閻王鼻子水庫上游面橫縫防滲處理工程

張宇

（遼寧省水利水電勘測設計研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110006）

1 工程概況

閻王鼻子水庫位于遼寧省朝陽市大凌河干流上，是一座以供水、灌溉、防洪為主，兼具發(fā)電的綜合利用水利樞紐工程。水庫最大庫容為2.17億m3，為Ⅱ等大（2）型工程。水庫大壩選用混凝土重力壩壩型，最大壩高34.50 m，壩長383.00 m，由擋水壩段、溢流壩段、沖砂閘壩段、工業(yè)取水壩段、農(nóng)業(yè)取水壩段和電站壩段組合而成。

水庫大壩橫縫止水分為兩種結(jié)構(gòu)形式，均為兩道止水，第一種為壩體內(nèi)設2 道橡膠止水帶，間距1.00 m，用于1～8 號擋水壩段、10～18 號溢流壩段；第二種為上游面SR 塑性嵌縫止水+橡膠止水帶，間距0.90 m，用于8～10 號、18～20 號壩段間。橫縫內(nèi)設置分縫材料。

水庫大壩自1999 年下閘蓄水，運行至今已有20 余年，經(jīng)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)，9～10 號、18～19 號、19～20 號壩段間壩體橫縫止水護板破碎，螺絲松動、脫落、止水撕裂。下游面18～19 號、19～20 號壩段間壩體橫縫處均存在滲水現(xiàn)象，并有鈣質(zhì)析出和輕微的剝蝕、凍融破壞。

2 橫縫滲漏原因初步分析

閻王鼻子水庫大壩止水均為橡膠制品，受風吹日曬的影響，止水存在不同程度的老化。北方冬季氣溫較低，壩體上游面設置的SR 塑性嵌縫止水護板在冰推壓力的作用下?lián)p壞嚴重，導致止水撕裂，進而造成橫縫滲水，壩體橫縫滲水隨時間加劇，導致鈣質(zhì)析出。

若進一步發(fā)展，壩體橫縫滲水會逐漸帶走混凝土中膠凝顆粒，降低混凝土強度，將會影響壩體耐久性和結(jié)構(gòu)安全。

3 處理方案比選

混凝土壩體橫縫防滲加固常見處理方式有兩種，一種是壩內(nèi)增設1 道防滲，即在結(jié)構(gòu)縫騎縫鉆孔，并灌入柔性防滲材料（以下稱鉆孔+化灌），目前常用的為LW 水溶性聚氨酯等；另一種為上游面橫縫封縫處理，常見的有SR防滲嵌縫止水，針對該工程采用拆除上游面SR嵌縫止水并重新安裝。處理設計方案的優(yōu)劣勢對比見表1。

表1 壩體橫縫防滲加固處理方案對比表

北方冬季的嚴寒天氣對柔性材料耐久性的影響較大，不論采取哪種防滲加固方案，后期均要進行更換維護，鑒于鉆孔+化灌方案后期更換填充的柔性材料較為方便，此次防滲加固推薦采用鉆孔+化灌的方案。

4 橫縫防滲加固處理方案

4.1 壩頂騎橫縫鉆孔

4.1.1 鉆孔設計要求

在壩頂騎橫縫垂直鉆孔（原SR 嵌縫止水與橡膠止水帶的中間位置，距離上游面0.45 m），鉆孔需深入壩基以下0.50 m（原上游止水坑底）。鉆孔位置如圖1 所示。

圖1 灌漿孔鉆孔孔位平面圖

考慮橫縫寬度及鉆孔的孔斜，鉆孔后有效孔徑設置為150 mm，鉆孔過程中要嚴格控制孔斜，每鉆進0.50 m 進行一次糾偏，同時通過鉆孔取芯時芯樣騎縫的情況進行隨時調(diào)整，確保全孔騎縫，鉆孔水平及垂直度偏差要求小于50 mm。

