某抽水蓄能電站堵頭漏水處理技術(shù)及堵頭灌漿設(shè)計(jì)探討

【摘要】某抽水蓄能電站在發(fā)電前做充水實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)各施工支洞堵頭存在不同程度的滲漏水現(xiàn)象，這給工程結(jié)構(gòu)、工程的穩(wěn)定及安全運(yùn)行帶來(lái)了很大的潛在危險(xiǎn)，決定對(duì)各施工支洞堵頭進(jìn)行堵漏和加強(qiáng)固結(jié)（錐形帷幕）施工。本文對(duì)該項(xiàng)工程的施工材料、技術(shù)方案及堵頭灌漿設(shè)計(jì)進(jìn)行了闡述和探討。

【關(guān)鍵詞】抽水蓄能電站；施工支洞堵頭；滲漏水處理技術(shù)；灌漿設(shè)計(jì)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(kù)主壩、副壩、輸水系統(tǒng)和地下廠房系統(tǒng)等建筑物。在發(fā)電前做充水實(shí)驗(yàn)時(shí)，業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)及施工單位對(duì)引水流道系統(tǒng)進(jìn)行了滲漏水情況聯(lián)合檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各個(gè)施工支洞封堵段堵頭有不同程度滲漏水情況，這給工程結(jié)構(gòu)、工程的穩(wěn)定及安全運(yùn)行帶來(lái)了很大的潛在危險(xiǎn)。經(jīng)過(guò)業(yè)主及相關(guān)單位的多次研究，決定對(duì)各施工支洞堵頭進(jìn)行堵漏和加強(qiáng)固結(jié)（錐形帷幕）施工。

2.滲漏情況

1#堵頭靠1#引水洞內(nèi)側(cè)有漏水情況，分別在堵頭部位的施工縫和進(jìn)人口位置，上游側(cè)施工縫水流呈噴射狀，進(jìn)人口位置有成股水流流出相對(duì)較小。

2#外堵頭砼與巖石接觸面周?chē)袧B漏水情況，兩側(cè)縫中滲水量較頂拱大，底部?jī)山怯泻苄〉乃髁鞒觯佑|灌漿管也有水流出，整體滲水量較小。

3#堵頭# 靠1#引水洞內(nèi)側(cè)有漏水情況，漏水最大的部位是進(jìn)人口后封堵的鋼板焊縫及與混凝土周邊的結(jié)合縫，漏水點(diǎn)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(jié)構(gòu)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?chē)加袧B漏水情況，頂拱部位有一股水流漏出，漏水量較大，兩側(cè)漏水沿巖石結(jié)合縫中流出，但較頂拱漏水量小，兩側(cè)預(yù)埋的接觸灌漿管也有成股水流出。

3.滲漏原因分析

根據(jù)各個(gè)不同部位的實(shí)際滲漏水情況對(duì)比并通過(guò)回顧和總結(jié)當(dāng)時(shí)施工情況，經(jīng)各相關(guān)單位多次會(huì)議分析其主要原因?yàn)椋?/p>

（1）混凝土本身的收縮性而致。由于混凝土有個(gè)降溫收縮過(guò)程，在未達(dá)到最終穩(wěn)定前，在各個(gè)不同時(shí)段有不同程度的收縮，這樣必然與巖石及鋼板接觸面產(chǎn)生不同程度的收縮縫隙，在大的水頭壓力下，縫隙張開(kāi)從而出現(xiàn)不同程度的滲漏水情況。

（2）巖石松動(dòng)圈的滲漏而致。因?yàn)樵谒矶撮_(kāi)挖爆破時(shí)會(huì)影響到周?chē)鷰r體的整體性，由于爆破力致使圍巖結(jié)構(gòu)受到影響，使洞壁圍巖產(chǎn)生一定范圍的巖石松動(dòng)圈，致使存在不同程度的裂隙，在一定的水壓力下裂隙會(huì)張大從而出現(xiàn)不同程度的滲漏水情況。

（3）水泥漿液硬化會(huì)收縮。回填灌漿后，水泥漿液會(huì)析水硬化收縮會(huì)產(chǎn)生縫隙，所以一次灌漿不能完全填充滿空隙。需要進(jìn)行再次回填復(fù)灌，但是由于回填灌漿是預(yù)埋管進(jìn)行的，一次回填后無(wú)法進(jìn)行再次回填。

（4）堵頭完全澆注后，只在堵頭兩側(cè)做了灌漿，大部分堵頭沒(méi)有設(shè)置固結(jié)灌漿和接縫灌漿。

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

4.滲漏水處理措施

針對(duì)充水實(shí)驗(yàn)所暴露的各堵頭不同程度的滲漏水問(wèn)題，經(jīng)研究分析并借鑒和查考其他同類(lèi)工程的施工經(jīng)驗(yàn)，主要采取漏水點(diǎn)封堵，混凝土接縫灌漿，巖石松動(dòng)圈加強(qiáng)固結(jié)灌漿（錐形帷幕）等有效處理措施對(duì)堵頭滲漏部位進(jìn)行處理。本措施主要依據(jù)《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》DL/T5148—2001。

