談峽山水庫(kù)放水洞應(yīng)急加固措施

張文君

（濰坊市峽山水庫(kù)管理局，山東 濰坊 261325）

峽山水庫(kù)放水洞由分別有2孔和1孔砌塊拱無(wú)壓涵洞組成，斷面尺寸為2.3 m×3.05 m，矢高0.75 m，單孔拱涵建于1966年，雙孔拱涵建于1977年。2005年新建鋼筋混凝土豎井式閘室，閘室凈寬2.5 m，閘室凈寬2 m×2.5 m。閘底板頂高程29.7 m，底板厚0.8 m，邊墩頂高程38.0 m。閘室與原砌石拱涵之間采用長(zhǎng)4.0 m的鋼筋混凝土漸變段過渡，其后保留原砌塊拱涵。

2019年6月，放水洞放水間隙例行檢查，發(fā)現(xiàn)南側(cè)1#洞（自南向北依次編號(hào)1#、2#、3#洞）漸變段與原砌石拱涵相接處，原砌塊拱涵與新澆筑混凝土接縫處頂部一塊砌塊缺失，產(chǎn)生集中漏水；所有洞身滲水普遍，兩側(cè)邊墻尤為嚴(yán)重，其中1#洞距出口18.0 m、高程31.28 m處邊墻發(fā)現(xiàn)一處射流狀漏水點(diǎn)。1#～3#洞漸變段后的砌塊拱頂砂漿不密實(shí)，結(jié)構(gòu)縫處有施工擾動(dòng)跡象；南北兩側(cè)邊墻出溢點(diǎn)高。根據(jù)檢驗(yàn)檢測(cè)報(bào)告，洞身拱頂部位砌筑砂漿老化嚴(yán)重、易脫落，洞身側(cè)墻部位砌縫處大部分存在滲漏痕跡且伴隨析出物，析出物顏色多呈灰白色，局部呈土黃色。對(duì)砌塊及砂漿強(qiáng)度的檢測(cè)結(jié)果顯示低于設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

1 隱患及分析

1.1 漸變段與砌塊拱涵結(jié)構(gòu)縫

3個(gè)洞的漸變段與砌塊拱涵連接處不同程度的隱患均出現(xiàn)在原砌塊拱涵與混凝土相接的結(jié)構(gòu)縫位置。2005年除險(xiǎn)加固，結(jié)構(gòu)縫處的砌塊結(jié)構(gòu)會(huì)受到一定擾動(dòng)，砌塊斷面鑿毛難度較大，結(jié)構(gòu)縫易產(chǎn)生粘接不密實(shí)等情況，其中1#洞頂部砌塊的脫落證明了的這種推測(cè)。結(jié)構(gòu)縫的連接不緊密是漏水的主要原因。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)估測(cè)，1#洞脫落的砌塊上部相鄰壩體土，因此有滲流擊穿的危險(xiǎn)。由于無(wú)法得知石塊脫落及漏水開始時(shí)間，目前還難以準(zhǔn)確判斷壩體土是否有漏失和漏失多少，但漏點(diǎn)附近的壩體土在滲流作用下會(huì)產(chǎn)生結(jié)構(gòu)松散和局部有滲漏通道等隱患。

1.2 接觸滲漏

從洞身滲水及出溢點(diǎn)分析，壩體內(nèi)的浸潤(rùn)線較高，從最側(cè)邊墻的陰濕痕跡可以明顯看出浸潤(rùn)線逐漸升高的趨勢(shì)。這種現(xiàn)象一種可能是壩體土本身滲透性較大所致，另一種可能是拱涵與壩體接觸帶的異常滲漏。由于放水洞為破壩建設(shè)而成，回填壓實(shí)較為困難，加上回填土的沉降變形，易造成接觸帶疏松，發(fā)生接觸帶滲漏異常。

無(wú)論是壩體滲漏還是接觸帶滲漏造成的浸潤(rùn)線偏高，都會(huì)使出逸比降過大，結(jié)構(gòu)物承受較大的水壓，增加滲流及結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定因素。

1.3 砌石洞身結(jié)構(gòu)

砌塊洞身已使用超過40年，存在結(jié)構(gòu)老化問題，洞壁大范圍滲水表明結(jié)構(gòu)空隙加大，從大量的氧化物溶蝕來(lái)看，砂漿強(qiáng)度有較大的降低。根據(jù)檢測(cè)報(bào)告，按照現(xiàn)行規(guī)范要求，砌塊及砂漿強(qiáng)度均不滿足要求，整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度堪憂。

2 應(yīng)急處理方案

2.1 漸變段與砌塊拱涵結(jié)構(gòu)縫漏水處理方案

根據(jù)漏水程度，本次對(duì)1#、2#洞的結(jié)構(gòu)縫進(jìn)行處理。考慮到目前庫(kù)水位較高，1#洞拱頂砌塊缺失有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)急處理分三步：

