黄河公伯峡水电站左岸泄洪洞混凝土施工结构缝及裂缝渗漏的处理.pdf

5 0 刘美华， 高雄． 黄河公伯峡水电站左岸泄洪洞混凝土施工结构缝及裂缝渗漏的处理 文章编号 1 0 0 6 --2 6 1 0 2 0 1 1 0 6 0 0 5 0 0 3 黄河公伯峡水 电站左岸泄洪洞 混凝 土施工结构缝及裂缝渗漏 的处理 刘关华， 高 雄 中国水利水电第三工程局有限公 司， 西安7 1 0 0 1 6 摘要 分析黄河公伯峡水电站左岸泄洪洞混凝土施工结构缝渗 结构伸缩缝和裂缝均达到不渗漏盼效果； 施工质量满足设计要求。 关键词 泄洪洞； 结构缝； 裂缝； 化学灌浆 ； 公伯峡水电站 中图分类号 T V 5 4 4 文献标识码 A 及产生裂缝原因， 对渗漏进行化灌处理， 处理后的 T r e a t me n t o f c r a c k s e e p a g e i n c o n c r e t e s t r u c t u r a l j o i n t s o f s p i l l w a y t u n n e l o n t he l e f t ba nk o f Go n g bo xi a hy d r o po we r s t a t i o n L I U Me i - h u a，G AO Xi o n g S i n o h y d r o E n g i n e e r i n g B u r e a u 3 ， X i “ a n 7 1 0 0 1 6 ，C h i n a A b s t r a c t T h e p a p e r a n al y z e s t h e c r a c k s e e p a g e i n c o n c r e t e s t r u c t u r a l j o i n t s o f t h e s p i l l w a y t u n n e l o n t h e l e ft b a n k o f G o n g b o x i a h y d r o p o w e r s t a t i o n o n t h e Ye l l o w Ri v e r an d t h e c a u s e s o f c r a c k s ．C h e mi c a l g r o u t i n g wa s c a r r i e d o u t a g a i n s t t h e s e e p a g e ，a n d n o l e a k ag e o c c u r s i n t h e s t ruc t u r al e x p a n s i o n j o i n t s a n d c r a c k s a f t e r t r e a t m e n t ．T h e c o n s t ruc t i o n q u al i t y s a t i s f i e s t h e d e s i g n r e q u i r e m e n t s ． Ke y w o r d s s p i l l w a y t u n n e l ； s t ruc t u r al j o i n t ； c r a c k ； c h e mi c al g r o u t i n g ； G o n g b o x i a h y d r o p o w e r s t a t i o n 1 工程简介 黄河公伯峡水电站左岸泄洪洞 由进水 口引渠进 水塔、 压力隧洞、 工作闸室 、 泄槽及护岸等部分组成 ， 建筑物全长 1 1 0 5 ． 4 8 3 m。压力隧洞全长 6 0 7 m、 由 进 、 出口渐变段和洞身段组成 ， 其 中进、 出口渐变段 长各为 2 0 m， 洞身段长 5 6 7 m。