溪洛渡水電站出線豎井裂縫成因分析及修補(bǔ)

徐文強(qiáng)

(中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司，云南 永善 657300)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，大型水電開(kāi)發(fā)逐漸成熟，高山峽谷地區(qū)修建地下式電站可以充分利用水資源，安裝單機(jī)容量大的機(jī)組。此類樞紐工程的出線豎井開(kāi)挖深度大，混凝土澆筑采用滑模技術(shù)成為有效手段。如:拉西瓦水電站豎井深216m［1］，溪洛渡水電站豎井深近500m，均采用滑模澆筑。目前，對(duì)于混凝土裂縫的滲水處理主要包括化學(xué)法及固結(jié)灌漿，溪洛渡水電站采用該種方法處理滲水取得了良好效果。

1 工程概況

溪洛渡水電站為地下電站，左右兩岸分別設(shè)計(jì)兩條出線豎井，井內(nèi)直徑為10m，每條豎井布置七個(gè)格室，分別為管母線(GIL)井、電纜井、電梯井、電梯前室、樓梯間、加壓送風(fēng)井及通風(fēng)井;每條豎井分為上下兩段，每段22層，每層11.5m。豎井襯砌混凝土工程分兩期施工，二期采用滑模技術(shù)施工，混凝土為二級(jí)配C30混凝土。豎井完工后，襯砌混凝土出現(xiàn)裂縫。由于松散覆蓋層較厚，地下水位高，地下水沿襯砌混凝土裂縫滲出，不能夠滿足機(jī)電安裝的要求，需要進(jìn)行裂縫處理，要求處理后表面干燥;裂縫表面封堵、修飾涂層厚度均勻，無(wú)漏刷、露底、起皮、空鼓、裂紋等現(xiàn)象，排水管接頭熱熔連接牢固，排水管與墻體采用膨脹型管卡連接，位置正確、管路整體橫平豎直、不漏水。

2 地質(zhì)概況

左岸出線豎井上段覆蓋層厚度約為120～130m，右岸出線豎井上段覆蓋層厚度約為65m，屬冰水、冰川堆積體，含水豐富;左右兩岸均有Ⅳ類宣威組粉砂巖及鋁土質(zhì)黏土巖厚約10m，該段地下水沿結(jié)構(gòu)面滲出，局部涌水，鋁土質(zhì)黏土巖巖性較軟，遇水易軟化;還有約10m厚的Ⅳ類凝灰?guī)r，該段潮濕，凝灰?guī)r巖性較軟，遇水易軟化，性狀差，其余為Ⅱ類、Ⅲ類玄武巖，巖石致密、新鮮、完整，塊狀結(jié)構(gòu)為主，層內(nèi)錯(cuò)動(dòng)帶較發(fā)育，柱狀節(jié)理裂隙較發(fā)育，局部呈面滲狀態(tài)以及少量涌水點(diǎn)。

左右岸出線豎井下段地質(zhì)情況基本一致，為深埋玄武巖，巖石新鮮、完整，層間錯(cuò)動(dòng)帶較發(fā)育，局部節(jié)理裂隙較發(fā)育，呈面滲狀態(tài)。

3 混凝土施工過(guò)程中對(duì)滲水的處理方案

在出現(xiàn)滲水的部位附近，利用井壁預(yù)埋回填灌漿管，用氣腿鑿巖機(jī)鉆孔，鉆孔深度深入土層2m，采用水泥灌漿將井壁周圍2m范圍內(nèi)地層中裂隙封堵密實(shí)，阻斷水流通道;當(dāng)井壁開(kāi)挖完成并且經(jīng)測(cè)量沒(méi)有欠挖后，在沒(méi)有流水時(shí)利用錨桿注漿的較濃漿液將黏土開(kāi)挖面均勻澆灑一層;對(duì)于黏土井壁上集中出水點(diǎn)采用埋設(shè)導(dǎo)水鋼管將滲水導(dǎo)出，并引導(dǎo)到混凝土井壁外，一襯后進(jìn)行水泥灌漿處理?；炷翝仓r(shí)預(yù)埋壁后灌漿管，鉆孔時(shí)，鉆頭必須穿過(guò)井壁混凝土，深入土層10cm，灌漿壓力采用0.3MPa。采用純水泥漿時(shí)灌漿壓力0.2MPa，采用水泥砂漿時(shí)灌漿壓力為0.3MPa，施工時(shí)盡快達(dá)到設(shè)計(jì)值。

