碾压混凝土大坝渗水处理技术应用

张自顺 佟永强

（中国水利水电第三工程局有限公司 陕西 西安 710032）

1 工程概况

某电站为碾压混凝土重力坝，坝顶高程304.50m，最大坝高68.00m，坝顶长度512.00m。水库正常蓄水位300m，死水位294m，水库总库容6.87亿m3，调节库容1.72亿m3。电站装机 420MW，保证出力90MW，多年平均发电量12.36亿kW·h。

电站下闸蓄水前水库水位约为249m高程，当蓄水至260m高程时，部分坝体排水孔出现渗水量增大，廊道内部分混凝土层间缝也出现渗水。随着坝前水位升高，渗水量增大。当水位稳定时，渗水量基本稳定。水库蓄水至286.50m高程后停止蓄水，此时大坝右岸廊道渗水量约150m3/h，左岸廊道渗水量为约 190m3/h，合计约 340m3/h，即约0.1m3/s。

2 渗水排查情况

2.1 廊道内表观检查

坝基廊道（高程为243m）渗水主要集中在 5#～8#坝段和 13#～19#坝段，其中9#～12#坝段为导流底孔坝段，由于廊道尚未形成，无法检查。检查廊道（高程为260m）渗水主要集中在5#～15#坝段。廊道渗水主要为坝体排水孔渗水，部分混凝土层间缝、裂缝及混凝土结构缝渗水。

2.2 坝前水下摄像检查

经过水下摄像检查，坝前共发现13条坝体结构缝渗水，其中4#～5#与20#～21#坝段结构缝轻微渗水，5#～6#、6#～7#、9#～10#、15#～16#、16#～17#、18#～19#、19#～20#坝段结构缝渗水较大，16#、17#两个坝面原修补缝出现渗水，10#～11#坝段结构缝在274.1m高程左侧横缝3m内渗水，在273.1m高程右侧横缝3m内渗水较大。17#坝面距左侧结构缝10m原修补缝面在258.6m高程发现右上延伸裂缝渗水。15#～16#坝段结构缝在263.4m高程发现缝两侧混凝土有损坏现象。18#～19#坝段结构缝在253.6m高程发现缝两侧混凝土有损坏现象。19#～20#坝段结构缝在266.3m高程发现宽50cm、高35cm范围的混凝土有蜂窝麻面漏水。

3 渗水原因分析

3.1 层间缝渗水原因

根据坝体层间缝渗水普查情况分析其原因为：由于施工期间工程停工缓建26个月，恢复施工后混凝土层间间歇时间长达29～45个月，层间结合缝的处理不到位；根据技术文件要求仅对结合面进行了深凿毛和铺砂浆等常规措施处理，致使层间结合不紧密。施工中砂浆铺设不到位、碾压不密实、热升层间间歇时间过长等施工衔接不连续也是造成混凝土不密实形成渗水的原因之一。

3.2 结构缝渗水原因

结构缝渗水主要集中在停工缓建老混凝土和复工后新浇混凝土衔接的结构缝，这些缝面的止水外露部分停工期间被村民全部破坏，复工后重行进行凿槽焊接补装，新老混凝土的收缩不同步有可能造成止水的二次破坏。同时新老混凝土结构缝相邻坝体高差大（最大达到28m以上），相邻坝块沉降不均也可能造成止水的撕裂破坏。第三是施工中对于止水周边混凝土振捣不密实。以上原因均可能结构缝出现渗水。

3.3 碾压混凝土和常态混凝土结合面施工不到位

根据设计要求在坝轴线下游3m范围浇常态混凝土作为防渗体，其余部位浇碾压混凝土，模板周边无法碾压部位浇变态混凝土。施工中如果对常态混凝土和碾压混凝土结合面部位处理不当很有可能造成结合不紧密，形成渗水通道使坝体内的水沿此结合面渗入排水廊道。

4 处理方案选择

根据以上混凝土渗漏检查资料和类比国内其他工程，为确保大坝、水库安全稳定和正常运行，认为有必要对大坝采取多项联合措施进行堵漏和局部补强灌浆处理。一般情况下，水工建筑物若是由于混凝土缺陷而出现渗漏，其堵漏方式有两种，一种是在迎水面堵，另一种是在背水面堵，通常结合“排”的方式进行疏导，即“堵、排”结合。凡条件允许应尽可能采取前种方式，其好处是在渗水源头直接堵截，可将渗水直接有效地堵在混凝土体以外，既可防止渗水对混凝土的侵蚀和溶蚀，降低混凝土内部渗透压力，有利于坝体安全稳定，又可以对坝体上下游之间复杂而无法探明的渗水通道进行“模糊”有效地截断，使坝后渗漏消失。再之，大坝迎水面的堵漏或为防止迎水面的渗漏，近年很多工程采用表面粘贴SR防渗盖片这一措施，收到较好的效果。

