三峡左岸电站厂房砼缺陷修补技术

谈海斌

【摘要】本文论述了三峡左岸电站厂房砼缺陷的类型、成因、修补方法及修补后的效果检查，可为以后水工砼缺陷修补提供有益借鉴。

【關键词】三峡；左厂砼；缺陷修补

1概述

三峡工程位于湖北宜昌三斗坪镇，距宜昌市40km。工程由大坝、双线五级永久船闸、左右岸坝后式电站厂房及右岸地下电站厂房等组成，总装机32台，单机容量70万千瓦，总装机容量2240万千瓦。其中左岸电站装机14台，由ALSOM和VGS两个厂家提供，由主厂房，上、下游副厂房，安装间组成，包括14个主机段，三个安装间，厂房总长643.7m；砼方量约150万m3，施工历时六年。

下游围堰破堰进水前，以中国水利水电第八工程局为责任方的三七八联营总公司对左岸厂房进行了全面检查，发现砼存在不少缺陷，主要有：砼表面缺陷，砼裂缝，▽24抽排灌浆廊道局部渗水，结构缝渗水等。本着对三峡工程高度负责的态度，三七八联营总公司根据砼缺陷的类型和特点，逐项进行处理，确保不留质量隐患。

2砼表面缺陷

2.1类型

表面蜂窝、麻面、气泡、错台、挂帘、外露钢筋头和管件头等。

2.2原因分析

质量标准的提高，使标书中规定的原合格产品成为缺陷产品；砼配合比中，引气剂掺量过多；浇筑过程中砼欠振；模板底口与老砼面没贴紧。

2.3分区标准

按照三峡工程主体建筑运行条件和功能，将砼表面缺陷分为：A类为过流面，B类为非过流面。A类又分为A—1、A—2区，B类分为B-1、B-2、B-3区。

A-1区：高速水流作用，运行要求高，日后检修困难的部位。左厂为安Ⅱ、安Ⅲ排砂孔（包括门槽▽62m高程以下）。

A-2区：长期运行在水下主要受低速流水作用。左厂1#～14#机组厂房尾水管（包括门槽▽62m高程以下）。

B-1区：左厂无B-1区。

B-2：有外观要求的永久暴露面。左厂主厂房内墙面▽67m高程以上部位（包括风罩），上游副厂房▽82高程以上外墙砼结构面，门槽▽62m高程以上。

B-3区：无外观要求的永久暴露面和隐蔽面。左厂上下游副厂房内表面。

2.4处理措施

（1）表面蜂窝、麻面、气泡

A-1区：缺陷深度<5mm，只作打磨处理，磨除厚度不小于5mm；磨平后表面涂一层环氧基液；缺陷深度>5mm，凿成平面形状是四边形或多边形，内角为72°～250°；麻面砼凿除以最深部位的凿除厚度不小于5mm，平面边缘成直角，顶角90°～100°。修补材料：顶平面侧面用环氧砂浆或丙乳浆；底面用预缩砂浆或环氧砂浆、日照部位选用丙乳砂浆。

A-2、B-2区：缺陷深度<10mm，对A-2区打磨或凿后用环氧砂浆修补；对B-2区打磨或凿后用丙乳砂浆修补。缺陷深度>10mm，对B-2区打磨或凿后用丙乳砂浆修补，凿除深度不小于25mm；对A-2区则凿至密实砼面，填环氧砂浆或丙乳砂浆。

B-3区：缺陷深度<10mm，不作处理。缺陷深度≥10mm，且≤25mm，凿至密实砼面，用环氧砂浆或丙乳砂浆修补。缺陷深度≥25mm，周边用砂轮机切割成规则形状，凿至密实砼面，预缩砂浆修补。