4 裂縫滲水成因分析

a.出線豎井開(kāi)挖后改變了地下水的出滲方式，相當(dāng)于在地層中打了一個(gè)大型排水孔，使得地下水集中到豎井中排出。

b.混凝土一期襯砌后，壁后灌漿壓力為0.2～0.3MPa，偏小;且深度為2m，對(duì)裂隙及覆蓋層的填充效果不佳，堵水效果不理想。

c.根據(jù)二襯滑?，F(xiàn)場(chǎng)觀察，在由下往上施工過(guò)程中，沿井壁順流下來(lái)的進(jìn)入倉(cāng)面的水在一定程度上改變了混凝土的設(shè)計(jì)配合比，使得混凝土的防裂及防滲性能較弱，易開(kāi)裂，且滲水呈面滲狀態(tài)，處理難度大。

d.滑?；炷灵L(zhǎng)度200多米，沒(méi)有分縫，在溫差作用下，使得混凝土開(kāi)裂。

e.基覆分界范圍內(nèi)封閉處理效果不佳，開(kāi)挖爆破圍巖松動(dòng)，以及原設(shè)置排水管排水不暢，造成地下水沿各種通道下流，在混凝土襯砌外側(cè)形成含水區(qū)，在裂縫處外滲。

5 裂縫滲水處理方案

5.1 化學(xué)灌漿+排水孔方案

化學(xué)灌漿采用SCBK-CH高性能改性環(huán)氧材料，具有與混凝土黏結(jié)力強(qiáng)、早期強(qiáng)度高、抗沖擊性能優(yōu)異、耐磨性好、耐老化性優(yōu)良、體積穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。

化學(xué)灌漿修補(bǔ)滲水裂縫的施工順序?yàn)??裂縫普查，現(xiàn)場(chǎng)查找裂縫，標(biāo)識(shí)裂縫走向、寬度、高程、滲水情況等，并進(jìn)行分類;?裂縫打磨，用打磨機(jī)沿縫兩側(cè)100mm進(jìn)行打磨并洗縫，吹凈打磨范圍內(nèi)雜物;?布孔，縫寬0.4mm以上的裂縫每50cm布一個(gè)灌漿孔，0.4mm以下的裂縫間隔30cm布一個(gè)灌漿孔，在裂縫兩端及裂縫交叉部位均布置孔位;?鉆孔，孔深20mm、直徑27mm，對(duì)鉆孔進(jìn)行吹風(fēng)處理;?安設(shè)注漿嘴并采用環(huán)氧膠泥封閉裂縫;?壓風(fēng)檢查;?灌漿，起始注漿壓力為0.2MPa，最高注漿壓力為0.5MPa，用兩臺(tái)化學(xué)灌漿機(jī)分別用于灌漿和屏漿;h、混凝土表面修飾，灌漿結(jié)束7天后，鏟除注漿嘴，將混凝土打磨光滑平整，采用與混凝土顏色相似的環(huán)氧膠泥修復(fù)混凝土損傷部位。

排水孔分為系統(tǒng)排水孔與隨機(jī)排水孔。系統(tǒng)排水孔在每層布置一排直徑為48mm，深4m的孔，每排8個(gè)排水孔，由環(huán)向排水管引至豎向排水管排出井外;隨機(jī)排水孔布置在呈面滲狀態(tài)部位、反復(fù)處理堵水效果不佳部位以及新增滲水點(diǎn)部位，孔徑48mm，孔深4m。施工工序?yàn)?打孔—洗孔—安裝管路—封閉。

5.2 水泥基滲透結(jié)晶材料方案

采用KOSTER NBI剛?cè)峤Y(jié)合型防水材料，為滲透結(jié)晶粉料及濃縮伴附乳液雙組分材料，粘結(jié)硬化后抗水壓強(qiáng)度可達(dá)1.3MPa。

該種方法處理滲水裂縫的施工順序?yàn)??裂縫表面檢查，察看裂縫高程、走向、縫寬等基本信息;?混凝土表面清理，通過(guò)打磨使得混凝土表面干凈、平整和明顯積水;?鉆孔，在裂縫兩側(cè)交叉設(shè)置孔位，根據(jù)規(guī)定間距采用打孔機(jī)鉆孔斜穿縫面，并對(duì)鉆孔進(jìn)行吹風(fēng)處理;?注漿，采用專用屏漿保壓注漿嘴，注漿嘴入孔8～10cm，采用聚氨酯類防水堵漏材料注漿并屏漿待凝24h;?注漿后在混凝土表面裂縫處涂刷一遍NBI，6h后，用裂縫修復(fù)材料注入裂縫40mm處，硬化后，再涂刷兩遍NBI，間隔時(shí)間為12h。

