蚌埠閘水電站廠房水下結構縫漏水問題的分析與處理

謝昊然

一、工程概況

蚌埠閘水電站是蚌埠閘水利樞紐工程的一部分，位于蚌埠閘28 孔節制閘南端，電站一期工程下部基礎部分建于20 世紀60年代初，二期工程上部廠房及機電設備安裝續建于1984年，1987年4月完工，為低水頭河床式水電站。電站廠房內部共上下四層，地上一層地面高程25m，地下負一層地面高程21m，負二層地面高程18m，負三層地面高程14.335m。主廠房上游側為啟閉機室。廠房南北方向與28 孔節制閘在同一軸線上，總長48.8m，中間有一道結構縫。上游進水口底坎高程11m，上游正常蓄水位18.5m，設計洪水位23.22m。

二、漏水情況介紹

廠房室內負三層上游側的結構縫從本世紀初開始有軟化的瀝青緩慢流出，一直持續不斷，后來上游水位高于18m 時就開始滲水，水位越高漏水量越大，在汛期20m 以上的高水位時更呈噴射狀，出水點在負三層約16m 高程以上的一段，但負二層及以上的結構縫一直沒有滲漏水現象。廠房上游側結構縫止水結構見圖1，從上至下包括三段，上段為垂直止水，由閘門平臺向上至屋頂，為圖中的止水乙；中段為水平止水，位于上游閘門平臺，為圖中的止水丁，高程20.2m,水平長3.78m；下段也為垂直止水，由閘門平臺向下至底板，為圖中的止水甲。中段止水丁和下段止水甲施工完成于20 世紀60年代初，上段止水乙于1985年完成施工。本文中要分析的是中段止水丁和下段止水甲，上段止水乙在近年幾次最高洪水位時未發現有滲漏水現象。下段結構縫的外立面為70°的傾斜面。結構縫內填充材料為3#瀝青砂漿，瀝青與細沙的重量比為4∶6。瀝青砂漿正常情況下應為固態，不會流動。該站閘門平臺上部為啟閉機室，平臺內側為廠房防洪墻，外側是開敞的，有6 根結構柱，中部兩根結構柱之間的縫隙與主廠房結構縫在同一縱切面上，但無填充材料。2008年以前，啟閉機室中間結構縫兩側曾布置兩只儲油罐，分別儲存稀質的透平油及變壓器油，因設備管控不嚴，滲、漏油情況經常發生，漏出的油透過啟閉機室地面結構縫，沿著中部兩根結構柱之間的間隙向下流至閘門平臺，致使平臺以下的結構縫內長期被稀質油浸泡，2008年廠房裝修改造時將油罐拆除后，結構縫未再接觸過異物。

圖1 上游側結構縫止水結構圖

三、原因分析

結構縫漏水與瀝青的流失有關，而瀝青的流失是因為發生了軟化，能引起瀝青軟化的因素主要有高溫和稀釋介質的浸蝕。根據該站廠房結構縫實際運行情況分析，可排除高溫影響的可能性，而曾經透平油和變壓器油的常年浸蝕很可能是主要原因。為測試稀質油品對瀝青的影響，2020年7月，該站邀請河海大學水利工程專業的研究人員對結構縫流出的瀝青做了取樣檢測，并進行了瀝青油蝕試驗。試驗發現：固態瀝青浸泡在透平油和變壓器油中會受到油蝕作用，稀質油會緩慢的向瀝青內部滲透，使瀝青在物理性質上出現軟化的現象，隨著浸泡時間的延長，部分瀝青呈半固態半液態且可流動，穩定度下降，喪失粘附性。

四、處理方法

根據河海大學的試驗結果，可以確定該站廠房中間結構縫內填充瀝青因透平油和變壓器油的常年浸蝕而軟化流失，導致結構縫內產生空隙失去止水作用而漏水。另外，當上游水位低于18m 時結構縫即停止漏水，而結構縫室內側出水點最低處高程約16m，可以確定縫內剩余瀝青的最高點高程約為18m，最低處高程約16m，由室外向室內呈下降的坡狀，18m 高程處結構縫的水平長度為3.34m。根據以上分析，水電站技術人員先將水平段結構縫的保護層拆除，檢查縫內止水結構的狀況，發現縫口原安裝的U 型鍍鋅鐵皮已經嚴重銹蝕腐爛，靠近結構柱一端還有一個腳掌大小的孔洞，深約2m，用竹竿向內探查，可達舊瀝青面，由圖1可知，此處應為水平段止水丁與垂直止水甲的連接處。上游閘門平臺的高程為20.2m，則洞內剩余舊瀝青的高程約在18m 左右。水平段結構縫其余部分的縫口比較規則，寬度在2cm 左右，但內部的寬度要大一些。隨后，技術人員根據結構縫的現狀，決定采用從深孔處向內灌注瀝青填補空隙的辦法止漏，并制定了詳細的施工方案：

（1）在上游水位低于18m 結構縫停止漏水時，將結構縫外側水面以上3m 高部分用SBS 防水卷材做防水層，以消除上游水位高于18m 時對結構縫施工的影響。

（2）從已打開的水平段結構縫處用清水將結構縫內部沖洗干凈，再用壓縮空氣將縫內的水分吹干。壓縮空氣可用移動式小型空壓機提供。

（3）采購4000W 的U 型干燒電加熱管兩只，用4mm2兩芯電纜連接牢固，接線柱要用耐熱的玻璃絲絕緣帶包裹，然后將加熱管從水平段結構縫的深孔放下，與底部的瀝青保留一點距離，不接觸即可。將空壓機的壓縮空氣管隨電纜一同插入適當深度，氣管口在加熱器上部10cm 左右，洞口再插一根玻璃管溫度計，將閘門平臺處的結構縫縫口堵塞嚴實，通電加熱。同時通入適量壓縮空氣，讓加熱后的空氣穿過結構縫的空隙從室內流出，從而融化空隙處的舊瀝青，在室內負三層原結構縫漏水點處檢查出風的溫度。根據出風溫度，調節入口處的壓縮空氣流量或者加熱管的通電時間，加熱時間應盡量長一些，以充分將縫內的舊瀝青融化。當室內出風口處的舊瀝青融化時，即可停止加熱。通電剛開始時要注意監視加熱器情況和溫度，情況穩定后每隔10 分鐘檢查一次。加熱期間還要做好防火準備。

（4）結構縫加熱的同時，將灌縫用的瀝青放入瀝青鍋內加熱融化至流體狀備用。

（5）撤出加熱管和氣管，將已經融化的3#瀝青灌進深孔內，同時用一根3m 長直徑12mm 的鋼筋，下端加熱，插到孔內上下攪動，確保新舊瀝青能充分融合，并充滿縫隙，如室內側有瀝青流出，可臨時堵塞。瀝青連續澆筑至距地面平齊，澆筑的速度不可太快，讓瀝青在縫內充分流動，下沉后再補充。

（6）按照原設計結構恢復縫口保護層，縫口U型保護鋼板改用1mm 厚不銹鋼板制作。

五、結束語

2021年2 月下旬，利用蚌埠閘上游的低水位時期，水電站技術人員按照上述的施工方案，組織施工人員用了兩天時間完成了結構縫的瀝青灌注施工及表面保護層的恢復。瀝青的熱慣性很大，灌注施工后，次日上午縫口處的瀝青仍然呈粘稠狀，說明縫內瀝青可充分流動填實，不易遺留空隙。經過汛期高水位浸水檢查，室內負三層的原出水點沒有發現任何滲水現象，證明結構縫漏水問題的原因分析正確，處理措施成功，預先制定的施工方案也非常周密可靠■