某抽水蓄能電站堵頭漏水處理技術及堵頭灌漿設計探討

【摘要】某抽水蓄能電站在發電前做充水實驗時，發現各施工支洞堵頭存在不同程度的滲漏水現象，這給工程結構、工程的穩定及安全運行帶來了很大的潛在危險，決定對各施工支洞堵頭進行堵漏和加強固結（錐形帷幕）施工。本文對該項工程的施工材料、技術方案及堵頭灌漿設計進行了闡述和探討。

【關鍵詞】抽水蓄能電站；施工支洞堵頭；滲漏水處理技術；灌漿設計探討

1.工程概況

某抽水蓄能電站工程為I等大（I）型工程，樞紐工程的永久性建筑物主要包括上庫主壩、副壩、輸水系統和地下廠房系統等建筑物。在發電前做充水實驗時，業主、監理、設計及施工單位對引水流道系統進行了滲漏水情況聯合檢查，結果發現各個施工支洞封堵段堵頭有不同程度滲漏水情況，這給工程結構、工程的穩定及安全運行帶來了很大的潛在危險。經過業主及相關單位的多次研究，決定對各施工支洞堵頭進行堵漏和加強固結（錐形帷幕）施工。

2.滲漏情況

1#堵頭靠1#引水洞內側有漏水情況，分別在堵頭部位的施工縫和進人口位置，上游側施工縫水流呈噴射狀，進人口位置有成股水流流出相對較小。

2#外堵頭砼與巖石接觸面周圍有滲漏水情況，兩側縫中滲水量較頂拱大，底部兩角有很小的水流流出，接觸灌漿管也有水流出，整體滲水量較小。

3#堵頭# 靠1#引水洞內側有漏水情況，漏水最大的部位是進人口后封堵的鋼板焊縫及與混凝土周邊的結合縫，漏水點分布在鋼板四周，四角較為明顯，水從縫中噴射而出，鋼板上部漏水量較下部要大，其水壓也比較大，并且在堵頭上下游位置的混凝土結構縫、施工縫以及部分裂縫都有不同程度的漏水情況。

4#外堵頭砼與巖石接觸面周圍都有滲漏水情況，頂拱部位有一股水流漏出，漏水量較大，兩側漏水沿巖石結合縫中流出，但較頂拱漏水量小，兩側預埋的接觸灌漿管也有成股水流出。

3.滲漏原因分析

根據各個不同部位的實際滲漏水情況對比并通過回顧和總結當時施工情況，經各相關單位多次會議分析其主要原因為：

（1）混凝土本身的收縮性而致。由于混凝土有個降溫收縮過程，在未達到最終穩定前，在各個不同時段有不同程度的收縮，這樣必然與巖石及鋼板接觸面產生不同程度的收縮縫隙，在大的水頭壓力下，縫隙張開從而出現不同程度的滲漏水情況。

（2）巖石松動圈的滲漏而致。因為在隧洞開挖爆破時會影響到周圍巖體的整體性，由于爆破力致使圍巖結構受到影響，使洞壁圍巖產生一定范圍的巖石松動圈，致使存在不同程度的裂隙，在一定的水壓力下裂隙會張大從而出現不同程度的滲漏水情況。

（3）水泥漿液硬化會收縮。回填灌漿后，水泥漿液會析水硬化收縮會產生縫隙，所以一次灌漿不能完全填充滿空隙。需要進行再次回填復灌，但是由于回填灌漿是預埋管進行的，一次回填后無法進行再次回填。

（4）堵頭完全澆注后，只在堵頭兩側做了灌漿，大部分堵頭沒有設置固結灌漿和接縫灌漿。

（5）接觸灌漿材料采用42.5級普通硅酸鹽水泥顆粒粗大，可灌性差，細小裂隙灌注不好。

4.滲漏水處理措施

針對充水實驗所暴露的各堵頭不同程度的滲漏水問題，經研究分析并借鑒和查考其他同類工程的施工經驗，主要采取漏水點封堵，混凝土接縫灌漿，巖石松動圈加強固結灌漿（錐形帷幕）等有效處理措施對堵頭滲漏部位進行處理。本措施主要依據《水工建筑物水泥灌漿施工技術規范》DL/T5148—2001。

