黨河上游水電站引水渠道質(zhì)量缺陷及處理

吳建良

(中國能源建設(shè)集團(tuán)新疆電力設(shè)計院有限公司，新疆?烏魯木齊?830002)

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黨河上游水電站引水渠道質(zhì)量缺陷及處理

吳建良

(中國能源建設(shè)集團(tuán)新疆電力設(shè)計院有限公司，新疆?烏魯木齊?830002)

引水渠道是水電站工程主要的輸水建筑物之一，在施工過程中由于受自身及外部介質(zhì)環(huán)境的影響，尤其是在高填方基礎(chǔ)上修建引水渠道，受北方寒冷氣候影響及原材料和相應(yīng)的工程技術(shù)措施不當(dāng)，渠道裂縫現(xiàn)象是普遍存在又難以解決的工程實際問題，給電站的運行和管理帶來了許多困難。針對這些裂縫現(xiàn)象，結(jié)合實際工程簡述了“U”型鋼筋混凝土渠道裂縫成因及處理措施。圖2幅。

水電站；引水渠道；裂縫；原因分析；處理措施

1 概 述

黨河上游水電站位于甘肅省酒泉市肅北縣境內(nèi)的黨河上游干流上，距離縣城約47 km。電站裝機(jī)2臺，總裝機(jī)容量18 MW，設(shè)計水頭117 m，流量20 m3/s，設(shè)計多年平均發(fā)電量8 550萬kW·h，年利用小時數(shù)4 320 h。

黨河上游水電站屬于高寒高海拔地區(qū)，電站四周荒無人煙，自然條件較惡劣，多年平均氣溫6.3 ℃,主要施工期為每年4月中旬到10月中旬。

引水渠道長4 735.06 m，設(shè)計引用流量20 m3/s，渠道起點與取水口設(shè)進(jìn)水閘相連，終點與壓力前池相接。渠道全線基礎(chǔ)開挖段長約2 685 m，回填段長約2 050 m，最大填方高度為23 m。填方時采用砂礫石或者風(fēng)化巖石作為填筑料，填筑過程中鋪料厚度約為0.3 m；鋪料完成后采用推土機(jī)將土料平整，表面灑水，16 t振動碾碾壓8遍。

引水渠道為“U”型鋼筋混凝土渠道，渠道底板下部設(shè)有寬4 m、厚0.2 m的C15墊層混凝土；底板為寬3.8 m、厚0.4 m的C25鋼筋混凝土，主筋為φ16 @ 15 cm，分布筋為φ8 @ 20cm；邊墻厚40 cm、高3.8 m，下部0.3 m位置設(shè)有45°倒角的C25鋼筋混凝土，鋼筋布設(shè)同底板。每10 m設(shè)置1道伸縮縫，伸縮縫之間采用653型橡膠止水帶止水，并用高壓閉空板填充。渠道施工完成后上覆50 cm原土保溫，兩側(cè)坡比為1∶1.5。

2 引水渠道裂縫原因分析

2.1 施工原因

(1)施工質(zhì)量控制不嚴(yán)。出現(xiàn)裂縫的部位主要分布在高填方區(qū)，在施工過程中個別填筑部位可能存在未嚴(yán)格控制填筑質(zhì)量的現(xiàn)象，造成不均勻沉降。一方面由于地基的不均勻沉降導(dǎo)致引水渠道混凝土結(jié)構(gòu)受力不均，局部受拉開裂，產(chǎn)生滲漏；另一方面，滲漏水會加速填方段填土的濕陷、破壞，從而引起更大的地基不均勻沉陷，使渠道混凝土裂縫加寬或產(chǎn)生新的裂縫；如此循環(huán)往復(fù)，最終將導(dǎo)致碾壓填方段地基塌陷、失穩(wěn)，從而造成渠道的失穩(wěn)、破壞。