因此，本工程根据不同坝段出现的渗漏情况，分别选定了坝体密实性灌浆、结构缝化学灌浆和表面粘贴SR防渗盖片等措施。

4.1 重力坝段密实性灌浆的处理方案

针对 2#～5#、16#～22#重力坝坝段的渗漏情况选用密实性灌浆的处理方案。在坝顶桩号坝0+003m处布置灌浆孔，孔径75mm，钻孔深度为坝顶至建基面，孔间距1m，分两序施工。

灌浆水泥采用PO.42.5普通硅酸盐水泥。灌浆前先进行压水试验检查，在廊道内寻找渗漏水通道，将渗漏水的排水孔和裂缝进行封闭，渗水处理完成后扫孔。水泥灌浆自下而上进行灌注，分段下塞，段长5m，灌浆压力I序孔不大于1MPa，II序孔灌浆压力不大于1.5MPa，保证在静水状态进行水泥灌浆。但由于碾压混凝土的密实性差，部分坝顶灌浆时出现水泥浆返浆，浆液将筛子堵死，导致筛子拉拨不出的状况。对于出现该状况的坝段改用自上而下分段灌浆法，灌浆的段长适当加大。灌浆完成后排水廊道的坝身部分排水孔已被堵住，漏水量明显减少。

4.2 结构缝水下防渗堵漏施工方案

根据杭州国电大坝安全公司多年大坝水下防渗材料，特别是LW水溶性聚氨酯防渗堵漏材料性能研究和水下堵漏工程应用实践经验，提出缝口LW灌浆栓塞法防渗堵漏方案。

通过开槽切割工艺，在所有水下渗漏结构缝缝口制作1cm宽、10cm深的连续缝槽，间隔1m插入绑扎麻丝固定的塑料灌浆管，缝面用SXM水下密封剂封缝埋灌浆管，然后将灌浆管引到岸上，按由低到高、由左到右顺序进行逐孔灌浆。当临孔出浓浆后扎闭本浆孔，换出浆孔继续灌浆，直至所有缝槽充满LW浓浆，固化后形成能够遇水膨胀的弹性橡胶状的固结体，胀紧缝口发挥接缝防渗堵漏作用。

图1 LW灌浆栓塞法施工示意图

主要施工工序：水下吸墨渗漏检查→渗漏标记→缝槽切割→插灌浆管→SXM水下密封剂封缝埋管→按顺序进行LW灌浆（现场控制调节固化时间）→切割灌浆管→SXM水下密封剂封闭灌浆管。

4.3 水位以上（高程285.m以上）结构缝防渗堵漏施工方案

该部位采用化学灌浆和粘贴SR防渗盖片相结合的处理方案。化灌浆液选用HW∶LW为3∶7混合料，先在水面以上20cm处进行封闭灌浆形成一道止漏塞，再进行结构缝灌浆处理。施工时沿结构缝两侧钻直径14mm灌浆孔，孔深40cm，孔距50cm～150cm，与缝面呈45°～60°夹角。灌浆压力0.1MPa～0.2MPa，灌浆时应由低处孔开始灌，待高处孔渗出浆料时依次进行捆扎封堵。如停止吸浆后应持续灌浆5min～10min，然后结束该孔灌浆。

SR防渗盖片粘贴前，先将裂缝两侧20cm范围内的混凝土表面用钢丝刷打毛，除去表面水泥浆及不平整部位铲平整，并用清水洗刷干净。表面干燥后沿结构缝两侧均匀涂刷SR底胶，底胶晾干后，采用SR柔性材料在底胶上做SR找平层，最后粘贴SR防渗盖片。粘贴时沿缝一端向另一端依次挤压密实，排出空气。盖片搭接长度不小于10cm，盖片周边涂刷HK封边材料进行封边处理，并利用扁钢进行加固。为防止扁钢锈蚀，扁钢表面涂一层环氧基液。

5 防渗效果检查

通过以上措施对应不同情况、不同坝段分别进行处理后，实测坝体内渗水总量约为50m3/h（含坝体排水孔施工弃水），较处理前渗水量340m3/h减小290m3/h，处理效果达到预期目标。

6 结语

渗漏对坝体的危害性比较大，不仅会使混凝土产生溶蚀破坏，同时还会引起并加速其他病害的产生和发展，直接影响坝体运行安全。渗漏危害性的大小决定着修补处理的必要性。因此，对于具体工程要分析查明渗漏原因，分析评价渗漏的危害性，进行修补处理方案的比较，选用合适的修补处理方案进行渗漏的修补处理，把危害尽可能地降低到最小。陕西水利

[1]水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（DL/T5148-2001）［S］.

[2]水工建筑物化学灌浆施工规范（DL/T5406-2010）［S］.

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