5.滲漏水處理技術

5.1 施工工序

漏水通道封堵灌漿加強固結灌漿壓水實驗→檢查驗收

5.2 灌漿工藝流程

鉆孔→壓水→制漿→灌漿→封孔

5.3 滲漏水處理技術

在2#引水洞做充水實驗時，先在1#引水洞和各施工支洞外堵頭位置找到滲漏水位置，找到后作好標記。待2#引水洞的水放空后，在2#引水洞堵頭周圍尋找滲漏水位置，若沒有明顯滲漏水痕跡則可采用鉆孔壓水法尋找。為了滿足業主首臺機組的發電時間，找到滲漏水通道后，先進行2#引水洞內的堵頭端鉆孔灌漿，后進行2#引水洞堵頭端和各支洞堵頭端的鉆孔灌漿。

鉆孔采用氣腿式YT28型手風鉆進行，孔徑為50cm，孔深控制為1.5米之間，孔位布置見圖1。灌漿采用純壓式灌漿方法進行灌漿，從較低孔處開始，逐漸向高處孔推進，在灌漿過程中出現漏漿、冒漿和串漿時，根據實際情況進行有效的封堵。灌漿材料采用PO52.5普通硅酸鹽水泥，漿液水灰比為0.5：1和0.6：1，考慮到水泥漿液的硬化收縮性，在水泥漿液中添加膨脹劑（如：mgo等），用量范圍約為水泥質量的 0.3%～1.0%。灌漿壓力控制在0.3～1.0Mpa之內，在灌漿過程時，從低壓慢慢注漿，待不吸漿時，逐步升到高壓進行灌注。灌漿結束標準：在規定壓力下停止吸漿后，繼續灌注10分鐘，即可結束，結束時先關閉出漿閥門，后關閉進漿閥門，結束后將灌漿塞繼續留在孔內，待孔內漿液凝固時拔下灌漿塞，用環氧沙漿將孔塞段封填密實，孔口壓抹平整。

因混凝土是分期打起的，所以混凝土分縫應該是薄弱點，在各堵頭端對混凝土的水平分縫進行灌漿，灌漿材料采用超細水泥，水灰比采用0.5：1，壓力不低于1.0Mpa。

6.堵頭灌漿設計探討

6.1設置灌漿廊道

當堵頭混凝土澆筑水平長度超過15.0m時，無論圍巖級別高低都應設置灌漿廊道，堵頭實心段混凝土根據引水洞水頭壓力一般設計水平長度為10.0m左右即可。

設置灌漿廊道的好處是實心段兩側距離較近，灌漿效果較好，在廊道里進行錐形固結灌漿簡潔方便。

6.2 預埋灌漿管

由于錐形布置的固結灌漿孔是放射狀的，所以在混凝土澆筑前應預埋鋼管，避免打穿冷卻水管、觀測儀器及引出電纜線。

6.3 錐形固結灌漿

6.3.1 實心段錐形固結灌漿

在實心段兩側根據圍巖級別設計錐形固結灌漿，一般不少于兩環，終孔孔徑不小于ф38mm，入巖一般不低于3.0m。

6.3.2 空心段錐形固結灌漿

空心段錐形固結灌漿在廊道內分環呈梅花型布置，環間距根據圍巖級別設計，一般采用2.0m左右。

6.3.3 錐形固結灌漿材料

錐形固結灌漿材料采用不低于52.5級的水泥濕磨漿液或超細水泥，用高壓注漿泵進行高壓灌注。

6.4 堵頭混凝土水平縫灌漿

堵頭混凝土由于施工要求或施工干擾往往易行成水平施工縫，所以在這些水平施工縫部位應實行接縫灌漿。

6.5 冷卻水管灌漿封閉

當混凝土溫度降到20°C后要對各封堵段混凝土冷卻水管進行封堵。封堵采用52.5普通硅酸鹽水泥，進行純壓水泥漿灌漿封堵，確保封堵密實，水灰比建議為0.5：1；漿液中摻入4%的MgO；灌漿壓力不小于1.5MPa，閉漿時間為60min；灌漿完成后冷卻水管進出口要封閉好。

7.結語

通過再次充水實驗證明，此次堵頭滲漏水處理是非常成功的，充水完成后除2#外堵頭有少量滲水外，其余堵頭均無明顯滲漏現象。

滲漏水現象在任何地下工程的堵頭施工中都會存在，除了設計單位要根據工程實際設計周全到位和施工單位要嚴格認真按設計圖紙施工外，在做充水實驗時要跟蹤檢查每個堵頭部位，若只有少量滲漏水現象最好在有壓力水頭下對滲漏部位進行灌漿處理。