5.3 固結(jié)灌漿+排水孔方案

左岸出線豎井下段對(duì)出露延伸較大、性狀較差的層間錯(cuò)動(dòng)帶進(jìn)行了水泥固結(jié)灌漿，封閉滲水的主要通道，每條錯(cuò)動(dòng)帶設(shè)置兩排固結(jié)灌漿孔，孔徑56mm，間距3m，入巖深度6m，灌漿壓力1～1.5MPa。漿液水灰比采用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1 和0.5∶1 共5 個(gè)比級(jí)，全孔一段純壓式灌漿。

在灌漿孔上面1m設(shè)置φ32排水孔，入巖深度為1m，每排8孔，滲水經(jīng)環(huán)向和豎向排水管引向底層排水溝。在局部集中滲水部位設(shè)置隨機(jī)排水孔，孔型一致。

5.4 阻水帷幕方案

為了阻斷水流沿基覆界面破碎帶向下深入，在基覆分界線附近施工了三排阻水帷幕，孔徑56mm，間距1.5m，每孔向下傾斜20o，入巖深度6.4m，灌漿壓力1.2～1.5 MPa，漿液水灰比采用 2∶1、1∶1、0.8∶1 和0.5∶1共4個(gè)比級(jí)，全段一次純壓式灌漿。

6 工程難點(diǎn)及裂縫處理效果

6.1 工程難點(diǎn)

a.梁窩由于空間狹小，混凝土回填不密實(shí)，難以施工。

b.混凝土局部存在蜂窩、麻面，質(zhì)量不佳，使得局部裂縫需要反復(fù)處理。封堵掉現(xiàn)有裂縫后，地下水壓力增大，出現(xiàn)新增滲水點(diǎn)及滲水裂縫。

c.采用自下而上的方法處理，則由于上部滲水，使得處理難度加大;采用自上而下的方法，則由于下部裂縫的封堵使得上部易出現(xiàn)新增滲水點(diǎn)及滲水裂縫。

6.2 處理效果

經(jīng)過(guò)各方面努力，兩種方案在施工中均取得了較為理想的效果，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。處理后的豎井內(nèi)混凝土墻面干燥，無(wú)明顯滲水;防水材料涂刷部位外觀平整，未破壞混凝土原有的結(jié)構(gòu);引排水系統(tǒng)作用明顯，卸壓效果顯著，外觀規(guī)整，不影響井內(nèi)機(jī)電設(shè)備及管線的布設(shè)。

7 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采用上述方式，出線豎井滲水裂縫得到很好的處理。建議在后續(xù)工程項(xiàng)目中通過(guò)以下方式，提高出線豎井自身防滲性及抗裂性。

a.出線豎井各個(gè)井的布置應(yīng)綜合考慮其使用功能與地質(zhì)情況，不使防水處理難度大的井壁靠近山體。

b.一期襯砌后，壁后灌漿壓力在保證襯砌安全的前提下灌漿壓力應(yīng)增大，灌漿孔深也應(yīng)加大，最好能夠沿著井圈打一圈防滲帷幕或者對(duì)井壁進(jìn)行固結(jié)灌漿。

c.在充分考慮井壁滲水以及混凝土可泵送的前提下，適當(dāng)調(diào)整二期混凝土的配合比或者加入相應(yīng)的外加劑，增加混凝土的密實(shí)性及防滲性。

d.在二期混凝土襯砌時(shí)，最好能夠在覆蓋層及巖石破碎的位置增加排水系統(tǒng)或者防水系統(tǒng)?！?/p>

1 鄭曉陽(yáng).拉西瓦水電站出線豎井的滑模施工工藝［J］.中國(guó)外資，2008(11):312-313.

2 吳亮，徐文強(qiáng).溪洛渡水電站深大豎井混凝土滲水裂縫處理［J］.內(nèi)蒙古水利，2012(3):29-30.

3 金沙江溪洛渡水電站右岸電纜出線豎井上段一期土建工程施工管理報(bào)告［R］.2012.

4 JC/T 1041—2007混凝土裂縫用環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料［S］.

5 DLT 5406—2010水工建筑物化學(xué)灌漿施工規(guī)范［S］.

6 GB 50208—2002地下防水工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范［S］.

7 引水發(fā)電系統(tǒng)混凝土缺陷處理技術(shù)要求［S］.