（2）错台、挂帘

A-1区：采用凿除及砂轮打磨，与周边砼保持平顺相接，顺水流方向坡度≤1：30，垂直水流方向坡度≤1：10。

A-2区：采用凿除及砂轮打磨，与周边砼保持平顺，顺接坡度≤1：10。

B-2、B-3区：采用凿除及砂轮打磨，与周边砼保持平顺，满足外观要求，坡度可放宽至1：1。B-3区中<5mm的错台和预制廊道的错台可不作处理。

（3）外露钢筋头、管件头

A-1区：将外露钢筋头、管件头用砂轮机沿砼面切割掉，用砂轮切割成规则的周边，凿深25mm后割除露出的头子，将孔内的残渣清除并清洗干净，填预缩砂浆夯实抹平。

A-2区：将外露钢筋头、管件头用砂轮机沿砼面切除，并磨至砼面1～2mm，清洗干净用风管吹干后，用环氧胶泥抹平。

B-2、B-3区：将外露钢筋头、管件头用砂轮机沿砼面切除并与周边砼磨平，用防锈材料涂刷2～3遍。

2.5处理程序

先对砼表面缺陷进行检查、分区分类素描，呈报素描资料给监理，经批准后，开始处理。缺陷处理完成后，经过一定时间养护，会同监理、设计、业主进行联合验收。对合格的部位，签字认定，不合格的部位重新处理。

3裂缝

3.1裂缝检查

2002年下游围堰破堰进水前，对砼表面进行集中检查，发现1#～14#机裂缝共315条，主要分布在尾水管、▽24廊道、▽44廊道、下游副厂房内。产状多为龟裂状或平行状。

3.2分类标准

（1）通用标准

按缝宽、缝深、缝长分成四类。

Ⅰ类：缝宽δ<0.2mm、缝深h≤30cm，性状表现为龟裂或呈细微规则性。对结构应力、耐久性和安全运行基本无影响。

Ⅱ类：缝宽0.2mm≤δ<0.3mm、缝深30cm

Ⅲ类：缝宽0.3mm≤δ≤0.5mm、缝深100cm5m，或平面大于、等于三分之一坝块长度，侧面大于1～2个浇筑层厚度，呈规则状。对结构应力、耐久性、稳定、安全性有较大影响。

Ⅳ类：δ>0.5mm，缝深h>500cm，侧（立）面长度L>500cm。对结构应力、耐久性、安全系数降到临界值或其下。

（2）厂房裂缝分类标准

由于裂缝宽度较细，缝宽大多在0.1～0.2mm之间，个别有渗水现象，但基本属Ⅰ、Ⅱ类裂缝。根据表面渗水情况，将厂房裂缝分成A、B、C三类。

A类：表面干燥的裂缝。B类：表面潮湿的裂缝。C类：有少量渗水的裂缝或者B类在钻孔以后有渗水现象的裂缝。

3.3裂缝成因分析

（1） 砼骨料采用花岗岩人工砂石料，花岗岩人工砂石料干缩性大，易产生干缩裂缝。

（2） 由于三峡气侯多变，气温骤降难易掌握，导致部分砼保温措施不善，产生温度裂缝。

（3） 尾水管过流面50cm为350#抗冲耐磨砼，50cm以下为250#砼，存在层间温差，产生温度裂缝。

（4） 结构分层上存在80cm错缝，由于砼收缩易在80cm错缝处形成裂缝。

3.4处理措施与灌漿工艺

（1）处理方案

A类：沿裂缝表面凿成下口5×5cm的矩形槽，冲洗干净，用风管吹干，填筑预缩砂浆。

B类：已开槽的裂缝打骑缝孔，孔径φ25，孔距30cm，孔深15～20cm，呈梅花型布置，用堵水宝埋设灌浆嘴进行化学灌浆；尚未开槽的直接在裂缝表面贴灌浆嘴进行化学灌浆处理，灌浆压力0.15～0.3Mpa，灌浆材料LPL。

C类：除按B类方式处理外，距裂缝30cm补打孔径为φ25的斜孔灌浆，倾角60°，孔深70cm，孔距30cm，灌浆压力0.3～0.5Mpa，灌浆材料LPL。

灌后处理：采用普通灌浆嘴的，灌后待化学浆液固化，割除灌浆嘴，用砂轮机磨平，清洗干净，烘干，表面刮环氧胶泥；采用卡塞嘴的，灌后取下卡塞，将卡塞留下的孔洞清洗干净，吹干，用预缩砂浆回填实密实。