混凝土衬砌后洞身 直径为 8 ． 5 m， 衬砌断面按围岩的类型有 3种 I 类 型衬砌断面厚度为 6 0 c m， 布设单层钢筋 ； 1 I 类型衬 砌断面厚度为 8 0 c m， 布设双层钢筋 ； Ⅲ类型衬砌断 面厚度为 1 0 0 c m， 布设双层钢筋。混凝土浇筑分段 长度一般为 9 ． 0 m和 9 ． 2 m。 2 工程地质条件 沿公伯峡水电站左岸泄洪洞洞轴线地形起伏变 化大 ， 穿越三梁两 沟， 冲沟无常年流水 ， 仅在暴雨季 收稿 日期 2 0 1 1 - 0 9 - 2 0 作者简介 刘美华 1 9 5 7 ， 男， 陕西省紫阳县人， 高级工程师 从事水利水电工程施工管理工作． 节可汇聚成洪流。沿线地表基岩裸 露， 覆盖岩体厚 度为 8 0～1 i 0 m， 局部过沟段及跨溢洪道堰 闸基础 段较薄 ， 为 2 2 6 0 m。左泄 0 1 5 m～左泄 0 1 0 5 m 段岩性主要为片岩 ， 其次为脉状花 岗岩及花岗伟 晶 岩脉 ， 与围岩接触不好 ， 该段岩体中裂隙发育。左泄 0 1 0 5 m一左泄 0 3 3 0 m段主要 为花 岗岩 ， 间夹少 量片岩 、 片麻岩捕虏体， 侵入面接触不 良， 花岗岩为 中、 粗粒花岗结构 ， 块状构造 ； 山梁表部有厚 约 2 0～ 2 5 m的第三系砖红色砾砂岩。左 泄 0 3 3 0 m～左 泄 0 6 2 2 m段岩性主要为片岩 ， 其次为花 岗岩及 片 麻岩 ， 片岩中多有花岗岩脉穿插 ， 脉带宽一般 0 ． 2～ 0 ． 5 m， 最宽可达 3 ． 0 m， 与 围岩接触不好 。隧洞 围 岩整体结构性一般。 3 混凝土施工结构缝渗漏及产生裂缝 的原 因 公伯峡水电站左岸泄洪洞混凝土施工结构缝产 生渗漏以及衬砌脱模后产生裂缝 。 3 ． 1 混凝土施工结构缝渗漏原因 1 结构缝附近 ， 在混凝土施工过程 中出现漏 西北 水 电 2 0 1 1 年 第 6期 5 1 振现象 ， 导致混凝土不密实 ； 2 止水接头粘接不密实及搭接长度不满足规 范要求 ； 3 施工过程中损坏了止水及止水本身质量差。 3 ． 2 产 生裂缝的原 因 1 混凝土施工控制 混凝土骨料采用天然骨料 ， 经检测试验各项指 标都满足要求。混凝土 由左岸拌和站拌制 ， 混凝土 搅拌罐车运输， 泵送混凝土入仓。混凝土强度等级 为 C 3 0 二级配， 坍落度为 1 1 ～1 3 e m， 高效减水剂掺 合量为水泥用量 的 0 ． 6 ％ ， 引气剂掺合 量为水泥用 量的 0 ． 1 2 ％ o o 。混凝土在 出机 口和仓 内经取样检测 均合格 ， 在浇筑过程未发现异 常现象 。混凝 土人仓 温度 1 0～1 8 q C， 符合设计要求 。在混凝土施工完 2 3 d脱模 ， 脱模 后立 即洒水或 喷洒养 护剂或用保 温被覆盖养护。 2 混凝土裂缝产生及发展 混凝土衬砌脱模 后 1～ 2 d内开始 出现 的裂缝 大部分集中在左泄 0 3 6 7 ． 1 1 4 m～左泄 0 4 4 5 ． 6 m 段腰线以下部位 ， 初期为间断裂缝 ， 随时间延长裂缝 发展为连续的或交错 的， 甚至为贯穿 的。整个 隧洞 混凝土在各部位相继施工完后 1 ～1 2月期 间还有不 同程度的裂缝 出现 ， 缝宽 0 ． 1～1 m m， 雨季有不同程 度的渗水现象 ， 属于 I一Ⅲ类裂缝 ， 适合进行化灌处 理 。 3 水工隧洞混凝土衬砌产生裂缝的原因错综 复杂， 根据泄洪洞洞身混凝土衬砌裂缝出现的部位、 时段和施工过程的控制及地质条件 ， 综合分析产生 裂缝 的原因主要有以下几点 1 温度应力或干缩应力超过混凝土 的极 限抗 拉强度 ； 2 基础约束力大 ； 3 昼夜温差变化。 4 结构伸缩缝漏水处理 4 ． 