石板水大坝伸缩缝漏水施工处理

江思田

（重庆涪陵电力实业股份有限公司，重庆408000）

1 工程概况

石板水水电站位于长江上游支流龙河重庆市丰都县龙河镇，坝址距下游丰都县城55 km，距上游石柱县31 km。坝址以上流域面积1 640 km2，占全流域面积2 810 km2的58.4%，多年平均流量为34.2 m3／s，多年平均来水量为 10.78 亿 m3。 大坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高84.6 m，正常蓄水位480.0 m，校核洪水位 480.62 m，死水位 450 m，水库库容1.054 7亿m3，属季调节水库。水库为大（2）型水库，调节库容0.769 3亿m3，坝址设计洪水流量4830m3／s，坝址校核洪水流量 6 630 m3／s。 采用混合开发方式，装机容量115MW，多年平均发电量为5.2亿kW·h。大坝于1998年建成。

2 渗漏状况、成因及处理必要性

2.1 渗漏状况

2001年1月10日，通过监测仪器（测缝计和渗流量计）结合巡视检查，发现2号、3号坝段伸缩缝下游456 m高程漏水。渗漏量与库水位有关，库水位越高，渗量越大，实测最大渗漏量为75 L／min。经2年长期观测，结合计算机处理分析发现，库水位低于465 m高程时，该伸缩缝下游面不出现漏水。2号、3号坝段伸缩缝附近没有新裂缝出现，且坝体和基础均设有渗流观测孔，其情况均无异常变化。

2.2 成因分析

大坝大面积碾压混凝土浇筑时，振动碾无法碾压到该部位，在分缝部位采用碾压混凝土加注水泥浆后，再用振动棒振捣浇筑（浇筑宽度约60cm）。虽然碾压混凝土加注了水泥浆，但混凝土和易性还是比较差，大坝伸缩缝混凝土振捣密实度差，因而橡胶止水和铜止水与混凝土结合不良，易形成绕渗区。

大坝伸缩缝施工是先浇筑一个坝段后，拆除模板在混凝土表面涂刷了两层沥青，上游面橡胶止水距上游坝面1.0 m，止水铜片距上游坝面1.5 m。橡胶止水采取直接搭接，搭接长50 cm，没有进行热粘接处理或粘接处理，铜止水制作安装也不规范。

经现场观测，大坝0+150 m桩号附近没有新的裂缝出现。同时观测资料分析表明，坝顶沉陷、水平位移和其它坝段变化趋势相同，没有发生异常情况。因此判定大坝0+150 m桩号伸缩缝漏水是橡胶止水搭接部位漏水，沿着铜止水与混凝土接触面渗漏（铜止水与混凝土结合不良），就形成渗漏区。

2.3 处理必要性

通过数字仿真模拟发现，漏水已经形成，长期不处理将造成伸缩缝止水损坏更严重，漏水量会逐渐增大。同时，在有压水的侵蚀作用下，漏水将逐渐剥蚀坝体混凝土并危及大坝安全。因此2号、3号坝段伸缩缝漏水处理应尽快进行。

3 处理方案选择

2号、3号坝段伸缩缝主要是由上游缝面止水失效造成漏水，漏水从垂直伸缩缝与456 m水平层面交叉部位大量渗出。大坝伸缩缝基础高程约为435 m，因是上游迎水面伸缩缝止水漏水，原伸缩缝又未设置沥青井，若采用嵌缝封堵，受材料、施工工艺等因素限制，单靠表面的封堵难于达到永久性止漏，推荐采取大坝上下游面伸缩缝与止水之间灌浆处理方案。分析发现伸缩缝是由大坝变形引起，只能用弹性材料进行灌浆处理，化学灌浆拟选用水溶性聚氨酯。具体方案：沿伸缩缝钻φ40 mm骑缝孔，孔径宜小，以免造成不必要的化学材料浪费。化学灌浆处理前，先对每一钻孔进行压水试验，以了解缝面串通情况、吸水情况，再对整条缝进行化学灌浆处理。

4 处理材料的选用

石板水混凝土坝伸缩缝为季节性活缝，缝开合度变幅为0.8～3 mm。伸缩缝受水位抬高、气温影响，有加大的趋势，因此，需选择粘度较低，可灌性较好、胶凝时间短、有一定固结强度的弹性材料，以适应伸缩缝的开度变化而能满足防渗要求。根据该伸缩缝的特性，选择了具有亲水性、遇水可分散乳化固结、适用于水下伸缩缝修补的水溶性聚氨酯。

水溶性聚氨酯为普通聚氨酯类浆液的改进型，有LW（物理力学性能见表1）和HW（物理力学性能见表2）两种。HW材料粘结强度高，可灌性好；LW材料与水混溶，固结体为弹性体，伸长率可达300%，遇水膨胀率可达270%，具有弹性止水和以水止水的双重功效，同时对水质有较强的适应性，其凝结时间可调。这两种水溶性聚氨酯可以按任意比例混合配制，获得不同强度和膨胀性能的浆材。含有LW的水溶性聚氨酯复合液具有遇水发泡膨胀性能，在伸缩缝中自行扩散，形成较大的渗透半径和凝固体积，增强了灌浆效果。石板水大坝伸缩缝处理中，实验确定 HW∶LW=7∶3。伸缩缝很小时，浆液可用丙酮稀释以增强可靠性，浆材性能试验结果见表3。

