溪洛渡水電站出線豎井裂縫成因分析及修補

徐文強

(中國長江三峽集團公司，云南 永善 657300)

隨著我國經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展，大型水電開發(fā)逐漸成熟，高山峽谷地區(qū)修建地下式電站可以充分利用水資源，安裝單機容量大的機組。此類樞紐工程的出線豎井開挖深度大，混凝土澆筑采用滑模技術(shù)成為有效手段。如:拉西瓦水電站豎井深216m［1］，溪洛渡水電站豎井深近500m，均采用滑模澆筑。目前，對于混凝土裂縫的滲水處理主要包括化學法及固結(jié)灌漿，溪洛渡水電站采用該種方法處理滲水取得了良好效果。

1 工程概況

溪洛渡水電站為地下電站，左右兩岸分別設(shè)計兩條出線豎井，井內(nèi)直徑為10m，每條豎井布置七個格室，分別為管母線(GIL)井、電纜井、電梯井、電梯前室、樓梯間、加壓送風井及通風井;每條豎井分為上下兩段，每段22層，每層11.5m。豎井襯砌混凝土工程分兩期施工，二期采用滑模技術(shù)施工，混凝土為二級配C30混凝土。豎井完工后，襯砌混凝土出現(xiàn)裂縫。由于松散覆蓋層較厚，地下水位高，地下水沿襯砌混凝土裂縫滲出，不能夠滿足機電安裝的要求，需要進行裂縫處理，要求處理后表面干燥;裂縫表面封堵、修飾涂層厚度均勻，無漏刷、露底、起皮、空鼓、裂紋等現(xiàn)象，排水管接頭熱熔連接牢固，排水管與墻體采用膨脹型管卡連接，位置正確、管路整體橫平豎直、不漏水。

2 地質(zhì)概況

左岸出線豎井上段覆蓋層厚度約為120～130m，右岸出線豎井上段覆蓋層厚度約為65m，屬冰水、冰川堆積體，含水豐富;左右兩岸均有Ⅳ類宣威組粉砂巖及鋁土質(zhì)黏土巖厚約10m，該段地下水沿結(jié)構(gòu)面滲出，局部涌水，鋁土質(zhì)黏土巖巖性較軟，遇水易軟化;還有約10m厚的Ⅳ類凝灰?guī)r，該段潮濕，凝灰?guī)r巖性較軟，遇水易軟化，性狀差，其余為Ⅱ類、Ⅲ類玄武巖，巖石致密、新鮮、完整，塊狀結(jié)構(gòu)為主，層內(nèi)錯動帶較發(fā)育，柱狀節(jié)理裂隙較發(fā)育，局部呈面滲狀態(tài)以及少量涌水點。

左右岸出線豎井下段地質(zhì)情況基本一致，為深埋玄武巖，巖石新鮮、完整，層間錯動帶較發(fā)育，局部節(jié)理裂隙較發(fā)育，呈面滲狀態(tài)。

3 混凝土施工過程中對滲水的處理方案

在出現(xiàn)滲水的部位附近，利用井壁預埋回填灌漿管，用氣腿鑿巖機鉆孔，鉆孔深度深入土層2m，采用水泥灌漿將井壁周圍2m范圍內(nèi)地層中裂隙封堵密實，阻斷水流通道;當井壁開挖完成并且經(jīng)測量沒有欠挖后，在沒有流水時利用錨桿注漿的較濃漿液將黏土開挖面均勻澆灑一層;對于黏土井壁上集中出水點采用埋設(shè)導水鋼管將滲水導出，并引導到混凝土井壁外，一襯后進行水泥灌漿處理。混凝土澆筑時預埋壁后灌漿管，鉆孔時，鉆頭必須穿過井壁混凝土，深入土層10cm，灌漿壓力采用0.3MPa。采用純水泥漿時灌漿壓力0.2MPa，采用水泥砂漿時灌漿壓力為0.3MPa，施工時盡快達到設(shè)計值。