1 处 理 方法 施工方法为通过钻斜孔在结构缝之间注入弹性 聚氨酯浆液， 浆液固结后形成一道连续密闭的弹性 防渗圈， 该固结体 的弹性满足缝开合变化要求 ， 始终 保持与缝两侧 的压性接触。灌浆孔布孔参数为 孔 径 0 1 6 mm， 距缝一侧 1 02 5 1 2 11 1 开孔 ， 孑 L 距 5 0～ 1 0 0 c m 视缝内连通情况而定 ， 孔深 2 0～ 4 0 c m， 孔 斜的确定 以与缝相交为原则。灌浆时 ， 自下而上逐 孔灌注。当邻孔出浆时， 封闭原孔， 自邻孔灌注， 依 次类推， 直至结束， 终孔结束压力为0 ． 8 ～ 1 ． 0 M P a 。 4 ． 2材料性能 聚氨酯是渗漏处理的常用材料 ， 该材料具有 良 好的亲水性 ， 遇水 可分散 、 乳化进而凝 固， 其 固结体 是一种弹性体 ， 伸长率达 3 0 0 ％， 而且遇水会膨胀 ， 体积膨胀率达 2 7 3 ％ ， 具有弹性止水和 以水止水 的 双重功能 。浆液的主要性能指标见表 1 。 表 1 聚氨酯浆液主要性能指标表 项 渡 蛰 踅 毙 重 黏 结 强 度 抗 拉 强 度抗 压 强 度抗 渗遇 水 膨 胀 ．望一 _． 童 ．竺 _ 望 塑 ． 丝 些 ．堡 兰 指标7 5 一 l ∞ 1 ． i 0 2 ． 4 7 ． 8 1 9 ． 8 S 1 5 2 5 0 ％ 4 ． 3施工工艺及要点 灌浆施工采用不凿槽封缝 的“ 无损灌浆” 工艺。 在压力注浆过程 中， 少量泄漏的浆液遇水快速固化 ， 阻止缝 内浆液进一步外漏 ， 保证压力闭浆。 总体工艺流程为 寻找渗水点 一 钻孔 一洗孔 一灌浆一观察渗点重新分布情况一补孔并重复以上 过程 一封孔 一结束。 1 钻孑 L 采用s J , L 径 01 6 ram ， 钻深 4 0 m m 以上的钻孔设备 ， 自缝一侧约 1 5 m m开孔 ， 孔斜和 孔深的确定 以在上下两层止水之 间和缝相交 为原 则。左岸泄洪洞洞身伸缩缝漏水处理布孔见 图 1 。 图 1 左 岸泄洪洞洞身伸 缩缝漏水处理布孔 图 2 洗孔 钻孔完 成后 ， 泵压清水 冲出孔 内粉 屑 。 3 灌浆 自下而上逐孑 L 灌注， 当邻孔 出浆时， 封闭原孔 ， 自邻孔灌注 。终孔结束标准为 1 ． 0 MP a 压力下不吸浆。 4 依据渗点重新分布情况补孔灌浆 若 1 个 循环灌浆结束后， 渗点重新分布， 需要补孔再灌， 直 至整个环向结构缝无渗漏点。 5 封孔 灌浆完成并等浆液固化后可拆除灌 浆塞， 拆除灌浆塞后孔 口有 6 ． 0 c m深未被浆液充 5 2 刘 美华 ， 高雄． 黄河公伯峡水电站左岸泄洪洞混凝土施工结构缝及裂缝渗漏的处理 填 ， 需进行封孔 ， 封孔材料采用 干硬性 预缩水泥砂 浆 ， 强度 4 0 MP a以上。建议采用的配比为 水灰 比 0 ． 3 2～ 0 ． 3 ， 灰砂 比 1 2～1 2 ． 5， 拌好后归堆放置 3 0 ra i n后使用。 5 混凝 土裂缝处理 5 ． 1 处理 方法 裂缝处理方法 为缝 内压力灌 注低黏度环氧浆 材。公伯峡水 电站左岸泄洪洞洞身的浇筑采用钢模 台车工艺 ， 洞壁光滑 、 浇筑质量较好 ， 为了不破坏原 状混凝土 ， 缝面不采用凿槽嵌缝的方法进行封缝 止 浆处理， 而是将缝面清洁处理后用高强度环氧材料 涂刷进行浅层封闭。灌浆不采用骑缝孔或骑缝贴嘴 法 ， 而采用小孔径 O 1 6 m m 斜孔 自裂缝深层灌浆 ， 钻孔深度 4 0～ 6 0 c m。 5 ． 2 材 料性 能 缝内灌浆材料采用低黏度环氧浆材 ， 其性能指 标如表 2 ， 配 比的选择满足下列基本要求。 1 黏度小， 可灌性好 ； 2 混凝土的黏结强度高 ， 大于混凝 土本身的 抗拉强度 ； 3 浆液具有亲水性 ， 对潮湿基面的亲和力好 ； 4 凝固时间可调节。 