（2）灌浆工艺

钻孔→清缝→埋管→嵌缝→灌浆→封孔→检查。

3.5处理程序

对裂缝进行检查，分类编号，绘制素描资料，将素描资料呈报给监理。经监理批准后，开始灌浆。灌浆完毕，与监理、设计、业主进行联合检查。经检查裂缝不张开、表面不潮湿、不渗水的为合格，否则为不合格，返工重灌处理，直至合格为止。

3.6灌后检查与效果分析

（1）表面检查

2002年4月，所有裂缝化学灌浆处理完毕。经过表面检查，1#、4#、7#机少数几条裂缝有返潮和渗水现象，其它裂缝表面均表现干燥。返潮和渗水裂缝经过五次反复灌浆后，返潮和渗水现象消失。

（2）钻孔压水抽样检查

为进一步查明裂缝灌浆处理效果，2002年5月对1#、4#、6#机的裂缝进行随机钻孔检查，孔径φ110，孔深200cm。从钻孔取芯反映：砼密实，局部点有气孔存在；裂缝及气孔有良好充填，且与化灌充填物胶结良好。此后，对上述检查孔分别进行了压水检查，透水率均为0Lu，情况良好。

（3）化学灌浆效果分析

通过化灌后的表面检查、钻孔取芯及压水检查等表明，化灌浆液充填密实、胶结牢固、扩散良好，能起到封闭裂缝、防止结构钢筋锈蚀等作用，提高了砼的整体性和耐久性。裂缝处理结果，满足设计要求和工程安全运行要求。

4▽24廊道渗水

4.1局部渗水检查

2000年9月对▽24抽排廊道检查发现，廊道预制模板接缝处，吊装孔及机组段分缝处等部位均出现不同程度的渗、漏水现象，安Ⅱ斜坡廊道出水点呈线状涌水，有的伴有游离钙逸出。现场统计渗水点共有42处。凿开廊道内渗水点，发现拱肩部位钢筋存在骨料架空、局部少浆现象；安Ⅱ廊道与通向▽44廊道斜坡拐角处下部砼有明显地下水渗出，各机组永久缝处有比较明显的渗水现象。

4.2原因分析

（1） 根据当时施工日志及相关资料表明，基础岩体倾向上游的倾角裂隙发育，基坑开挖后下游边坡基岩地下水位较高，地下水顺裂隙和边坡基岩面不断向外涌出，渗水部位多，渗水严重。在砼浇筑前虽然采用了引、排、堵相结合的措施；但由于渗水部位多，不能从根本上解决排水问题，加之该部位砼浇筑时为夏季多雨时段，在砼浇筑过程及新浇砼尚未初凝时，地下渗水、地表水堵排不及时使水泥砂浆流失，出现砼面局部无砂浆而形成渗漏通道。

（2） 从▽24灌浆廊道结构看，廊道顶距尾水管底板最薄处1.7m，下游侧砼最小厚度3m。廊道砼渗径较短，在水压力作用下，极易出现渗水现象。

（3） 扩散段底有二层纵横交错间距20cm、φ32的钢筋网，廊道顶部也有有二层纵横交错间距20cm，φ28的钢筋网，实际在廊道顶部有4层钢筋网。三级配砼入仓只能倒在上层钢筋网上，用振捣棒将砼卸到仓内，骨料分离较严重。虽然在浇筑中强调注意加强振捣，但仍有局部不密实情况，形成渗水通道。

（4） ▽24灌浆抽排廊道采用了板厚15cm、宽98cm、跨度270cm的预制钢筋砼拱模，并在接缝处预留2cm作为调节缝的施工方案。施工中，预制拱模接缝处堵漏不彻底，砼浇筑中，接缝处有砼局部漏浆、骨料架空现象，也是形成渗水通道的主要原因。

（5） 廊道结构缝铜止水周边砼振捣不密实，使部分铜止水失效造成结构缝渗水。

4.3处理措施

（1） 在各机组尾水管底板桩号20+169.7与20+171.0处布置两排风钻灌浆孔，交错布置。孔距234cm，排距130cm，上游孔深入基岩100cm，下游孔打至▽21.7。上游孔灌浆压力0.2～0.25Mpa，下游孔灌浆压力0.3～0.4Mpa。

（2） 在▽24廊道内下游壁▽25.5（即预制拱吊孔处）处间距3m布置孔深为2m的水平风钻灌浆孔。渗漏点处孔距加密为1～1.5m；同时在距永久结构缝渗水点70cm处布置灌浆孔，并沿拱圈加密。

