沙沱水電站340 m高程層面滲水處理
2018-03-26 04:30
水利水電快報 2018年6期
(中國人民武裝警察部隊 水電第三支隊，廣西 南寧 530222)
1 工程背景
沙沱水電站位于烏江干流，貴州省沿河縣城上游約7 km處，距烏江口河道250.5 km。樞紐由碾壓混凝土重力壩、壩身溢流表孔、左岸引水壩段、壩后廠房及右岸垂直升船機等建筑物組成。攔河大壩為全斷面碾壓混凝土重力壩，壩頂高程371 m，河床最低建基面高程260 m，最大壩高101 m，基礎最寬處73.125 m，壩頂寬10 m。從左到右依次為左岸擋水壩段、廠房取水口壩段、電梯井壩段、溢流壩段、通航建筑物壩段和右岸擋水壩段。
2 滲水產生過程
右岸擋水壩段壩體為碾壓混凝土，包括14～16號壩段。根據施工安排，14，15號壩段于2010年1月10日澆筑至340 m高程后暫停施工，直至2010年10月30日恢復澆筑，340 m高程層面施工停歇約10個月。沙沱大壩于2013年4月下閘蓄水，蓄水后壩體運行正常。2013年9月以后發(fā)現(xiàn)14～16號壩段下游壩面340 m高程開始出現(xiàn)少量滲水。
3 處理過程
為保證大壩安全，采用壓水試驗、鉆孔取芯、孔內錄像等措施排查了340 m高程層面結合情況。先后采取普通水泥灌漿、超細水泥灌漿和化學灌漿等方法進行處理，最終解決了滲水問題。
3.1 探 查
依據壩體上、下游面滲水情況，在壩頂有針對性地布設了6個檢查孔進行壓水試驗檢查。檢查孔深入老混凝土1 m(至339 m高程)。檢查結果表明：340 m高程新老混凝土縫面滲水范圍進一步擴大且滲水明顯。具體滲水范圍：壩后為壩橫0+510.0～0+557.0、壩橫0+501.0～0+505.0；壩前為壩橫0+512.0～0+556.0。
根據壓水檢查出現(xiàn)的340 m高程接縫滲水加劇情況，決定采取鉆孔取芯和孔內錄像措施，進一步查明340 m高程碾壓混凝土層間結合情況，為后續(xù)制定處理方案提供依據。在壩頂布設了10個取芯孔，取芯孔深入老混凝土1 m。
從芯樣情況來看，340 m高程以上芯樣骨料分布均勻，結合致密。新老混凝土水平施工縫均在340 m高程斷開，表明340 m高程碾壓混凝土層面出現(xiàn)了新老混凝土水平施工縫層間結合問題?？變蠕浵竦慕Y果與芯樣反映的情況一致。
經設計單位復核認為，施工時對老混凝土面進行了鑿毛處理，層間摩擦系數(shù)有一定富余，作用水頭較小，上部壩體基本滿足抗滑穩(wěn)定要求，大壩不受影響。但是如果滲水長期作用，混凝土會析出鈣化物且伴有游離物產生，大壩混凝土受到侵蝕，降低層面抗滑穩(wěn)定參數(shù)，存在長期運行安全隱患。因此，需進行滲水堵漏處理。
3.2 第一次處理
根據滲水情況及排查結果，決定于2013年年底至2014年年初，在低溫季節(jié)采取普通水泥灌漿處理方案進行處理。
(1)灌漿孔布置。在壩頂沿壩體防滲區(qū)內邊緣鉆一排灌漿孔，孔距1.5 m，鉆孔孔徑75 mm，孔深穿過薄弱面150 cm。
(2)普通水泥灌漿。采用一泵一孔，單孔孔口封閉，孔內循環(huán)式灌漿工藝。灌漿壓力初設為0.3 MPa，灌漿過程中逐級提升灌漿壓力，最大上限壓力為 0.5 MPa。
(3)灌漿結束標準。在設計壓力下，不吸漿，繼續(xù)灌注30 min即可結束，并閉漿2 h以上。
普通水泥灌漿后起到了一定的防滲效果，滲水量減少，但仍有滲漏。
3.3 第二次處理
2014年10月份以后，再次出現(xiàn)明顯滲水現(xiàn)象，建設單位決定采用超細水泥灌漿處理。具體處理過程與普通水泥灌漿相似，處理后滲水情況得到較大改善，但壩后部分部位仍有滲漏現(xiàn)象。
3.4 第三次處理
針對壩后滲漏部位，根據孔內錄像資料分析認為，340 m高程混凝土結合面沒有明顯層面裂縫和集中滲漏點，裂縫張度較小，先后兩次采用普通水泥灌漿和超細水泥灌漿均不能完全封堵滲漏通道，需選用強度高、粘結力強、收縮小、對細小裂縫滲入能力強的灌漿材料進行灌漿。2015年初對340 m高程層面進行第三次處理，采取上游側從壩頂進行化學灌漿、下游側在340 m高程滲水點進行化學灌漿處理的方案。
(1)灌漿孔布置。在壩頂沿壩體防滲區(qū)內邊緣鉆一排灌漿孔，孔距1.5 m，孔深以穿過薄弱面150 cm為準。化灌段為從孔底至340 m高程薄弱面以上50 cm，該段化學灌漿在340.5 m高程以上需采取加塞封閉，防止化學漿液進入340.5 m高程以上孔內。
(2)灌漿結束標準。層面處壓力不大于0.3 MPa，不吸漿，繼續(xù)灌注30 min即可結束，并閉漿2 h以上。
(1)裂縫描述。通過現(xiàn)場勘查，在性狀描述圖上標注裂縫產狀、走向、坐標、裂縫長度、縫口張開度、是否滲漏水和縫口有無鈣化物等。