4 裂縫滲水成因分析

a.出線豎井開挖后改變了地下水的出滲方式，相當于在地層中打了一個大型排水孔，使得地下水集中到豎井中排出。

b.混凝土一期襯砌后，壁后灌漿壓力為0.2～0.3MPa，偏小;且深度為2m，對裂隙及覆蓋層的填充效果不佳，堵水效果不理想。

c.根據(jù)二襯滑?，F(xiàn)場觀察，在由下往上施工過程中，沿井壁順流下來的進入倉面的水在一定程度上改變了混凝土的設(shè)計配合比，使得混凝土的防裂及防滲性能較弱，易開裂，且滲水呈面滲狀態(tài)，處理難度大。

d.滑?；炷灵L度200多米，沒有分縫，在溫差作用下，使得混凝土開裂。

e.基覆分界范圍內(nèi)封閉處理效果不佳，開挖爆破圍巖松動，以及原設(shè)置排水管排水不暢，造成地下水沿各種通道下流，在混凝土襯砌外側(cè)形成含水區(qū)，在裂縫處外滲。

5 裂縫滲水處理方案

5.1 化學灌漿+排水孔方案

化學灌漿采用SCBK-CH高性能改性環(huán)氧材料，具有與混凝土黏結(jié)力強、早期強度高、抗沖擊性能優(yōu)異、耐磨性好、耐老化性優(yōu)良、體積穩(wěn)定性好等特點。

化學灌漿修補滲水裂縫的施工順序為:?裂縫普查，現(xiàn)場查找裂縫，標識裂縫走向、寬度、高程、滲水情況等，并進行分類;?裂縫打磨，用打磨機沿縫兩側(cè)100mm進行打磨并洗縫，吹凈打磨范圍內(nèi)雜物;?布孔，縫寬0.4mm以上的裂縫每50cm布一個灌漿孔，0.4mm以下的裂縫間隔30cm布一個灌漿孔，在裂縫兩端及裂縫交叉部位均布置孔位;?鉆孔，孔深20mm、直徑27mm，對鉆孔進行吹風處理;?安設(shè)注漿嘴并采用環(huán)氧膠泥封閉裂縫;?壓風檢查;?灌漿，起始注漿壓力為0.2MPa，最高注漿壓力為0.5MPa，用兩臺化學灌漿機分別用于灌漿和屏漿;h、混凝土表面修飾，灌漿結(jié)束7天后，鏟除注漿嘴，將混凝土打磨光滑平整，采用與混凝土顏色相似的環(huán)氧膠泥修復混凝土損傷部位。

排水孔分為系統(tǒng)排水孔與隨機排水孔。系統(tǒng)排水孔在每層布置一排直徑為48mm，深4m的孔，每排8個排水孔，由環(huán)向排水管引至豎向排水管排出井外;隨機排水孔布置在呈面滲狀態(tài)部位、反復處理堵水效果不佳部位以及新增滲水點部位，孔徑48mm，孔深4m。施工工序為:打孔—洗孔—安裝管路—封閉。

5.2 水泥基滲透結(jié)晶材料方案

采用KOSTER NBI剛?cè)峤Y(jié)合型防水材料，為滲透結(jié)晶粉料及濃縮伴附乳液雙組分材料，粘結(jié)硬化后抗水壓強度可達1.3MPa。

該種方法處理滲水裂縫的施工順序為:?裂縫表面檢查，察看裂縫高程、走向、縫寬等基本信息;?混凝土表面清理，通過打磨使得混凝土表面干凈、平整和明顯積水;?鉆孔，在裂縫兩側(cè)交叉設(shè)置孔位，根據(jù)規(guī)定間距采用打孔機鉆孔斜穿縫面，并對鉆孔進行吹風處理;?注漿，采用專用屏漿保壓注漿嘴，注漿嘴入孔8～10cm，采用聚氨酯類防水堵漏材料注漿并屏漿待凝24h;?注漿后在混凝土表面裂縫處涂刷一遍NBI，6h后，用裂縫修復材料注入裂縫40mm處，硬化后，再涂刷兩遍NBI，間隔時間為12h。

