某工程溢洪道右導墻加固方案淺析

朱展博，李玉潔，卞 全

（中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065）

1 工程概況

1.1 溢洪道右導墻

某水電站樞紐建筑物由河床式廠房、溢洪道、泄洪底孔、排沙孔、左右岸非溢流壩段、中控樓及開關站等組成。

左岸溢洪道由導流明渠改建而成，堰閘段需要后期改建，二期導流期溢洪道的堰閘段包括右導墻壩段、左邊墩壩段及過流底板。右導墻壩段左側為溢洪道堰體及中墩、右側為廠房壩段。右導墻壩段上、下游范圍為壩軸線0+000.00 m～壩下0+052.00 m；左右范圍為壩左0+085.80 m～壩左0+112.80 m，其中，壩左0+085.80 m～壩左0+103.80 m 段為右導墻，壩左0+103.80 m～壩左0+112.80 m 段為二期導流明渠底板。

二期導流期要求右導墻壩段至少施工至1802.50 m，過流面高程為1775.00 m，見圖1。

圖1 溢洪道右導墻壩段平面圖

1.2 導流設計

電站采用明渠分期導流，圍堰全年擋水的方案施工，施工導流共分三期進行。二期導流時，主河床截流，形成二期上橫圍堰，由左岸導流明渠渲泄全年洪水。導流明渠右導墻、左側擋水壩段至少施工至1802.50 m、導流明渠溢洪道閘室段過流底板為1775.00 m，寬33 m。度汛標準為20年一遇洪水，相應流量為5990 m3/s。

2 導墻裂縫檢查成果分析

2.1 檢測方案

二期導流明渠底板于2011年4月澆筑至1775.00 m 高程，2012年汛期，發現底板下部帷幕灌漿廊道出現裂縫。為查明裂縫分布情況，經參建各方共同研究制定了裂縫檢測方法，選用全孔數字成像及孔內壓水等方法檢測，分別布設J1、J2、J3、J4、J5、J6、J7、J8、J9 等9 個檢查孔，見圖2。

2.2 檢測成果及分析

（1）裂縫在壩下0+005.50 m 帷幕灌漿廊道內形成環向裂縫，廊道頂拱部位裂縫位置為壩左0+103.80 m，底板部位為壩左0+104.10 m，廊道上游側邊墻縫寬度為2 mm，下游邊墻及廊道頂拱、底板縫寬為0.5 mm～1 mm。

（2）導流明渠過流面壩左0+103.80 m～壩左0+112.80 m、壩軸線0+000.0～壩下0+052.00 m 范圍內檢查孔進行壓水試驗。除J1 和J3 檢測孔沒有與廊道內環向裂縫貫穿透水率較小外，其它檢測孔均與廊道內環向裂縫貫穿，透水率為3.4 Lu～36 Lu。

（3）由全孔壁數字成像測試。

測試孔J1 和J3 無裂縫，測試孔J2、J4、J5、J6、J7、J8 分別出現2 條、1 條、4 條、5 條、2 條、3 條裂縫。

綜上分析，推測至少存在兩條近豎向分布、沿整個明渠底板上下游貫通的可能性較大的裂縫，分別分布在壩左0+103.80 m樁號以左、壩左0+108.70 m 附近；裂縫連通性較好，但均未貫穿于底板表面或右導墻表面，溢洪道右導墻推測裂縫平面位置示意見圖2。

3 加固方案

由檢查推測的兩條裂縫分布于壩軸線0+000.0～壩下0+052.00 m 范圍內的二期導流明渠底板上，裂縫的連通性較好，為保證溢洪道右導墻長期安全，必要對溢洪道右導墻進行加固處理。采用化學灌漿+排水孔（全水頭折減0.5 倍）+1500 kN預應力錨索方案作為右導墻二期導流加固方案。

3.1 化學灌漿

（1）主要施工工藝流程

壩軸線0+000.00、壩下0+052.00 m 結構縫水泥灌漿封堵→導墻廊道內環向縫切槽、造騎縫孔、埋嘴、封縫→閘室段基面布（鉆）孔、洗孔、封孔→安裝射漿管、回漿管、孔口封閉→灌漿管網連接→壓風、壓水檢查→灌區壓水檢查試驗→廊道內上游側化學灌漿→閘室段基面深孔灌漿→灌后處理→灌漿效果檢查。

（2）壩軸線0+000.00、壩下0+052.00 m 結構縫水泥灌漿

為減少串漿風險，對壩軸線0+000.00、壩下0+052.00 m 結構縫進行水泥灌漿封堵處理。

（3）導墻帷幕灌漿廊道內環向縫鑿槽、造騎縫孔、埋嘴、封縫

1）以裂縫為中線，鑿V 型槽，槽寬、深約3 cm；造騎縫孔Φ25 mm，孔深3 cm，孔間距25 cm～30 cm；用堵漏靈砂漿埋設灌漿嘴，回填V 型槽。每條縫在灌漿嘴安裝完畢后逐一對每孔進行登記編號，做好記錄。

2）封縫8 h 后進行通風檢測。通風壓力最高限壓0.4 MPa，壓風從一端開始，逐孔進行。

（4）閘室底板布（鉆）孔、洗孔

1）布孔、造孔

利用閘室底裂縫檢查孔J1～J9 作為裂縫化學灌漿孔，為了保證灌漿效果在壩左0+109.30 m、壩左0+111.80 m 各增布3個灌漿孔，灌漿孔采用地質鉆鉆孔，孔徑為φ76。新增化學灌漿孔參數見表1。