(2)施工現(xiàn)場晝夜溫差大，氣候寒冷，施工經(jīng)驗不足，關(guān)鍵部位施工工藝把關(guān)不嚴(yán)，混凝土澆筑養(yǎng)護(hù)、拆模時間控制等措施落實不夠。

2.2 工程管理原因

出現(xiàn)裂縫后為保發(fā)電，僅采取臨時處理措施，同時氣溫較低，裂縫中冰水反復(fù)凍融，造成裂縫進(jìn)一步發(fā)展。

3 處理措施

本工程引水渠道產(chǎn)生的裂縫應(yīng)以“表里兼治”的原則進(jìn)行有效的處理，通過對混凝土缺陷的補(bǔ)救和引水渠道地基基礎(chǔ)的加固，一次性處理到位，徹底解決不均勻沉降、滲透變形及液化帶來的問題。主要措施為對裂縫迎水面進(jìn)行嵌縫填塞，采取化學(xué)灌漿，對渠道底板進(jìn)行回填和固結(jié)灌漿。

(1)化學(xué)灌漿。分別對邊墻及底板縫內(nèi)注入油溶性聚氨酯(油溶性聚氨酯遇空氣氧化膨脹填滿裂縫)和水溶性聚氨酯(水溶性聚氨酯遇水氧化膨脹填滿裂縫)止水進(jìn)行封閉。

(2)對底板基礎(chǔ)部位采用回填灌漿和固結(jié)灌漿?；坠酀{采取分序水泥漿灌注，一序孔(主要進(jìn)行固結(jié)灌漿)深度不得小于3.3 m，二序孔(主要進(jìn)行底部回填灌漿)深度不得小于2.5 m；并做好施工現(xiàn)場的保溫工作，以保證施工質(zhì)量。

(3)對底板及側(cè)墻產(chǎn)生的縱向裂縫的處理。裂縫寬度≤1 mm的，在表面涂刷1層水泥基防滲涂料處理；裂縫寬度>1 mm以上的，沿裂縫走向騎縫切成“V”字型槽，深度、上口寬均為3 cm。將縫內(nèi)清除干凈后采用雙組份聚硫密封膏填縫，切縫處增加300 cm2GB柔性填料與厚度為8 mm的三元乙丙橡膠板；在切縫上敷上搓成粗條的GB柔性填料，使敷高表面呈規(guī)定的凸圓柱(R=138 mm)，最后覆蓋上三元乙丙橡膠板。三元乙丙橡膠板總寬度為所處頂止水外圓弧周長再加30 cm，縫頂止水所用螺栓采用沉頭螺栓，螺栓長度125 mm，螺栓間距250 mm；螺栓下部壓不銹扁鋼50 mm×5 mm。雙組份聚硫密封膏與混凝土接觸面必須保證干燥、潔凈(見圖1)。

圖1 底板裂縫止水做法示意

(4)對于一般結(jié)構(gòu)縫漏水處則是先將結(jié)構(gòu)縫清除干凈，再將聚氯乙烯膠泥烤軟并用手搓成條備用，用汽油噴燈烤熱，將搓成條的聚氯乙烯膠泥鑲?cè)虢Y(jié)構(gòu)縫面，再用汽油噴燈配合劈灰刀將聚氯乙烯膠泥壓進(jìn)槽內(nèi)；用以上方法將結(jié)構(gòu)縫槽填滿，將膠泥往兩側(cè)延伸壓緊。

對于部分結(jié)構(gòu)縫張開變形嚴(yán)重，甚至錯位，導(dǎo)致橡膠止水帶撕裂、拉斷或破壞使止水作用失效的應(yīng)按以下方法處理：將錯位的結(jié)構(gòu)縫沿底板和側(cè)墻鑿除原混凝土，鑿除寬度大于50 cm，鑿除深度大于15 cm，側(cè)墻鑿除高度不低于原止水帶高度，在離原混凝土面以下10 cm的位置重新安裝固定651型橡膠止水帶，壓力水沖洗干凈后，分段立模板澆筑C30細(xì)石混凝土；混凝土澆筑連續(xù)進(jìn)行，中間設(shè)置填充厚度2 cm的分縫板(見圖2)。