(2)刻槽。人工刻槽，槽成燕尾型，范圍沿裂縫兩端各延伸1 m。
(3)洗槽。用潔凈的壓力水將槽內粉末、碎屑沖洗干凈。
(4)注漿管安裝。每隔0.25 m安裝1根注漿管，管長0.35 m，外露約0.2 m。
(5)封縫處理。待灌漿管安裝完畢后對縫口進行封縫處理，以裂縫為中線用M30環(huán)氧砂漿進行封縫。
(6)化學灌漿。灌漿順序：自下而上、從低往高、從一端往另一端；漿材選用CW改性環(huán)氧灌漿材料；灌漿壓力初設為0.3 MPa，灌漿過程中逐級提升灌漿壓力，最大上限壓力為0.5 MPa；當最后灌漿孔吸漿量小于1 mL/min時，繼續(xù)灌注30 min，即可結束，并閉漿2 h以上。
(7)灌后處理。灌漿完成5 d后，切除灌漿管，打磨光滑，沿縫兩側貼防污帶。
經過普通水泥灌漿、超細水泥灌漿、化學灌漿等措施處理，340 m高程層面滲水得到控制，保證了壩體運行安全。
4 成因分析
14號壩段340 m高程以上碾壓混凝土澆筑之前，在340 m高程壩面采取鉆孔取芯方式檢查了340 m高程以下大壩的質量情況。14號壩段共布置2個取芯孔，孔深分別為38.40 m和51.28 m，碾壓混凝土芯樣獲得率達99.9%以上，芯樣最大長度分別為17.08 m和15.35 m，當時芯樣最大長度居國內同類壩型之首。同時，在15號壩段布置1個取芯孔，孔深17.0 m，碾壓混凝土芯樣獲得率達99%以上，芯樣最大長度10.1 m。14，15號壩段340 m高程以下碾壓混凝土芯樣整體表面光滑致密，結構密實，骨料分布均勻，膠結情況良好，層縫面無折裂。說明340 m高程以下碾壓混凝土質量滿足要求。
對340 m高程以上碾壓混凝土鉆孔取芯檢查表明，芯樣結構密實，骨料分布均勻，膠結情況良好，層間結合面無折裂現(xiàn)象，說明340 m高程以上碾壓混凝土施工質量滿足要求。
2010年10月，14，15號壩段340 m高程混凝土復工時，參建各方對高程340 m的層面處理都非常重視，采取了老混凝土面鑿毛、攤鋪砂漿、鋪設膨脹止水條等措施。340 m高程的層面處理滿足規(guī)范要求，低溫季節(jié)出現(xiàn)滲水問題，并非因層面處理質量把關不嚴所致。
經施工單位、監(jiān)理工程師、設計單位和建設單位多次探討認為，340 m高程碾壓混凝土層面出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，主要原因是上部新混凝土自身體積變形和干縮相對較大(下部老混凝土變形已趨穩(wěn)定，上、下層混凝土齡期相隔1 a左右，屬上部新澆混凝土的強約束區(qū))。同時，340 m高程上部壩體結構相對單薄，壩體溫度變化對外界溫度較為敏感，溫度變化引起的壩體變形相對較大。特別是蓄水初期水庫水溫引起上部壩體降溫明顯，溫度變化引起的壩體變形相對較大。因此，新老混凝土以上的變形差引起層間結合出現(xiàn)薄弱面，在水壓力作用下，形成滲水通道并不斷發(fā)展。
5 經驗總結
5.1 提高層面處理技術標準
對于新老混凝土結合，長間歇，冷升層，老混凝土層面處理問題，現(xiàn)行混凝土規(guī)范中沒有明確的要求及具體處理措施，常規(guī)處理方法難以保證層間結合。
在沙沱水電站，13號壩段由于施工導流需要作為預留過流缺口，2008年施工至297 m高程后暫停施工。根據施工進度，2012年10月恢復施工，進行缺口封堵。297 m高程層面碾壓混凝土間歇達3 a之久，對于13號壩段新老混凝土結合問題，采取了一系列技術處理措施： 對13號壩段297 m高程老混凝土面進行鑿毛處理，并加大鑿毛粗糙度。 在297 m高程距離上游面50 cm和100 cm處各增設1道膨脹止水條及1道爬山虎止水銅片，距離下游面50 cm處增設1道膨脹止水條。 增設二級配變態(tài)混凝土過渡層。
13號壩段碾壓混凝土施工完成后，鉆孔取芯的芯樣骨料分布均勻，結合致密，297 m高程層間結合良好，蓄水至今沒有出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。
5.2 及時采用恰當?shù)拇胧?/h3>
發(fā)現(xiàn)滲水后，雖然參建各方都很重視，及時排查分析原因，采取處理措施，但并未達到最好的效果。建設單位首先決定采用普通水泥灌漿方案，因為340 m層面裂隙很小，普通水泥灌漿效果不佳，第二年低溫季節(jié)又出現(xiàn)滲水。再采用超細水泥灌漿，也未取得預期效果。直到第三次采用化學灌漿才徹底解決滲水問題。長時間的滲水作用將對壩體安全產生一定不良影響。如果發(fā)現(xiàn)滲水現(xiàn)象當初就采用化學灌漿的方法處理，則可以降低滲水對大壩壩體的破壞性。
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