1）對(duì)1#洞結(jié)構(gòu)縫進(jìn)行預(yù)處理，控制隱患發(fā)展。處理內(nèi)容包括補(bǔ)嵌缺失的拱頂砌塊、化學(xué)灌漿封堵漏水；2#洞滴水處化學(xué)灌漿堵漏。

2）對(duì)結(jié)構(gòu)縫頂部的壩體土注漿加固。

3）對(duì)1#、2#洞結(jié)構(gòu)縫灌注聚合物水泥漿的方式，使結(jié)構(gòu)縫完全充填密實(shí)。

2.2 壩體土加固及接觸帶滲漏處理方案

采用接觸灌漿及壓密注漿的方法，使?jié)B漏點(diǎn)處的壩體疏松部位得到擠壓密實(shí)，提高洞身與壩體接觸帶的密實(shí)性，減小滲透性，消除接觸沖刷隱患，降低壩體內(nèi)的浸潤(rùn)線，減小滲透比降，保證壩體滲透穩(wěn)定。

考慮到壩體加固和降低滲透性的雙重目的，注漿孔的位置布置在結(jié)構(gòu)縫正上方，能夠有效延長(zhǎng)滲徑，降低洞身周邊壩體內(nèi)的浸潤(rùn)線。

2.3 拱頂補(bǔ)強(qiáng)方案

采用淺孔灌注聚合物水泥漿的方式，使結(jié)構(gòu)松散的砂漿得到密實(shí)，有空洞的縫隙得到灌注，從而提高拱頂?shù)恼w結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

2.4 施工設(shè)計(jì)

2.4.1 結(jié)構(gòu)縫灌漿及截滲環(huán)灌漿

結(jié)構(gòu)縫灌漿針對(duì)1#、2#洞，分兩次完成。第一次在漏水情況下采用化學(xué)灌漿方式，采用改性聚氨酯材料灌漿。第二次處理灌注聚合物水泥漿，徹底消除滲水，恢復(fù)結(jié)構(gòu)縫黏結(jié)強(qiáng)度。

截滲環(huán)灌漿位置布置在結(jié)構(gòu)縫兩側(cè)，各一排，鉆透墻體進(jìn)入壩體，通過灌漿封閉洞身與壩體之間可能存在的滲漏通道。

1）結(jié)構(gòu)縫灌漿基本參數(shù)為：孔距0.5 m，孔徑10 mm，注漿管深度30 cm。從混凝土側(cè)斜向鉆孔，根據(jù)實(shí)際情況具體布設(shè)孔位及數(shù)量。化學(xué)注漿采用化灌泵，注漿壓力不大于0.1 MPa；水泥注漿采用人工泵，注漿壓力不大于0.2 MPa。

2）截滲環(huán)灌漿基本參數(shù)為：孔距0.5 m，孔徑40 mm，注漿管深度2.0 m。自結(jié)構(gòu)縫兩側(cè)垂直鉆孔。水泥注漿采用電動(dòng)注漿泵，注漿壓力不大于0.5 MPa。

2.4.2 連接段拱頂加固設(shè)計(jì)

針對(duì)連接段砌塊砂漿不密實(shí)、砌塊擾動(dòng)等結(jié)構(gòu)存在的隱患，采取灌漿補(bǔ)強(qiáng)措施，處理段長(zhǎng)度為30 m。具體做法為速硬砂漿補(bǔ)齊缺失的表層砂漿，埋設(shè)注漿管，灌注聚合物水泥漿。注漿孔密度暫按3個(gè)/m2考慮，孔位根據(jù)拱頂質(zhì)量隨機(jī)確定，孔徑10 mm，注漿管深度30 cm。水泥注漿采用人工注漿泵，注漿壓力不大于0.05 MPa。

2.4.3 結(jié)構(gòu)縫處壩體加固設(shè)計(jì)

因現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，壩體加固采用注漿的方式。結(jié)構(gòu)縫處壩體注漿一要解決因滲漏造成的壩體土的流失，補(bǔ)強(qiáng)壩體土力學(xué)指標(biāo)，二要有一定的擋水作用，延長(zhǎng)滲徑，解決壩體內(nèi)水位過高的問題。結(jié)構(gòu)縫處的壩坡高程約為39.0 m，水庫(kù)增容后的興利水位為38.0 m，絕大多數(shù)情況下水庫(kù)水位低于39.0 m，本處的灌漿可以起到延長(zhǎng)滲徑，降低壩體浸潤(rùn)線的作用。

采用三排布孔，以加固壩體為主，孔距1.0 m，排距0.8 m，灌漿頂高程為39.2 m，灌漿底部為洞底以下1.0 m，灌漿底高程27.8 m。基巖注漿工藝參照帷幕灌漿方法，基巖部分作為1個(gè)灌段，灌漿壓力0.5 MPa，分級(jí)加壓。漿液采用水泥漿，采用3∶1、2∶1、1∶1三個(gè)比級(jí)。