表 2 环氧浆液的主要性能指标表 黏 睦 2 比 重 黏 结 强 度 抗拉 强 度抗 压 强 度 抗 渗 备 ／ Ⅱ n s ／ g c m _ 3 潮湿表面 ／ M ／ M P a ／ M P a 标号注 指标 1 0 1 5 1 ． 0 3 4 ． 0 6 ． 0 5 ． 4 一 i 0 ． 0 4 0 - 8 0 S 1 5 5 ． 3 灌浆工艺及施工要点 裂缝灌浆工艺流程为 钻孔一清孔、 洗缝一缝面 封闭一安装灌浆塞一通气 水 试漏一灌浆一拆卸 灌浆塞一封孔一灌后压水检查一竣工 。 1 钻孔 钻孔设备采用喜利得 电锤 ， 孔径 1 6 m m， 孔距视缝宽而定 ， 一般为 5 0～1 0 0 c r n 。自缝一 侧 1 0～1 5 c m开孔 ， 孑 L 斜和孔深 以钻孔 和裂缝在距 过流面 2 0 c m处相交为原则 。钻孔完成后 ， 0 ． 3 MP a 压力水逐孔 冲清孑 L 内粉屑 ， 冲洗 至回水返清为止。 化学灌浆布孔见图 2 。 2 缝面封闭 用钢丝刷对裂缝两侧 1 0 C 1 T I 范 围进行刷磨 ， 清除浮尘 、 冲净 、 烘干。然后刮涂 1层 H K 一 9 6 1环氧增厚涂料 ， 待凝 1 2 h 。 3 安装化学灌浆塞 逐孔安装外径为 1 6 fi lm， 耐压 8 ． 0 M P a ， 并可拆卸专用灌浆塞， 为方便导出孔 内流水及排气排浆 ， 要求灌浆塞的球阀安装在后端。 图2 化学灌浆布孔示意图 4 灌浆 对竖直裂缝 ， 灌浆 自下而上逐孔灌 注， 对于水平裂缝 ， 灌浆 自一端 向另一端逐孑 L 灌注。 当邻孔 出浆时 ， 封闭原孑 L ， 自邻孔灌注 ， 依此类推 ， 直 至结束 。终孔灌浆结束标准为 在 0 ． 3～ 0 ． 5 MP a 压 力下 ， 本孔或不出浆孔在 1 5 3 0 m i n内连续吸浆率 小于 0 ． 0 1 m L ／ m i n ， 且压力不下降。 5 灌后压水检查 混凝土裂缝环氧灌浆完成 7 d后可开始进行灌后压水检查。检查孔布孑 L 方式 同灌浆孔。压水试验压力为同部位 8 0 ％灌浆压力 。 灌后检查判定标准为压水检查孔在 1 5～ 3 0 m i n内 连续吸水率小于 0 ． 0 1 m l ／ mi n ， 且压力不下降。若检 查孔吸水率大于 0 ． 0 1 m ] J m i n ， 则 由该检查孔补灌环 氧浆， 7 d 后再布检查孑 L ， 直至合格。 6 结语 公伯峡水电站左岸泄洪洞实际完成 了 4 7环结 构伸缩缝的化学灌浆 ， 累计灌注聚氨酯浆材 5 8 2 6 ． 9 k g 。实际完成裂缝化学灌浆 5 6 3 m， 总灌浆量 1 3 7 0 k g 。灌前几乎所有裂缝均有渗水现象 ， 灌后渗水情 况消失 ， 并按裂缝化学灌浆后总长度 的 3 ％做 了压 水检查 ， 均满足质量要求。在施工过程 中严格按化 学灌浆标准及监理工程师的要求进行施工 ， 最终处 理结果 结构伸缩缝和裂缝均达到不渗漏的效果 ， 未 影响工程的质量评定 。混凝土工程完成 6 1 3 个单元 工程 ， 评为优 良的单元工程有 5 7 6个 ， 其 中有 1 5个 单元工程不参加评定 ， 最终优 良率达到 9 6 ． 3 ％ ， 公 伯峡水电站左岸泄洪洞工程的施工质量满足设计要 求 ， 被评为优 良工程。 参考文献 [ 1 ] 水利水 电工程施工手册 编委会． 水利水电工程施工手册 第 3卷 混凝 - k T _ 程[ M] ． 北京 中国电力出版社 ， 2 0 0 2 ． [ 2 ] 乔生祥 ， 黄华平． 水工混凝土缺陷检 测和处理 [ M] ． 北京 中国 水利水电出版社 出版 ， 1 9 9 7 ． [ 3 ] D L ／ T 5 1 9 5 2 0 0 4 ， 水工隧洞设计规范[ s ] ． 北京 中国电力出版 社 ． 2 0 0 4 ．