個村民組共計15000余人及3000頭牲畜的飲水問題。同時兼有高寨、龍崗5個村26個村民組共42.33hm2的農(nóng)田灌溉。水庫樞紐包括大壩、溢洪道及放水涵洞等建筑物。工程為?。?)型水庫,工程等別為Ⅳ等,大壩、溢洪道等主要建筑物為4級,其它臨時建筑物為5級,設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為30-50年。
該水庫始建于1975年冬,在開陽縣農(nóng)田水利局組織下,當(dāng)?shù)厝罕妳⑴c,歷經(jīng)8年時間,時建時停,于1983年年底建成。樞紐包括大壩、溢洪道及放水設(shè)施等,大壩為均質(zhì)土壩,壩軸線長350m,頂寬4m;上游壩坡1∶2.2,下游設(shè)有馬道,馬道寬3m,馬道高程1339.5m,馬道以上坡比1:2.1,馬道以下平均坡比1∶7.1。溢洪道布置于大壩左段,總長158.3m。寬頂堰溢流,設(shè)2孔,單孔凈寬3.7m。放水涵洞為漿砌石無壓拱涵,長70m,斷面1.2m×1.2m。進口原雙向轉(zhuǎn)動閘門已壞,現(xiàn)采用出口的球形閥門放水。
壩腳排水棱體周圍有一系列滲漏點,形成滲漏帶S2(高程1328.4m),流量約為0.5L/s。該滲漏帶正好處在二疊系吳家坪組(P2 w),巖性從泥頁巖到灰?guī)r互層,巖性變化,層間有裂縫出現(xiàn),致使庫水從巖石裂縫中滲出,因此壩基處存在S2滲漏。壩下游距壩腳80m處有一泉點S3出露,S3具承壓性,為上升泉,流量為3 L/s。該泉點位置(高程1328.3 m)明顯低于庫水位(1338.2 m),又處在右肩分水嶺最低位置,因此,S3同樣為壩基滲漏。溢洪道底板距溢洪道進口62.7m處有一泉流S1滲出,該泉流具承壓性,為上升泉,流量為2L/s。出水點位置(1330.5m)明顯低于庫水位(1338.2m)。在工作過程中,2月12日,由于天氣下雨,庫水位有所上升,S1流量增大,2月13日早上,S1約為2L/s。現(xiàn)場查明,該出水點為壩體或壩肩滲漏。
水庫壩基附近存在較為嚴(yán)重的滲漏,壩基滲漏帶是由于建壩時接觸帶的清基處理不好而造成,S1、S3是由局部巖溶發(fā)育形成的滲漏通道;壩體S4、S5滲漏帶是由于填筑材料較差的條件下產(chǎn)生滲漏的。由于在庫內(nèi)并沒有發(fā)現(xiàn)明顯漏水的集中進水點,結(jié)合鉆探資料表明庫水是從庫內(nèi)通過裂隙及接觸帶位置以分散形式進水,最后在壩下游集中滲漏。
大壩防滲設(shè)計考慮兩方案比選:方案1:對壩體進行劈裂及充填灌漿,對壩基及兩壩肩進行帷幕灌漿處理;方案2:對壩體鋪筑土工膜,對壩基及兩壩肩進行帷幕灌漿處理。因水庫主要解決金山村8個村民組共計15000余人及3000頭牲畜的飲水問題,不允許放空水庫進行上游土工膜施工,且壩軸線較長,不宜進行圍堰施工??紤]到該工程以上特點,以及壩體和壩基接觸帶的滲漏問題,本次防滲設(shè)計在治理方案上采取方案1,即對壩基接觸帶的滲漏采取帷幕灌漿處理,對壩體采取劈裂灌漿及充填灌漿處理方式。
對壩體進行劈裂及充填灌漿,對壩基及兩壩肩進行帷幕灌漿處理后,經(jīng)過近3年運行觀察,發(fā)現(xiàn)原浸潤帶及集中漏水點已全部消失,通過排水槽體的滲漏水量也顯著減小。水庫正常蓄水后,保證了其人畜飲水及灌溉功能,為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展與社會穩(wěn)定做出了應(yīng)有的貢獻。
水工建筑物種類繁多、結(jié)構(gòu)特殊,滲漏原因千差萬別。要想處理好各種水工建筑物滲漏,正確分析滲漏原因是前提,做好方案設(shè)計和過程控制是關(guān)鍵,并在施工過程中加強質(zhì)量管理,嚴(yán)格施工工藝,最大限度地控制滲漏的出現(xiàn)。因此防滲加固工程便成了水工建筑施工中不可忽視的部分。