贯流式机组管形壳与混凝土接触面渗漏处理

邱明中

摘 要：水电站的水工建筑物受到材料、施工工艺、运行环境的影响，易出现裂缝、蜂窝等缺陷，并导致渗漏的出现。高砂水电站的水工建筑物经过多年的运行也存在这类渗漏，通过对已存水工建筑物渗漏的形成分析，选择适合高砂水电工程的建材、施工工艺，对水工建筑物渗漏实施补强、封堵、修补，使电站大坝达到设计运行标准。

关键词：水工建筑物；渗漏；处理；方法

中图分类号：TV543 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）18-0153-02

水电站的水工建筑物存在渗漏是一种普遍的现象，对于水工建筑物渗漏的修复材料和方法也有许多，但如果选材、施工工艺不好，不仅不能消除渗漏，而且还会扩大渗漏面，恶化水工建筑物的运行工况，造成大坝险情。高砂水电站位于福建省沙县高砂镇，电站水工枢纽1995年投入运行，1997年工程竣工，是一座河床式开发的水工枢纽。枢纽最高23.5 m，最大水压12 m。2001年大坝安检中发现厂房回油箱层廊道间91 m高程以下的上下游侧混凝土建筑物面、机组水轮机管壳四周就出现渗水、流浆现象。为了不使这些缺陷进一步扩大，确保水工建筑物的稳定长期运行，电站开展了大量工作，于2004年对廊道间进行整体防渗处理，从而积累了许多低水头水工建筑物渗漏处理的经验。本文就通过介绍高砂水电站水工建筑物渗漏的处理过程，为今后类似工程的处理提供一个有效参考。

1 水工建筑物渗漏成因分析

高砂水电站蓄水运行后，在厂房的回油箱层廊道室的施工缝、伸缩缝、部分砼表面和预埋件与砼的接触面（接触缝）就相继出现不同程度的漏水和流浆现象，有的还伴有铁锈。建筑物这些部位出现渗漏，主要原因是水工建筑物内存在贯穿的缝和蜂窝形成水道，在水压作用下水顺着水道流出，并吸出砼中的钙化物形成流白浆现象。高砂水电工程出现裂缝和蜂窝本人认为主要有以下几方面的成因。

1.1 工程施工期施工质量得不到保持引起

在混凝土结构浇筑、构件预埋及拼装过程中，若施工工艺不合理，施工质量低劣，极易产生各种缝隙的存在，甚至出现贯穿性裂缝。如：工程在浇筑时混凝土振捣不密实；层面处理不干净；预埋件处理不当；混凝土配比不合理等等都易造成裂缝、蜂窝。这些裂缝和蜂窝的发展、延伸直至上游水库或流道就形成水流通道，在水压的作用下就产生了渗漏现象。

1.2 水工建筑物的变形位移影响

水工建筑物在水平和垂直方向有其自身的变形规律，高砂大坝经过长年变形观测总结出其变化规律主要与气温和水头相关。建筑物在环境温度下，温升时垂直上浮、水平向上游位移，温降时则相反。由于水工建筑物有迎水面和水下部分，这部分建筑物随温度变化较迟缓，而表层随气温变化快，这种不均匀的变化，在混凝土内部出现拉应力，当拉应力超出混凝土的抗裂能力（抗拉强度）时，就会造成新的裂缝，同时也会加重层与层、块与块之间的开裂程序。电站运行水头也对建筑物变形产生影响，水头高时增加对下游的位移，伸缩缝、结构缝将加大，水头降低时又会逐步回复，水头的频繁变化，也使这类型裂缝不断的张合，时间久了也会损坏其止水，形成渗漏点。水工建筑物的位移变形使渗漏呈现季节性变化，冬季严重，夏季减轻，甚至不渗漏。

1.3 材料质量因素

混凝土主要由水泥、砂、骨料、拌和水及外加剂组成，任何一种材料出现质量问题都可能导致混凝土的强度、抗老化能力的减弱，出现裂缝而诱发渗漏。水泥出厂时本身就不符筑坝要求，强度较低，以及水泥中游离的氧化钙含量超标是渗漏中出现白浆的主要原因；砂、石骨料的粒径、级配和杂质含量对混凝土影响也较大。粒径太小、级配不良、杂质含量过高，空隙率就大，就会加大其收缩，降低抗渗性。另外高砂水电站所在河流污染较严重，河水显碱性，用它拌制的混凝土可能发生碱骨料反应，破坏了混凝土的稳定，使渗流更易发生。

1.4 外界动荷载加大了渗漏量

高砂水电站的水工建筑物主要受水库水压力和机电设备运行振动的影响。水头越高，水压越大，渗漏就越严重。机电设备运行的振动直接影响的是混凝土与机组钢壳的接触面及机电设备的预埋件，长期不间断的振动，在混凝土粘结强度不够，或二者材质变形不一致时，易造成缝隙，水通过这些缝隙产生渗漏。这是接触缝发生渗漏的主要原因。