圖2 結(jié)構(gòu)縫止水做法示意

(5)對引水渠道外側(cè)采用級配良好的戈壁回填，回填料中粒徑小于0.075 mm的土粒質(zhì)量小于總質(zhì)量的10%。

4 保證措施

此次引水渠道出現(xiàn)缺陷反映了電站參建各方工程管理工作存在漏洞、質(zhì)量意識和責(zé)任心不強(qiáng)，造成工程質(zhì)量缺陷，影響電站發(fā)電。因此在缺陷處理工作過程中應(yīng)要求并做到：

(1)對引水渠道兩側(cè)及覆土開挖后進(jìn)行渠道缺陷處理時，應(yīng)進(jìn)行該段的變形觀測，這是保證施工安全的重要措施，它能及時反饋該渠道段基礎(chǔ)沉降變化及基礎(chǔ)力學(xué)狀態(tài)變化。

(2)嚴(yán)格控制缺陷處理的質(zhì)量。各參建單位對每個工序的過程質(zhì)量嚴(yán)格把關(guān)，按照處理要求落實質(zhì)量控制程序，是保證渠道裂縫處理質(zhì)量的重要手段。要求施工過程中施工單位應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“三檢制”、監(jiān)理單位跟蹤檢查質(zhì)量、業(yè)主抽查等管理方式來保障質(zhì)量。

5 處理后觀測及排水設(shè)計

在引水渠道維修加固完成、后期運行的過程中進(jìn)行安全觀測，具有科學(xué)評價和檢驗加固質(zhì)量、安全預(yù)報等職能。通過現(xiàn)場觀測數(shù)據(jù)的反饋信息，可以對運行過程中的問題起到預(yù)報作用，及時作出合理的技術(shù)決策和現(xiàn)場的應(yīng)變決定。后期觀測主要為滲漏觀測、沉降觀測、裂縫觀測等，同時還應(yīng)當(dāng)做好日常的巡視工作，重點觀察渠道是否有滲漏、檢修道路是否有裂縫以及渠道所覆蓋的原土是否有裂縫等，以此來判斷引水渠道是否正常。

運行穩(wěn)定后，將位于回填區(qū)的引水渠道兩側(cè)已挖開的回填土重新回填，并在靠山體的回填土坡腳處設(shè)置排水溝，以收集和及時排走雨水，防止積水滲入渠底基礎(chǔ)的回填內(nèi)，破壞引水渠道的穩(wěn)定和安全。排水溝過水凈斷面0.5 m×0.5 m，邊墻及底板厚均為0.3 m，縱坡不小于0.3%，開挖邊坡1∶1.5，基礎(chǔ)承載力不小于100 kPa。

6 結(jié) 語

引水渠道混凝土裂縫是渠道運行中普遍存在的一種現(xiàn)象，裂縫的出現(xiàn)會大大降低渠道的抗?jié)B能力，并嚴(yán)重影響渠道的使用功能。因此，我們要對渠道混凝土裂縫成因進(jìn)行認(rèn)真的研究、區(qū)別對待，采取合理的方法進(jìn)行處理，加強(qiáng)施工過程質(zhì)量控制及采取各種有效的預(yù)防措施來預(yù)防混凝土裂縫的出現(xiàn)和發(fā)展，從而保證渠道的行水安全，達(dá)到安全運行的目的。

[1] SL 191—2008，水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范[S].

[2] SL 18—2004，渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范[S].

[3] GB 50288—99，灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范[S].

責(zé)任編輯 吳 昊

2015-05-20

吳建良(1982-)，男，工程師，主要從事水利水電工程設(shè)計工作。E_mail：30372228@qq.com