4.1.2 鉆孔施工過程

施工中始終堅持騎橫縫鉆進的原則，確保鉆孔貫通整個橫縫上下。施工流程如下。

1）確定孔位

工程施工前按施工設計圖開展量測定位，確定開孔所在位置。

2）開孔鉆進

開鉆前，校對鉆機立軸中心，使其與測量放樣的鉆孔中心位置相重合，開孔鉆進時以輕壓慢轉(zhuǎn)的方式進行鉆進，以防止鉆孔時發(fā)生孔位偏移。

3）孔身鉆進

在鉆進過程中，采用短鉆具進行鉆進，嚴格控制進尺，采用抽水泵從水庫中抽取清水作為沖洗液。為了掌握鉆孔與結(jié)構(gòu)縫的相對位置關(guān)系，此次橫縫鉆孔采用全孔取芯的方式。每次巖芯提取后使用測斜儀對鉆孔進行測斜，并記錄在鉆孔記錄表上?？仔狈显O計要求（設計要求鉆孔底部垂直度偏差小于50 mm，全過程孔斜控制在1%以內(nèi)）后繼續(xù)進行鉆進。

4）成孔

開孔按工期要求完成后，采用清洗液對孔洞展開清洗，選用護套對孔洞實施防護，避免下一步施工前污物掉入洞內(nèi)。

4.2 化學灌漿

4.2.1 灌漿材料

橫縫防滲加固采用的化學灌漿材料為LW 水溶性聚氨酯，材料性能指標見表2。用一次灌漿法將LW 水溶性聚氨酯灌注孔內(nèi)，液體擴展直到將內(nèi)部縫全部空隙（包含人眼不能覺察的)填塞，遇水后充盈并發(fā)生化學反應，釋放出大量氣體，形成二度滲壓，加壓升力與二度滲壓使發(fā)泡體填充全部縫隙，充滿整個鉆孔后形成柔性塞，實現(xiàn)止漏目的。

表2 LW 水溶性聚氨酯灌漿材料性能指標表

4.2.2 施工過程

1）下PVC 套管

在鉆孔完成的成孔中下入?110 mm的PVC套管，下孔前對PVC 套管進行梅花樁式打孔，并置入孔底。

2）埋設進漿管和出漿管

將進漿管與出漿管下入在PVC 套管中，采用快干水泥對孔口、進漿管及出漿管周邊進行封閉。

3）化學灌漿

灌漿開始前打開進漿管和出漿管開關(guān)，保持管路通暢。通過齒輪灌漿泵先向孔內(nèi)灌注隔水劑，形成隔離層，將LW 水溶性聚氨酯溶液與孔內(nèi)積水隔離。待隔水劑灌注結(jié)束后，立即灌注LW水溶性聚氨酯溶液，灌漿壓力在0.60～1.20 MPa 之間。待出漿管出現(xiàn)濃漿后，關(guān)閉出漿管開關(guān)并結(jié)束灌漿。

4）封孔

化學灌漿完成后，采用快干水泥對孔口及周邊進行修復處理，恢復原狀。

5 橫縫防滲處理效果分析

在化學灌漿施工過程中，大壩下游側(cè)橫縫出水量逐漸減少，并出現(xiàn)少量LW水溶性聚氨酯，待結(jié)束灌漿后，大壩下游側(cè)橫縫已無滲漏。大壩下游側(cè)橫縫出現(xiàn)少量LW 水溶性聚氨酯，表明原壩體內(nèi)橡膠止水已出現(xiàn)破損。大壩下游側(cè)橫縫已無滲漏，表明該工程已起到防滲作用，達到設計要求。

自大壩橫縫防滲處理后運行至今，歷經(jīng)兩個冬季，目前大壩下游側(cè)橫縫無滲水現(xiàn)象，表明該處理方法在北方寒冷地區(qū)具有一定的適用性。

6 結(jié)語

閻王鼻子水庫大壩橫縫在未進行防滲處理前，下游面18～19 號、19～20 號壩段間壩體橫縫處均存在滲水現(xiàn)象，滲漏情況在不斷加劇。壩頂騎橫縫鉆孔+化學灌漿形成了一道柔性止水，起到了良好的止水效果。經(jīng)該工程后期運行驗證，騎縫化灌防滲效果顯著，在北方寒冷地區(qū)具有一定的適用性。