光明水庫雙曲薄拱壩防滲處理

王介志，吳天昊

(1．天臺(tái)縣水利水電局，浙江　天臺(tái)　317200；2.浙江水利水電學(xué)院，浙江　杭州　310000)

光明水庫雙曲薄拱壩防滲處理

王介志1，吳天昊2

(1．天臺(tái)縣水利水電局，浙江天臺(tái)317200；2.浙江水利水電學(xué)院，浙江杭州310000)

摘要：光明水庫大壩為雙曲薄拱壩，拱壩體形較薄，溫度敏感性高，柔度系數(shù)偏大；受溫度和水位變化的影響，橫縫多次開裂，雖經(jīng)多次修補(bǔ)，亦無改善。根據(jù)現(xiàn)有漏水裂縫資料并結(jié)合大壩結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)上游面裂縫和底縫采用封閉縫面阻斷滲漏源，對(duì)貫穿裂縫采用填充化學(xué)防滲漿液封閉滲漏通道等技術(shù)措施，達(dá)到封堵壩體滲漏的目的，徹底解決了大壩壩體滲漏問題。圖3幅，表3個(gè)。

關(guān)鍵詞：水庫大壩；滲漏；處理

1概述

1.1工程概況

光明水庫位于浙江省天臺(tái)縣洪疇鎮(zhèn)，是1座以灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用的水利工程。壩址以上集雨面積為12.05 km2，主流長(zhǎng)度6.032 km。水庫正常庫容54.7萬m3，庫區(qū)內(nèi)多年平均降雨量1 650 mm，多年平均徑流深950 mm。

水庫樞紐工程主要由大壩、溢洪道、發(fā)電及灌溉涵洞、啟閉機(jī)房、電站等組成。大壩工程原計(jì)劃主體工程攔河壩為重力拱壩，壩高筑至8.5 m時(shí)，改建的雙曲薄拱壩就坐在原重力拱壩基礎(chǔ)上。雙曲拱壩壩頂高程76.0 m，最大壩高20.5 m，拱壩弧長(zhǎng)106 m，壩底厚度2.0 m，頂厚1.0 m,最大到懸度4.4 m，采用C20結(jié)構(gòu)，拱壩在56.20 m高程處預(yù)留水平底縫。

1.2大壩建設(shè)與運(yùn)行情況

光明水庫自1974年開始施工，1976年建成蓄水。由于大壩壩址河谷峽口較寬，大壩原設(shè)計(jì)為漿砌塊石重力拱壩，后因各種原因多次開工和停工，反反復(fù)復(fù)。壩高砌筑至8.5 m后，為節(jié)約資金和勞力，以及滿足當(dāng)?shù)毓喔扔盟男枰?，考慮到原壩型工程量大，而且不能再加高，經(jīng)過反復(fù)討論研究，將壩型改為了雙曲薄拱壩。

受當(dāng)時(shí)計(jì)算分析條件限制和追求節(jié)省工程量的影響，拱壩體形較薄，溫度敏感性高，柔度系數(shù)偏大，多年受溫度和水位變化的影響，橫縫多次開裂；雖經(jīng)多次修補(bǔ)，仍未有所改善。另外，由于水平位移較大，壩體拱冠梁部位曾在高溫低水位時(shí)向上變形，使上游側(cè)底縫處混凝土發(fā)生剪切性剝離。

2007年冬季，低溫時(shí)間長(zhǎng)，水庫長(zhǎng)時(shí)間在低溫高水位運(yùn)行。12月10日對(duì)大壩進(jìn)行巡查時(shí)發(fā)現(xiàn)左右兩側(cè)壩肩正常水位以下又產(chǎn)生了新的裂縫，裂縫沿著山坡走，滲漏部位大多分布在壩體原裂縫附近，壩體滲漏部位長(zhǎng)有青苔。

1.3水庫除險(xiǎn)加固情況

針對(duì)老壩體裂縫與滲漏情況，2011年對(duì)大壩進(jìn)行了除險(xiǎn)加固。加固的主要項(xiàng)目及內(nèi)容為：在上游壩面涂刷“賽帕斯”解決老壩的滲漏問題，通過加厚壩體，使加固后的壩體應(yīng)力滿足拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范，解決壩體滲漏及穩(wěn)定等問題；在大壩下游增設(shè)二道壩，解決洪水對(duì)壩基及壩腳的沖刷；在非溢流段上加防浪墻，使抗洪能力滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；對(duì)輸水進(jìn)水口進(jìn)行拆除，更換閘門及啟閉設(shè)備。