（3） 对▽24抽排灌浆廊道局部渗漏点较多的机组，在尾水门槽底坎二期砼内增设一排φ56灌浆孔，间距210cm，进行灌浆处理。（1）～（3）均采用水灰比1：1、0.8：1、0.5：1三个比级的水泥浆进行灌浆。

（4） 安Ⅱ段排水及交通廊道（▽24～▽44）顶板Ⅱ区与Ⅲ区错缝处渗水，间距1m沿缝两侧交错布置1.5m深斜孔，倾度60°，孔径φ56。斜孔避开施工缝止水，穿过缝面10cm，浆材采用环氧基液，灌浆压力0.3Mpa。

（5） 在机组段分缝渗水处沿廊道机组缝打孔径φ56骑缝孔，孔深30cm，孔距90～100cm，在机组缝两侧打φ56斜孔，孔距100cm，孔深88cm，倾角61.93°。采用LW—Ⅱ水溶性弹性聚氨酯进行灌浆，骑缝孔压力0.3～0.5Mpa，斜孔压力0.6～0.8Mpa。灌浆完毕，沿机组缝全长凿宽6cm、深3cm的V形槽，将槽清洗干净，用环氧砂浆封闭V形槽。

4.4处理结果检查

（1） 表面检查：2002年4月底进行化学灌浆效果表面检查，整个廊道周圈表面干燥，无潮湿现象。

（2） 钻孔取芯抽样检查：为查明渗漏处理效果，对1#～6#机▽24抽排灌浆廊道进行抽样钻孔取芯检查，孔深2～3m，孔径91～110mm，位置选在左侧分缝18m处；钻孔反映砼芯样完整，采取率均在95%以上；砼密实，局部有气孔存在，但浆料与气孔充填密实。

（3） 压水检查：此后在原取芯孔处进行压水检查，压力0.6Mpa。压水检查结果反映，水平检查孔透水率均为0Lu，情况良好；机组分缝处检查孔30min总注入量在5～460mL之间，远小于6L的合格標准。

5结构缝渗水

5.1检查情况

（1） 渗漏表面检查：下游基坑于2002年6月24日充水后，对各层廊道、下游副厂房等部位的渗漏情况进行了全面检查。经检查，发现除2/3#～4/5#机、9/10#机、13/14#机5条结构缝外，其余结构缝在▽44廊道和下游副厂房的结构缝部位均有不同程度的渗漏现象。

（2） 钻孔压水抽样检查：为进一步查明渗水情况，2002年7月对安Ⅲ～7#机组缝、7～8#机组缝、8～9#机组缝进行钻孔压水检查。位置选在▽82尾水平台、Ⅲ区两道铜止水之间，骑缝布置；孔径76mm，孔深40m；进水压力≤0.5Mpa；水中掺入高锰酸钾。Ⅲ～7#机组缝、8～9#机组缝压水过程中，均能起压，最大压力0.5Mpa，通畅性不好，渗漏量较小，下游副厂房高程各层、▽44廊道及蜗壳二期砼面等能进行观测的部位均未发现高锰酸钾溶液；7～8#机组缝压水过程中，不起压，通畅性好，渗漏量大，下游副厂房高程▽61.24层、▽55.48层、▽49.72层及▽44廊道从上至下依次出现高锰酸钾溶液。

