簡析東塢水庫發電隧洞混凝土裂縫處理方法

沈鎮偉

（浙江省水利水電勘測設計院，浙江杭州 310002）

1 工程概況

東塢水庫位于麗水市松陽縣葉村鄉源口村附近，東塢水庫所在河流為東塢源，系甌江水系松陰溪的一條支流。水庫是一座以灌溉為主、結合發電、防洪和供水等綜合利用的中型水庫。東塢水庫壩址以上集雨面積29.0 km2，主河道長9.0 km，正常蓄水位206.0 m，相應庫容1 470萬m3，設計洪水位207.46 m（P=1%），校核洪水位207.98 m（P=0.05%），相應庫容為1 610萬m3。電站裝機容量820 kW，設計年發電量201.8 kW·h，灌溉農田面積0.21萬ha。樞紐主要建筑物包括攔河壩、溢洪道、放水洞、發電引水隧洞、電站以及灌溉渠道。

東塢水庫已建成運行20多年，發揮著重要的作用。但隨著運行年數的增加，主體工程存在著嚴重的安全問題，主要建筑物如攔河壩、溢洪道均存在安全隱患。發電隧洞的襯砌混凝土由于長期受到水流沖刷，洞壁出現大量混凝土疏松、脫落和裂縫，嚴重部位出現洞壁混凝土貫穿破損，造成大量滲漏水，混凝土大塊脫落部位露出鋼筋，鋼筋嚴重銹蝕，水庫已經不能正常運行。東塢水庫安全鑒定后，根據專家意見，決定對隧洞內混凝土裂縫缺陷作補漏防滲處理。

2 處理方案的確定

根據水工混凝土建筑物的裂縫特性，國內外學者把裂縫分為死縫、活縫和增長縫等3種，針對以上3種裂縫需采用不同的修補方法。對死縫可用剛性材料來填充修補；對活縫應采用彈性材料修補，若采用剛性材料填充，修補就會失敗，或在靠近修補部位出現新裂縫，一般對活縫的修補在引起活動的因素消除后再進行；對增長縫，首先必須消除引發裂縫的因素，否則修補后裂縫會繼續出現。經對發電隧洞的結構進行分析，并觀測了裂縫開裂與發展情況后，初步認為發電隧洞的裂縫屬活裂縫，并有增長的可能性。

經過綜合比較后，決定采用工藝較為成熟可靠的化學灌漿防滲處理，再用防滲砂漿進行表面覆蓋的綜合處理方案。

3 灌漿材料的選擇

目前，國內灌漿材料可選范圍比較廣泛，常見的有水泥灌漿材料、普通環氧灌漿材料、彈性環氧灌漿材料、水溶性聚氨酯灌漿材料等。各種材料各有優缺點，水泥灌漿材料價格比較低，但可灌性差，同時材料本身缺乏抗侵蝕性，其耐久性差；環氧灌漿材料、非水溶性聚氨酯等化學灌漿材料，有的粘度比較大，進漿困難，漿液的擴散范圍有限，同時都為收縮性材料，運行期間容易再出現滲漏問題，材料本身雖有比較高的粘結強度，但由于裂縫已經受到滲透水的侵蝕，對實現良好的粘結影響比較大。

通過灌漿把裂開的混凝土連接到一起比較難實現，比較現實的手段是通過灌漿填充裂縫，解決裂縫的滲漏、溶蝕問題。對于活性裂縫，所選灌漿材料要能適應裂縫的開合變化。裂縫的微小位移對于縫的開度來說將是很大的伸長和壓縮變形，由于發電隧洞自身結構的不足，地應力的變化必然導致裂縫處于反復的拉壓狀態，加之隧洞洞壁長期受水流沖刷、溫度變化等因素的影響，因此對發電隧洞裂縫的處理，除了防滲要求之外，還對結構補強也提出了一定的要求。為此，在材料選擇上排除收縮性材料，而選擇了具有一定彈性并有良好防滲性能的水溶性聚氨酯化學灌漿材料。

水溶性聚氨酯化學灌漿材料由杭州國電大壩安全工程有限公司研制，有HW水溶性聚氨酯化學灌漿材料和LW水溶性聚氨酯化學灌漿材料2種，其漿液不遇水是穩定的，遇水后漿液中活潑的異氰酸酯基團立即與水發生化學反應，交聯生成不溶于水的聚合體，達到堵漏、防滲、補強的目的。LW和HW型水溶性聚氨酯化學灌漿材料可以任意比例混合，配制成各種強度、彈性的灌漿材料，粘結強度可達到2 MPa，抗壓強度可達到10～20 MPa，固結體遇水膨脹率可達到100%，因此具有以水止水及彈性止水的雙重功能，同時，此漿液的游離異氰酸酯根含量低，施工時毒性小，施工后無毒。實際運用至今，沒發現水質污染情況。LW水溶性聚氨酯化學灌漿材料自上世紀70年代研制成功以來，先后在龍羊峽、葛洲壩、水口、新安江等水利水電工程施工中得到了成功應用。

4 防滲處理方案的實施

根據現場裂縫、缺陷實地調查數據及滲漏情況，決定對發現的所有裂縫、缺陷均作防滲處理。處理方案為先清理裂縫、缺陷→埋設灌漿嘴→灌注LW、HW水溶性聚氨酯化學灌漿材料，在裂縫及壁后形成一道純聚氨酯固結體彈性防水層，作為第一道防滲措施→采用903聚合物砂漿填縫，表面封閉，作為第二道防滲措施。具體實施方案如下：

（1）清縫：仔細清理縫面雜物、浮塵等，以確定裂縫范圍和走向，并做好標記；

（2）鉆孔：沿縫以60°左右傾角打斜孔，孔深不小于20 cm，間距20～30 cm交叉插入灌漿管或止水針頭，用快堵水泥封埋、封縫；

（3）壓水洗縫：壓水洗縫了解各孔之間串通情況，同時檢查止封效果；

（4）灌漿：以0.2 MPa的壓力灌注LW/HW水溶性化學灌漿材料，灌漿順序由下而上。由于裂縫比較大，長期浸水，要求進漿量飽滿，對于環形伸縮縫應整圈灌漿；

（5）鑿除封縫材料：灌漿結束后，清理縫面，鑿除臨時封堵用的快堵水泥，為903聚合物乳液砂漿修補做預處理；

（6）根據說明書，配置903聚合物砂漿，用903聚合物砂漿封閉裂縫、缺陷，潮濕養護3～5 d，干燥養護7～10 d后即可投入使用。

5 結 語

東塢水庫發電隧洞的裂縫滲漏處理以壓水試驗無進水為評定標準，防滲處理后最終施工評定為優良。發電隧洞自2010年7月份投入使用至今，經歷了1個汛期的安全使用，未發現任何異常情況，可見用水溶性聚氨酯化學灌漿材料處理此類工況，特別對滲水、漏水裂縫具有較好的功效，說明此修補方案可行，修補效果良好。

滲漏對水工工程混凝土建筑物的危害很大，特別是裂縫所引起的滲漏，輕則加速老化病害的發生與發展，重則造成建筑物的破壞甚至失事，應該引起足夠的重視。水工建筑物種類繁多，結構型式復雜多樣，工作環境條件有很大差異，因此處理方案很難有統一的標準，在進行防滲加固處理之前，應針對建筑物自身的結構特點進行認真深入的分析，再確定具體的修補方案并選用適合的防滲材料，才能取得較好的處理效果。

[1]馮善彪，譚日升，毛善慶，等.化學灌漿技術[M].水利電力出版社，1980.