2 处理方案的选择

根据本工程水工建筑物受损部位不同的结构特点，为了保证其稳定，做到既消除了渗漏，又满足建筑物长期运行要求，对本工程的渗漏作如下处理方案选择：

1～4#机机壳的接触缝由于受到机电设备运行振动和二种不同材料温度变形的影响，在设计处理方案时如直接灌浆和封堵，将很难满足建筑物收缩变形要求，因此应采用刚柔相结合的方法进行处理。由于本工程的接触缝漏水量较大，因此要先安装导水管进行导水，导水管可用防水宝进行固定，并同时用来作灌浆管。然后用水泥浆对接触面进行灌浆，一是可强化砼体与钢管壳粘结强度，二是通过在钢构件表层形成水泥凝结层，对钢构件进行保护，水泥浆采用纯425号水泥与5%的HSA速凝剂混合而成。灌浆完后导水管要留着，让残余漏水流走不影响到渗漏面的处理；再利用防水宝材料分块进行回填，块间距约10 mm左右，为了满足建筑物的伸缩要求，在防水宝回填一半时应安装可收缩的止水板，止水板应用环氧粘胶粘贴，同步对导水管进行封堵。防水宝和旧混凝土的联接和变形同步的问题仍采用原混凝土安装膨胀螺钉、钢壳焊接钢筋段来解决。接触缝通过这样灌、排、堵的处理后，将能满足防渗和变形要求。处理示意图如图1所示。

3 缺陷处理步骤

接触缝的处理工艺。本次需处理的1#～4#机机壳和机座的预埋部分都属于这样的缝，处理过程中和养护期机组都需要停机，步骤如下：

①沿着钢管壳凿“ ”形槽（见图1）。

②安装引水管。引水管也同时要作为灌浆孔，所以要骑缝先进行均匀钻孔，再将可封口的引水管埋布于钻孔处，管用堵漏剂永固，使管四周表层无渗漏，又可使水能自动流进管内引走。

③灌浆。采用递进法进行灌浆，由起始孔向外端逐个灌注，灌浆压力0.3～0.5 MPa，待所有孔均已泛浓浆，达到设计压力，并停止吸浆时，改用并联灌注，保持压力持续数分钟，即可结束。撤离灌注设备后封堵引水管的口。

④布筋。沿钢壳焊接长约8 cm，ф6的钢筋，沿混凝土侧钻孔，并安装膨胀螺栓，布设的密度为3根/m。装膨胀螺栓时要先将孔内注满水泥浆，再塞入螺栓，待凝固后会更结实。

⑤清理开槽部位，彻底冲刷干净，特别是主缝两边。钢壳表面还应除锈、锉毛。这个步骤很重要，在施工时如处理不好，新旧混凝土的接触面会形成新的施工缝渗漏。清理的要点我认为有三个方面：一是杂物要清理干净，最好用水刷洗；二是表面不能太光滑；三是清理后不要太长时间不回填。

⑥填充首层防水防渗层。分二侧分别用防水宝浇筑防渗结构体，深度约10 cm，中间预留10 mm的缝隙，以便适于建筑物振幅变形。防水宝填充关键要注意以下几点：一是防水宝与水的比例要严格控制在10：2～5之间，不然在实施时会因稀稠而不易操作；二是搅拌一定要足够充分，并要静停20 min左右，低温时可适当长一些；三是调好的防水宝应在1 h内用完，并在使用前需再搅匀。

⑦养护24 h，确认防渗层表面无渗流后再进行下一道工序。

⑧安装止水橡胶板。沿缝隙对称铺设BW止水橡胶板，安装时用环氧粘胶涂无齿面，直接粘贴，压实。本工程的接触缝较长，操作过程中很容易中间停顿，一但停留时间过长就会造成粘贴不实，达不到防法效果，所以粘贴、压实尽量要一气呵成，停留时间最长不要超过5 min。

⑨用防水宝材料分二侧填满凿槽，并摸平。中间留的缝隙用止水粘胶填充，也可填充软体材料。

⑩洒水养护7 d。养护中不能让回填部分干燥，要保持湿润。养护是施工质量能否经受时间考验的关键，没有养护好，将会出现裂缝，仍然会渗漏。

4 结 语

通过对高砂水电站水工建筑物存在渗漏的不同成因进行分析，采取不同的处理工艺，彻底解决了枢纽存在的渗漏现象，保证了枢纽的运行安全。笔者认为对于水工建筑物混凝土渗漏处理一定要坚持首先查明产生渗漏的原因和特点，然后再采取相应处理方法和特种水泥，做到标本兼治事半功倍的处理效果。总的来说低水头水工枢纽出现伸缩缝、施工缝、蜂窝渗漏时可用如下方法：

①对于水工建筑物上有动荷载或本身需收缩的建筑体存在渗漏时主要宜采用堵的方法。如本工程中的伸缩缝处理。但遇到工程预埋件时，可以辅以灌浆。处理原则要把握“分块修补、柔性材料防渗”。

②砼体和施工缝的渗漏宜采用“灌堵”相结合的办法。先用灌浆法将渗漏通道和孔隙封闭，同时也起到加固作用；再用堵的方法彻底治理表面渗水现象。灌浆选用材料有化学的、物理的，堵的材料也有水泥、特种水泥（防水宝、堵漏剂等），应根据缺陷情况和取材料方便进行选择。

参考文献：

[1] 杨勇.灯泡贯流式机组管形座接触灌浆施工技术[J].技术与市场，2013，（6）.