壩型采用單心等厚雙曲拱壩，非溢流段壩頂高程76.0 m，溢流段堰頂高程中間為72.6 m，兩側(cè)為73.6 m，原壩底高程55.50 m。加固部分壩底高程55.0 m，最大壩高17.6 m(加固高)。加固下游壩頂弧長(zhǎng)103.7 m，壩底弧長(zhǎng)40.4 m。加固壩頂厚1.5 m，壩底厚度3.5 m。

在新混凝土與原混凝土結(jié)合面鑿毛、清洗，按梅花形布置插筋φ20@100 cm，插筋插入原壩體80 cm，外露80 cm(加厚的厚度不足85 cm時(shí)，插筋外露長(zhǎng)度為加厚厚度-5 cm)；采用泵送混凝土澆筑。

2大壩滲漏原處理過程

2.1施工期間的滲漏處理

1976年夏季水庫竣工后蓄水，當(dāng)年溢洪，施工期間就有發(fā)現(xiàn)壩身存在裂縫，當(dāng)時(shí)就采用水泥灌漿進(jìn)行了處理。

2.2運(yùn)行期間的滲漏處理

施工期間的水泥灌漿處理效果不明顯，裂縫依然可見，并繼續(xù)迅速發(fā)展。到1979年共產(chǎn)生7條裂縫。除7號(hào)縫外，其他各條裂縫均從上游面貫穿至下游面，并由壩頂一直開裂至壩腳，分布相對(duì)均勻，并大體對(duì)稱。

當(dāng)時(shí)的原因分析和建議處理措施是壩身單薄，受外界日照的影響產(chǎn)生裂縫，故在低溫時(shí)采用化學(xué)灌漿處理。當(dāng)時(shí)壩身封拱溫度為15 ℃，化學(xué)灌漿選擇在12 ℃左右，并力求在更低的溫度下進(jìn)行?；瘜W(xué)灌漿在1979年年底至1980年年初進(jìn)行，灌漿處理后裂縫基本得到了控制，壩體的整體性也得到了提高。

2.3水庫除險(xiǎn)加固時(shí)的滲漏處理

2011年對(duì)大壩進(jìn)行了除險(xiǎn)加固，采取在老壩體上游壩面涂刷“賽帕斯”(水泥基滲透結(jié)晶材料)解決老壩的滲漏問題。

3雙曲薄拱壩防滲處理方案

2011冬，水庫巡查人員現(xiàn)場(chǎng)巡查發(fā)現(xiàn)，加厚壩體下游面存在多處噴射式水柱和帶狀滲漏線。

2012年初，省、市、縣水利專家在杭州金川賓館召開光明水庫面板防滲處理研討會(huì)。會(huì)議最終對(duì)滲漏處理形成了一致意見：一是光明水庫的大壩結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定安全的；二是要求設(shè)計(jì)單位做好光明水庫拱壩位移、裂縫、漏水量等各項(xiàng)觀察記錄，重新測(cè)量壩縫、滲水點(diǎn)的位置、尺寸，尋找新老壩的裂縫可能的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定近期的處理方案，如采取引流方式。三是鑒于光明水庫拱壩加固后裂縫漏水產(chǎn)生后未經(jīng)過各種荷載組合運(yùn)行的考驗(yàn)，建議處理分二步走：第一步先進(jìn)行拱壩上游面表面裂縫用SR封縫處理，并在下游面漏水點(diǎn)打排水孔集中引流保證下游壩面干凈；第二步在2013年1—2月進(jìn)行補(bǔ)縫處理(因拱壩受力情況復(fù)雜，需要經(jīng)過周年熱脹冷縮，讓縫充分活動(dòng)并穩(wěn)定)，然后采用灌漿等手段處理拱壩結(jié)構(gòu)問題。

后經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員深入檢查，滲漏大多出現(xiàn)在施工縫位置。壩體漏水源及途徑大致為兩個(gè)：一為庫水自原拱壩底縫(高程56.20 m)進(jìn)入新老壩體結(jié)合面，再由新加厚壩體施工縫等處下游面溢出。另一為庫水自原拱壩壩體貫穿裂縫進(jìn)入新老壩體結(jié)合面，再由新加厚壩體施工縫等處下游面溢出。