5.3 固結(jié)灌漿+排水孔方案

左岸出線豎井下段對出露延伸較大、性狀較差的層間錯動帶進行了水泥固結(jié)灌漿，封閉滲水的主要通道，每條錯動帶設(shè)置兩排固結(jié)灌漿孔，孔徑56mm，間距3m，入巖深度6m，灌漿壓力1～1.5MPa。漿液水灰比采用3∶1、2∶1、1∶1、0.8∶1 和0.5∶1 共5 個比級，全孔一段純壓式灌漿。

在灌漿孔上面1m設(shè)置φ32排水孔，入巖深度為1m，每排8孔，滲水經(jīng)環(huán)向和豎向排水管引向底層排水溝。在局部集中滲水部位設(shè)置隨機排水孔，孔型一致。

5.4 阻水帷幕方案

為了阻斷水流沿基覆界面破碎帶向下深入，在基覆分界線附近施工了三排阻水帷幕，孔徑56mm，間距1.5m，每孔向下傾斜20o，入巖深度6.4m，灌漿壓力1.2～1.5 MPa，漿液水灰比采用 2∶1、1∶1、0.8∶1 和0.5∶1共4個比級，全段一次純壓式灌漿。

6 工程難點及裂縫處理效果

6.1 工程難點

a.梁窩由于空間狹小，混凝土回填不密實，難以施工。

b.混凝土局部存在蜂窩、麻面，質(zhì)量不佳，使得局部裂縫需要反復處理。封堵掉現(xiàn)有裂縫后，地下水壓力增大，出現(xiàn)新增滲水點及滲水裂縫。

c.采用自下而上的方法處理，則由于上部滲水，使得處理難度加大;采用自上而下的方法，則由于下部裂縫的封堵使得上部易出現(xiàn)新增滲水點及滲水裂縫。

6.2 處理效果

經(jīng)過各方面努力，兩種方案在施工中均取得了較為理想的效果，達到了設(shè)計要求。處理后的豎井內(nèi)混凝土墻面干燥，無明顯滲水;防水材料涂刷部位外觀平整，未破壞混凝土原有的結(jié)構(gòu);引排水系統(tǒng)作用明顯，卸壓效果顯著，外觀規(guī)整，不影響井內(nèi)機電設(shè)備及管線的布設(shè)。

7 結(jié)語

通過采用上述方式，出線豎井滲水裂縫得到很好的處理。建議在后續(xù)工程項目中通過以下方式，提高出線豎井自身防滲性及抗裂性。

a.出線豎井各個井的布置應(yīng)綜合考慮其使用功能與地質(zhì)情況，不使防水處理難度大的井壁靠近山體。

b.一期襯砌后，壁后灌漿壓力在保證襯砌安全的前提下灌漿壓力應(yīng)增大，灌漿孔深也應(yīng)加大，最好能夠沿著井圈打一圈防滲帷幕或者對井壁進行固結(jié)灌漿。

c.在充分考慮井壁滲水以及混凝土可泵送的前提下，適當調(diào)整二期混凝土的配合比或者加入相應(yīng)的外加劑，增加混凝土的密實性及防滲性。

d.在二期混凝土襯砌時，最好能夠在覆蓋層及巖石破碎的位置增加排水系統(tǒng)或者防水系統(tǒng)?！?/p>

1 鄭曉陽.拉西瓦水電站出線豎井的滑模施工工藝［J］.中國外資，2008(11):312-313.

2 吳亮，徐文強.溪洛渡水電站深大豎井混凝土滲水裂縫處理［J］.內(nèi)蒙古水利，2012(3):29-30.

3 金沙江溪洛渡水電站右岸電纜出線豎井上段一期土建工程施工管理報告［R］.2012.

4 JC/T 1041—2007混凝土裂縫用環(huán)氧樹脂灌漿材料［S］.

5 DLT 5406—2010水工建筑物化學灌漿施工規(guī)范［S］.

6 GB 50208—2002地下防水工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范［S］.

7 引水發(fā)電系統(tǒng)混凝土缺陷處理技術(shù)要求［S］.