表1 裂縫化學灌漿孔（增加）參數表

2）洗孔

斜孔和深孔的灌漿孔，造孔后用Φ15 mm 鋼管下放到孔底，采用系統水將孔內巖粉、懸浮物沖洗干凈。對于裂縫連通性差的鉆孔先采用有壓單孔脈動水進行裂縫沖洗；連通性強的部位先采用群孔沖洗。

（5）射漿管、回漿管制安及孔口封閉

1）射漿管采用Φ15 mm 鍍鋅管制作灌漿管，下管至距孔底50 cm，射漿管孔口的外露大于30 cm，用球閥連接孔外管網；

2）回漿管采用Φ5 mm～6 mm 的耐壓塑膠管制，外露大于20 cm；

3）用堵漏靈進行孔口封閉，在孔口封閉前，預先放置一根或兩根Φ25 mm 螺紋鋼，要求低于孔口約1 m，以加強混凝土抗裂性能。

（6）灌漿管網性能的測試與驗收

通過模擬灌漿壓水試驗，對灌區內各孔口的封閉性能全面檢查，合格后進行聯合驗收。

（7）廊道內上游側化學灌漿

根據檢查孔壓水分析推測裂縫A、B 可能與其上游側的壩軸線0+000.0 結構縫相串通，因此先用粘度相對較大的漿液灌注其上游側，以形成裂縫封堵，待凝8 小時后，轉到1775.00 m高程閘室底板灌漿。

（8）閘室底板深孔灌漿

1）灌漿壓力及順序：

閘室底板深孔灌漿壓力為0.3 MPa～0.5 MPa，根據裂縫貫穿情況，灌漿由低到高，由下游側向上游側，依次灌注。

2）漿材及配比：材料選中華798 的KH-3 高滲透改性環氧灌漿材料，配比按材料使用說明的配比及技術手冊操作。

3）灌漿方法

①灌漿前準備工作：接通電源，安裝好灌漿設備，連接輸漿管，排除設備及輸漿管內的空氣，打開所有灌漿嘴。

②灌漿：采用0.01 MPa 穩壓慢灌、依序灌漿施工方法，根據進漿量適當調節灌漿壓力，當進漿量小于1 L/min 時，每次升壓0.01 MPa，直到0.5 MPa 的最大上限。回漿管出純漿時，扎緊回漿管。每孔純灌時間大于40 min 或當進漿量少于0.01 L/min后，可進行屏漿，開始進行下一孔灌漿施工，以保證灌漿質量。施工時先從第一個灌漿嘴開始灌注，當灌漿時間沒有達到規定時間而鄰近的灌漿孔串純漿時，開始對其串漿的灌漿嘴（管）注漿，第一孔視進漿量大小，繼續灌漿直到達到屏漿標準。當第一個灌漿嘴灌漿達到規定標準后，接上第二個灌漿嘴（此時，第一個灌漿嘴處于屏漿狀態），依此類推，依序進行，直至最后一個灌漿嘴灌漿不進漿時（或少于進漿量0.01 L/min）穩壓30 min結束灌漿。

③廊道內下游側化學灌漿：由于廊道環向縫與深孔相串，隨著漿液在裂縫中滲透，低水位的灌漿管先出水，再出漿水混合物，直至出純漿后迅速扎緊封孔，等待相鄰的上孔出純漿，依次進行封孔，直到頂部出純漿，表明環向縫已灌好。

④閉漿：當最后灌漿孔進漿量小于0.01 L/min 時屏漿30 min結束灌漿。

3.2 預應力錨索

預應力錨索為1500 kN 壓力分散型錨索，內錨固段長9 m，錨索長度L=35 m～65 m，共59 束。

為避開帷幕及排水幕，靠近帷幕廊道附近兩束錨索，向下游偏1.3°，其余錨索均與壩軸線平行；為保證與基礎巖石的有效錨固，所有錨索俯角70°。錨索施工工藝流程為：鑿除導墻表層混凝土—鉆孔—錨索制作及安裝—注漿—澆筑鋪設墊板一期混凝土—錨墩制作—安裝外錨頭—張拉—二期混凝土封錨。

3.3 排水孔施工

為防止排水孔的堵塞，最后實施右導墻壩段的排水孔，并對壩基內可能堵塞的排水孔進行掃孔處理。

經對溢洪道右導墻結構初步研究分析認為，導墻基礎面滲流壓力荷載為二期導流時段影響其側向抗滑穩定的主要不利因素。根據類似工程經驗，排水孔對基礎面滲流壓力的消減作用明顯，并可利用右導墻內順河向交通廊道布置，實施難度較小。

基礎面排水孔布置原則：沿順河向交通廊道左側壁高程方向布置兩排，順河向間距1 m～1.5 m，均布置在相鄰兩根加固預應力錨索的中間位置，排水孔孔徑為φ110 mm，其中：上排孔口距廊道底板高度1.5 m，分別采用上仰角度為2.5°、7.5°的間隔布置形式，入巖深度8 m；下排孔口距廊道底板高度0.5 m，下傾角度為20°，入巖深度3 m。受導墻結構布置影響，對個別排水孔位置、孔口距廊道底板高度及上仰角度進行適當調整。

為避免基礎滲水通過排水孔在交通廊道左側壁發生漫流，通過Φ80 mmPVC 排水孔孔口裝置及順河向Φ110 mmPVC 匯水管將基礎滲水收集并引流至壩下0+023.00 m 廠房操作廊道排水溝內匯入基礎集水井。

4 結語

對明渠閘室段與右導墻連接的底板位置出現的裂縫的分布及貫通情況進行分析，采用化學灌漿+排水孔（全水頭折減0.5 倍）+1500 kN 預應力錨索方案作為加固方案。對加固方案的施工流程進行簡要論述，結果可為類似工程提供參考。