3.1滲漏處理原則

本缺陷處理主要解決大壩壩體滲漏，根據(jù)現(xiàn)有漏水裂縫資料結(jié)合大壩結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，處理采用封閉上游面裂縫縫面阻斷滲漏源，填充貫穿裂縫封閉滲漏通道的措施，達(dá)到封堵壩體滲漏的目的。

3.2滲漏處理方法

處理從兩個(gè)方面出發(fā)：一是上游面裂縫及底縫縫面封閉，二是壩體灌漿填充裂縫。由于水庫蓄水，大壩上游面施工須對(duì)水庫進(jìn)行放空，暴露上游面以便建立工作面。

3.2.1上游面裂縫封閉

(1)處理方案

上游面裂縫封閉以防滲漏處理為主，處理方案為：檢查確定大壩上游面裂縫位置，清理裂縫縫面，騎縫鉆孔，埋管封閉縫面，灌注HK—G化學(xué)漿液，清理縫面，制作并在縫面粘貼SR防滲模塊，錨固防滲模塊，完成上游面裂縫封閉處理(見圖1)。

圖1裂縫灌漿及表面封閉處理示意

(2)主要處理方法

工藝流程如下所示(見圖2):

圖2處理工藝流程

(3)主要施工方法

①檢查

施工前，應(yīng)對(duì)縫面進(jìn)行詳細(xì)、全面、綜合檢查，做好標(biāo)記，以便于隨后的施工處理。

②縫面清理

對(duì)裂縫跨縫30 cm內(nèi)的混凝土表面進(jìn)行清理，清除縫兩側(cè)的表面浮生物、附著物及松動(dòng)層。

③鉆孔、埋管及封縫

以25 cm的間距和15 cm的孔深，鉆騎縫灌漿孔，成孔后插入φ8～10 mm的灌漿管，用快速密封劑埋設(shè)灌漿管，并用快速密封劑封閉縫面。

④壓水試驗(yàn)

待封縫材料的強(qiáng)度達(dá)到相關(guān)要求后，從最低處的灌漿管開始，逐一進(jìn)行壓水試驗(yàn)。先封閉各灌漿管，再在0.2～0.3 MPa的壓力下，觀察縫面滲漏情況；確認(rèn)無滲漏后，方可進(jìn)行后續(xù)灌漿工作。若發(fā)現(xiàn)外漏現(xiàn)象存在，應(yīng)重復(fù)進(jìn)行前述工藝流程，即重新補(bǔ)強(qiáng)封閉，重新試壓，直到全部縫面無滲漏。

⑤灌漿

灌漿采用純壓式。按產(chǎn)品要求配制HK—G低粘度改性環(huán)氧漿液，采用電動(dòng)化學(xué)灌漿泵灌漿。灌漿泵應(yīng)先與最低處的灌漿管連接，自下而上灌注低粘度改性環(huán)氧漿液，當(dāng)上一灌漿管出現(xiàn)純漿液后將該管封閉，持續(xù)灌注；在0.3～0.5 MPa灌漿壓力下，注漿量小于0.1 L/min結(jié)束灌漿。

⑥割管清槽、涂刷底膠

結(jié)束灌漿24 h后，先清除灌漿管，再將縫面兩側(cè)15 cm范圍內(nèi)的混凝土表面清理干凈。

⑦預(yù)制SR縫面防滲模塊

裁剪好寬約33 cm的三元乙丙增強(qiáng)型SR防滲保護(hù)蓋片，并在蓋片上粘貼SR材料找平層，厚度約5～10 mm。

⑧涂刷底膠

在已清理干凈的裂縫表面涂刷SR底膠，底膠表干后方可粘貼SR防滲模塊。

⑨SR縫面防滲模塊固定

沿縫由上至下粘貼制作好的SR防滲模塊，使SR防滲模塊與基面密實(shí)粘連，無空鼓。SR模塊塊間搭接長(zhǎng)度一般為15 cm，兩側(cè)用加長(zhǎng)M10×100不銹鋼膨脹螺栓、不銹鋼扁鋼壓條錨固，錨固間距約25 cm。扁鋼壓條尺寸40 mm(寬)×5 mm(厚)。