表1 HW浆材性能试验结果表Table 1 :Test result of the performance of HW

表2 LW浆材性能试验结果Table 2 :Test result of the performance of LW

5 施工

嵌缝材料选用遇水能快速固化、抗压强度高、与老混凝土粘结好的PBM-3聚合物砂浆。PBM-3聚合物砂浆重量配合比为水泥∶砂∶PBM-3树脂=1∶4∶1.67，其中促进剂和引发剂均按PBM树脂重量的2%配加。灌浆选择在伸缩缝孔与斜孔交叉布置，以保证进浆效果。灌浆时间选择在伸缩缝开度最大的1～2月。灌浆采用孔口循环纯压式方法，管口压力一般为 0.3～0.4MPa，对吸浆量少的伸缩缝段，适当提高灌浆压力，最大不超过0.5MPa。灌至孔内基本不吸浆或吸浆率单孔小于10 mL／min时再并浆20 min，结束该孔灌浆。伸缩缝灌浆孔尽可能灌至上一个灌浆孔出浆后并浆20 min，结束灌浆。施工过程中，通过实时采集相关信息，评价施工效果，反馈指导施工。

表3 浆材性能试验成果表Table 3 :Test result of the slurry performance

5.1 施工程序

搭脚架 （前期准备工作）→凿槽→电钻钻孔→压力水、风冲洗→埋管封缝→通风检查→灌浆→闭浆→灌浆完毕→沿伸缩缝之间坝体墙面涂刷聚合物水泥防水涂料→拆除脚手架。

5.2 具体施工顺序及方法

伸缩缝灌浆顺序为：先处理完大坝上游迎水面伸缩缝后，再处理大坝下游面伸缩缝。

沿大坝上游伸缩缝凿宽、深50～60 mm的“V”型槽；用电锤沿伸缩缝骑缝钻止浆孔，孔径40～50 mm，孔距为500 mm，深200 mm；用风、压力水从上至下冲洗“V”型槽和钻孔；将直径为φ8 mm紫铜管（L=200 mm）埋入钻孔约100 mm后，四周用环氧树脂砂浆密封灌浆紫铜管；紫铜管埋设完毕后，用风、压力水从上往下冲洗伸缩逢；冲洗干净后，用环氧树脂砂浆嵌填缝；逐孔洗缝，控制关口风压0.1 MPa，水压 0.05～0.1 MPa；对灌浆铜管做通风检查，风压不得超过0.1MPa。其目的：①用压缩空气吹净残留于伸缩缝内的积尘；②检查封闭层有无漏气。

灌浆操作顺序：先将配制好的浆液倒入料罐，拧紧罐的密封盖，然后通气加压，在大坝上游迎水面使浆液通过与紫铜管接合处进入伸缩缝，一旦浆液自邻近紫铜管冒出，立即堵住，取下插头，将进浆管嘴边封闭，然后将刚才冒浆的出口改为进浆口。按同样的方式依次继续压灌，直至整条伸缩逢充满浆液为止。施工中有时会发生局部漏浆情况，应立即卸压停止灌浆，采取可靠的堵漏措施后方允许继续灌浆。灌浆应从下而上，逐孔灌注弹性聚氨酯材料，灌浆压力为 0.2～0.5 MPa ，灌至该孔基本不吸浆时应闭浆10 min后结束灌浆。

在2～3号坝段伸缩缝之间上游迎水面，先清洗干净墙面4 m宽，用气压喷灯烤干墙面，再用试验的聚氨酯聚合物涂刷4遍，每涂刷一遍干后再施工。刷完聚氨酯聚合物后，再用聚合物砂浆压刮3遍。

大坝下游伸缩缝采用同样施工顺序、方法施工，但伸缩缝之间不刷聚氨酯聚合物和聚合物砂浆。

5.3 压水试验检查情况

14 d后进行压水试验。在石板水大坝上游面和下游面各钻2个穿过伸缩缝、孔径为φ40 mm的试压孔，试验压力为0.5 MPa，持续时间30 min以上，试验结果显示，伸缩缝均不吸水也不漏水。

6 处理效果评价及注意的问题

石板水大坝伸缩缝从2004年1月10日开始灌浆，2月20日结束。灌浆后，渗漏量急剧下降，由处理前最大漏水量75 L／min变为0。处理完毕至今，大坝在高水位时段和气温最低时段，下游坝面均无漏水，大坝其它部位均未发现异样，其它部分渗漏水量均无变化，可见防渗效果相当显著，伸缩缝漏水处理是成功的。

伸缩缝漏水处理的成败关键是要详细了解、分析漏水成因，针对成因制定切实可行的施工方案。特别注意施工应在气温低时进行，因为此时裂缝张开最大。大坝伸缩缝漏水处理过程应包括调查分析、方案设计、施工及其质量控制、验收等四个重要环节，处理结果应安全可靠、技术先进、注重环保、经济合理。在水库大坝建设过程中，应加强伸缩缝施工及其质量控制，从源头上避免漏水情况发生。在今后类似工程处理中，应考虑是否可在水下对伸缩缝漏水进行灌浆施工处理，还应对水溶性弹性聚氨酯材料性能、几种浆材配制后性能变化、浆材老化情况及浆材使用年限等问题加强研究。

7 结语

石板水大坝伸缩缝漏水处理严格依照制定的方案、施工顺序和方法施工，从处理后压水实验检查和5年多实践运行情况来看，漏水处理方案、选用的化学灌浆材料、具体施工顺序和施工方法是成功可行的，伸缩缝漏水处理达到了工程设计要求，为今后其它类似工程伸缩缝漏水处理提供了参考。

[1]SL230-98，混凝土坝养护修理规程[S].

[2]沈春林.防水工程手册[M].中国建筑工业出版社，1998.