壩體注漿采用袖閥管工藝，0.5 m為一個(gè)灌段，注漿材料為鈉基膨潤(rùn)土、P·O42.5R水泥，干料配比3∶7～5∶5，水灰比1∶1～0.8∶1。灌注回次2～3次，開環(huán)壓力0.4 MPa，終灌壓力小于0.2 MPa。施工中可根據(jù)實(shí)際適當(dāng)調(diào)整注漿壓力。

3 加固施工

本著輕重緩急、安全第一的原則安排施工先后順序如下：1#洞拱頂砌塊封堵、1#、2#洞頂土體注漿、1#洞搭設(shè)腳手架支護(hù)、1#洞集中漏水點(diǎn)化學(xué)注漿、壩體土全面注漿加固、1#洞截滲環(huán)洞頂加固、2#洞腳手架支護(hù)、2#漏點(diǎn)化學(xué)注漿、2#洞截滲環(huán)洞頂加固、3#洞腳手架支護(hù)、3#洞截滲環(huán)洞頂加固、測(cè)壓管施工。

3.1 拱頂注漿加固

對(duì)砌塊間的空洞、縫隙人工用速干砂漿抹平；沿砂漿縫用水鉆鉆灌漿孔，孔深15 cm左右，埋設(shè)內(nèi)徑12 mm的PE注漿管。孔位根據(jù)空洞位置現(xiàn)場(chǎng)確定；注漿材料采用摻加3%丙乳的濃水泥漿，關(guān)注方式采用人工注漿泵，灌注過程中嚴(yán)格控制注漿壓力不大于0.2 MPa，以注滿為原則。注漿結(jié)束從根部切掉注漿管。

3.2 結(jié)構(gòu)縫化學(xué)注漿

對(duì)結(jié)構(gòu)縫進(jìn)行化學(xué)灌漿處理。以結(jié)構(gòu)縫為中心開鑿“V”槽，然后采用速干砂漿嵌填并抹平；在結(jié)構(gòu)縫混凝土側(cè)斜交鉆灌漿孔并埋設(shè)灌漿嘴，孔距0.5 m，孔深30 cm；采用改性聚氨酯材料灌漿，注漿壓力不大于0.1 MPa，聚氨酯遇水膨脹固化，從而封堵漏水。若還有滴水點(diǎn)則加密布孔，直至漏點(diǎn)全部消失，最后清理并抹平表面。注漿機(jī)具采用化灌泵。

3.3 截滲環(huán)水泥注漿

截滲環(huán)灌漿利用水鉆鉆透洞身墻體進(jìn)入壩體，通過灌漿封閉洞身與壩體之間可能存在的滲漏通道。在未鉆頭壩體前埋設(shè)孔口管，當(dāng)有較大涌水時(shí)需要安設(shè)截止閥。施工中發(fā)現(xiàn)壩體填土與洞身結(jié)合緊密，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的軟弱層，鉆透洞身后大部分孔口管只出現(xiàn)少量滴水，極個(gè)別出現(xiàn)線狀漏水。截滲環(huán)注漿采用膨潤(rùn)土+水泥漿材，配比1∶1，水灰比1∶1，注漿壓力控制在0.4 MPa，灌漿方式采用和壩體注漿相同的方法。

3.4 壩體袖閥管注漿

壩體注漿加固要解決因滲漏造成的壩體土的流失，補(bǔ)強(qiáng)壩體土力學(xué)指標(biāo)，同時(shí)加固后的壩體起一定的擋水作用，可以延長(zhǎng)滲徑，一定程度上緩解壩體內(nèi)水位過高的問題。采用三排布孔，孔距1.0 m，排距0.8 m。

壩體注漿采用袖閥管工藝，0.5m為一個(gè)灌段，注漿材料為鈉基膨潤(rùn)土、P·O42.5R水泥，干料配比1∶1，水灰比1∶1。灌注回次2～3次，開環(huán)壓力0.4 MPa，終灌壓力小于0.2 MPa。施工中可根據(jù)實(shí)際適當(dāng)調(diào)整注漿壓力。基巖注漿工藝參照帷幕灌漿方法，基巖部分作為1個(gè)灌段，灌漿壓力0.5 MPa，分級(jí)加壓。漿液采用水泥漿，采用3∶1、2∶1、1∶1三個(gè)比級(jí)。

4 結(jié)語(yǔ)

由于水庫(kù)供水任務(wù)繁重，一直限制水位運(yùn)行。本次放水洞應(yīng)急加固在水庫(kù)高水位下進(jìn)行。在應(yīng)急加固方案設(shè)計(jì)中，采取了漏點(diǎn)封堵、砌塊補(bǔ)強(qiáng)、壩體擠密加固、延長(zhǎng)滲徑等綜合方案。加固完成后洞內(nèi)集中漏點(diǎn)消失，洞后溢出點(diǎn)降低，達(dá)到了應(yīng)急加固的目的。