5.滲漏水處理技術(shù)

5.1 施工工序

漏水通道封堵灌漿加強(qiáng)固結(jié)灌漿壓水實(shí)驗(yàn)→檢查驗(yàn)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(shù)

在2#引水洞做充水實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(biāo)記。待2#引水洞的水放空后，在2#引水洞堵頭周?chē)鷮ふ覞B漏水位置，若沒(méi)有明顯滲漏水痕跡則可采用鉆孔壓水法尋找。為了滿足業(yè)主首臺(tái)機(jī)組的發(fā)電時(shí)間，找到滲漏水通道后，先進(jìn)行2#引水洞內(nèi)的堵頭端鉆孔灌漿，后進(jìn)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Y(jié)T28型手風(fēng)鉆進(jìn)行，孔徑為50cm，孔深控制為1.5米之間，孔位布置見(jiàn)圖1。灌漿采用純壓式灌漿方法進(jìn)行灌漿，從較低孔處開(kāi)始，逐漸向高處孔推進(jìn)，在灌漿過(guò)程中出現(xiàn)漏漿、冒漿和串漿時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)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(zhì)量的 0.3%～1.0%。灌漿壓力控制在0.3～1.0Mpa之內(nèi)，在灌漿過(guò)程時(shí)，從低壓慢慢注漿，待不吸漿時(shí)，逐步升到高壓進(jìn)行灌注。灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在規(guī)定壓力下停止吸漿后，繼續(xù)灌注10分鐘，即可結(jié)束，結(jié)束時(shí)先關(guān)閉出漿閥門(mén)，后關(guān)閉進(jìn)漿閥門(mén)，結(jié)束后將灌漿塞繼續(xù)留在孔內(nèi)，待孔內(nèi)漿液凝固時(shí)拔下灌漿塞，用環(huán)氧沙漿將孔塞段封填密實(shí)，孔口壓抹平整。

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

6.堵頭灌漿設(shè)計(jì)探討

6.1設(shè)置灌漿廊道

當(dāng)堵頭混凝土澆筑水平長(zhǎng)度超過(guò)15.0m時(shí)，無(wú)論圍巖級(jí)別高低都應(yīng)設(shè)置灌漿廊道，堵頭實(shí)心段混凝土根據(jù)引水洞水頭壓力一般設(shè)計(jì)水平長(zhǎng)度為10.0m左右即可。

設(shè)置灌漿廊道的好處是實(shí)心段兩側(cè)距離較近，灌漿效果較好，在廊道里進(jìn)行錐形固結(jié)灌漿簡(jiǎn)潔方便。

6.2 預(yù)埋灌漿管

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

6.3 錐形固結(jié)灌漿

6.3.1 實(shí)心段錐形固結(jié)灌漿

在實(shí)心段兩側(cè)根據(jù)圍巖級(jí)別設(shè)計(jì)錐形固結(jié)灌漿，一般不少于兩環(huán)，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(jié)灌漿

空心段錐形固結(jié)灌漿在廊道內(nèi)分環(huán)呈梅花型布置，環(huán)間距根據(jù)圍巖級(jí)別設(shè)計(jì)，一般采用2.0m左右。

6.3.3 錐形固結(jié)灌漿材料

錐形固結(jié)灌漿材料采用不低于52.5級(jí)的水泥濕磨漿液或超細(xì)水泥，用高壓注漿泵進(jìn)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(yīng)實(shí)行接縫灌漿。

6.5 冷卻水管灌漿封閉

當(dāng)混凝土溫度降到20°C后要對(duì)各封堵段混凝土冷卻水管進(jìn)行封堵。封堵采用52.5普通硅酸鹽水泥，進(jìn)行純壓水泥漿灌漿封堵，確保封堵密實(shí)，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(shí)間為60min；灌漿完成后冷卻水管進(jìn)出口要封閉好。

7.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)再次充水實(shí)驗(yàn)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(wú)明顯滲漏現(xiàn)象。

滲漏水現(xiàn)象在任何地下工程的堵頭施工中都會(huì)存在，除了設(shè)計(jì)單位要根據(jù)工程實(shí)際設(shè)計(jì)周全到位和施工單位要嚴(yán)格認(rèn)真按設(shè)計(jì)圖紙施工外，在做充水實(shí)驗(yàn)時(shí)要跟蹤檢查每個(gè)堵頭部位，若只有少量滲漏水現(xiàn)象最好在有壓力水頭下對(duì)滲漏部位進(jìn)行灌漿處理。