5.2原因分析

（1） 结构缝止水处钢筋密集，且采用三级配砼，浇筑中骨料有分离现象，砼振捣困难，个别部位砼有轻微架空现象，从而形成渗漏通道。

（2） 由于钢筋密集，老砼面上砂浆难于铺设均匀，也是形成渗漏原因之一。

（3） 浇筑过程中，止水没保护好，个别止水受损后，没有及时修复而直接形成渗漏通道。

（4） 下游副厂房隔水墙厚度小，只有2m厚，承受的水头高，易形成渗漏通道。

5.3处理措施

（1）处理原则

堵排结合，以堵为主，以排为辅。即在下游副厂房内部采取嵌缝灌浆、▽82尾水平台钻孔灌浆止漏以及在▽44廊道内预埋排水管排水相结合的原则。

（2）下游副厂房内部嵌缝灌浆处理措施

先在结构缝▽49.72、▽55.48、▽61.24部位，沿结构缝面凿成5×8cm（宽×深）的槽，然后埋设Φ25的钢管，间距20cm，缝面引管孔深28cm。打垂直锁缝孔锁孔，全孔骑缝Φ91钻进，安装进回路管各一个，孔深为2.6～6m。灌浆材料采用LW-Ⅱ型水溶性聚胺脂化学材料，用40L/min型无级变速齿轮泵灌注。灌浆次序先下游侧、后上游侧，先锁孔、后缝面，自低向高多点同时开灌，待全部串通孔均返原浆后封闭，屏浆20min。

（3）▽82尾水平台钻孔灌浆止漏处理措施

采用重探GQ-60型地质钻机，骑缝打孔。孔径130～150，孔深60m，打孔垂直偏差不大于1‰，造孔结束后进行终孔验收。验收合格后，用排水量为50L/min，扬程65m的水泵排除孔内积水，再进行灌浆。灌浆时，先用丙酮赶水，后连续灌注LW-Ⅱ水溶性聚氨酯。灌浆采用拔管灌注法：用2根Φ32PVC硬质塑料管作为注浆管，管口插入孔内距孔底0.2～0.5m处，灌浆压力0.2～0.6MPa；灌浆过程中，随浆面升高向上提管，同时保持注浆管口处于浆面以下，直到全孔充满，孔口返出原浆为止。封孔前，注浆管拔出后，及时采用木制塞封口加压（P=0.35MPa），待灌浆材料完全固化后对孔口深40～50cm的范围清孔，再使用R28300#一级配细石砼填实收光。

（4）▽44廊道渗水引排处理措施

先沿廊道结构缝骑缝凿成5×8cm（宽×深）的槽，然后在槽底骑缝布置深间距50cm，深30cm，φ20的排水孔，用φ30PVC半圆管骑缝扣住槽底，在槽内嵌填预缩砂浆，压实抹光，用膨胀螺栓固定不锈钢板密封缝面。

5.4处理结果检查

（1）孔号对比检查

7/8#、8/9#、11/12#三条结构缝渗水处理采用双孔布置，1、2#孔相距1m，可把后施工的2#孔当成1#孔的检查孔。2#孔施工与1#孔对比情况：2#孔取芯样中发现有LW-2材料胶体挤在缝中，发泡较密实；2#孔内有水渗出，但经抽水试验证明水量比1#孔明显减小；2#孔施灌前赶水丙酮用量比1#孔也明显减小；2#孔单孔吸浆量比1#孔相对减少。可以认为，利用上述工艺，灌浆施工质量良好，能起到堵漏作用，说明该处理方法是可行的。

（2）表面检查

2003年6月结构缝渗漏水处理完毕，对渗漏处理工作进行了全面表面检查工作，从下游副厂房▽49.72、▽55.48、▽61.24的三层看外观，结构缝表面干燥，说明嵌缝效果良好。

（3）▽44廊道渗流量检查

结构缝渗水处理完毕，对▽44廊道进行渗水测试，渗漏量最大的是8/9#机组上游▽44廊道结构缝处，为1.3L/min，最小是安Ⅲ/7#机组下游44m廊道结构缝处，为0.015～0.02L/min，缝面最大总渗漏量均远小于4.8L/min的合格标准。从测试结果可以看出，结构缝渗水绝大部分已经封堵住，但仍有少量渗水，流经▽44廊道增设的排水系统排出。可以说明堵排系统联合运用结构缝渗水处理效果良好。

6结语

经过约三年时间，左岸厂房砼缺陷已修补完毕，为三峡工程如期发电创造了有利条件。各项砼缺陷处理经过电站运行证明都能满足工程安全运行和设计要求，是一个真正不留隐患的放心工程。但是通过缺陷处理过程来看，付出的代价是昂贵的。在今后的工作中，应不断提高现场操作人员的业务水平和工作责任心；采取符合水利水电工程施工特点的新工艺、新方法，不断优化施工方案；切实做好砼温控工作，搞好地质缺陷处理工作，尤其是地下水渗漏问题；切实加强施工过程的质量控制，不断完质量管理体系。