⑩封邊

用封縫膠泥對(duì)SR防滲模塊各邊及螺桿孔進(jìn)行封邊，并確保封邊密實(shí)。

(4)主要材料

①HK—G環(huán)氧灌漿材料

HK—G環(huán)氧灌漿材料主要性能指標(biāo)如下所示(見表1)。

表1　HK—G環(huán)氧灌漿材料性能指標(biāo)

②SR塑性止水材料

SR—2型塑性止水材料主要性能指標(biāo)如下所示(見表2)。

表2　SR—2型塑性止水材料產(chǎn)品主要性能指標(biāo)

③SR混凝土防滲保護(hù)蓋片

SR混凝土防滲保護(hù)蓋片(簡(jiǎn)稱SR蓋片)主要性能指標(biāo)如下所示(見表3)。

表3　SR防滲保護(hù)蓋片主要性能指標(biāo)

3.2.2壩體底縫上游面封閉

(1)處理方案

壩體預(yù)設(shè)底縫無止水設(shè)置，產(chǎn)生滲漏的可能性較大，為適應(yīng)底縫變化，處理方案為在底縫上游側(cè)加設(shè)表面柔性止水體系，具體為檢查清理縫面，沿縫切V型槽，槽內(nèi)嵌填SR塑性止水材料，粘貼并錨固SR防滲蓋片，完成上游面底縫封閉處理(見圖3)。

圖3底縫防滲體系剖面

(2)主要處理方法

工藝流程：檢查→開槽、清理→SR材料找平、嵌縫→SR蓋片粘貼→錨固→封邊。

(3)主要施工方法

①縫面檢查

檢查底縫情況，確定處理范圍并標(biāo)記。

②開槽、清理

騎縫開V型槽，槽寬12 cm，深10 cm。用鋼絲刷等工器具徹底清理縫槽到壓條的區(qū)域，清除浮著雜物，清理混凝土面，使之干凈，并晾干或烘干。

③涂刷底膠

在干凈干燥的混凝土基面上均勻刷涂第一層SR底膠；待底膠干燥后(1 h以上)，涂刷第二層SR底膠，待底膠表面干燥(粘手，不沾手，約0.5 h)，即可進(jìn)行SR嵌縫處理；假如底膠過分干燥時(shí)(不粘手)，則需重新補(bǔ)刷底膠。

④SR找平及嵌填SR鼓包

SR底膠表面干燥(粘手，不沾手，約0.5 h)后，進(jìn)行SR止水材料找平和鼓包嵌填。在蓋片粘貼范圍內(nèi)鋪設(shè)1層SR找平層，目的是增加SR防滲蓋片與混凝土面的粘接強(qiáng)度。最后在縫槽內(nèi)堆填出SR鼓包形狀，并使之表面平滑。

⑤SR粘貼

漸漸展開SR防滲蓋片，撕去表面的防粘保護(hù)紙，沿著裂縫將SR蓋片粘貼在SR找平層上，從

蓋片中部向兩邊用力趕盡空氣，使蓋片與基面緊密粘連。SR蓋片搭接采用下段壓上段，搭接寬度不小于15 cm。

⑥錨固

在SR蓋片粘貼結(jié)束后，需用不銹鋼扁鋼(40 mm×5 mm)對(duì)SR蓋片進(jìn)行固定，并用M10×100不銹鋼膨脹螺栓進(jìn)行錨固，螺栓間距330 mm。緊固螺栓的力量宜適度，防止蓋片摺曲與損壞。

⑦封邊

SR蓋片錨固結(jié)束后，應(yīng)再在SR蓋片邊緣刷涂5 cm寬封邊劑封邊。

4結(jié)語

2013年冬，經(jīng)縫面封閉和壩體灌漿填充，光明水庫的滲漏得到有效解決。大壩經(jīng)過2 a熱脹冷縮和不同水位的運(yùn)行檢驗(yàn)，依然沒有出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，證明這次滲漏處理方案是可行的，效果是明顯的，技術(shù)是過關(guān)的，為雙曲薄拱壩的滲漏處理提供了可借鑒的案例。

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責(zé)任編輯吳昊

收稿日期：2016-02-17

作者簡(jiǎn)介：王介志(1975-)，男，工程師，主要從事水利水電工程技術(shù)管理工作。