大坝坝体排水槽化学灌浆施工技术

武基民

（中国水利水电第八工程局有限公司　　长沙市　410004）

大坝坝体排水槽化学灌浆施工技术

武基民

（中国水利水电第八工程局有限公司长沙市410004）

马来西亚沐若工程大坝为碾压混凝土重力坝，相邻坝段横缝间上游面两道铜止水之间设有排水槽，坝体上升主要采用多坝段通仓斜层碾压连续浇筑，施工过程中部分铜止水周边存在绕渗，为减少库区水流入排水槽，要求对横缝排水槽进行回填灌浆处理。如何采用合适的灌浆材料并将排水槽封堵好，是本工程在施工过程中必须研究的课题。文章在大量检查及试验前提下对排水槽灌浆进行研究探讨。

马来西亚大坝排水槽化学灌浆

1 概　述

沐若水电站工程拦水建筑物为碾压混凝土重力坝，相邻坝段横缝间上游面两道铜止水之间设有排水槽，施工过程中组织对大坝500m高程以下排水槽进行了压水检查，经过检查部分排水槽压水有流量，分析部分铜止水周边存在绕渗，为减少库区水流入排水槽，要求对横缝排水槽进行回填灌浆处理。

根据多次专题会会议要求，项目部先后做了化学灌浆材料调查和选取、化学灌浆浆液配比试验、现场排水槽钻孔疏通试验、现场化学灌浆试验等。根据现场施工和试验的各项数据和各次专题会会议精神，制定了本施工技术以用于大坝蓄水前坝体排水槽化学灌浆。

2 化学材料

经市场调查以及类似工程经验，会议探讨决定选择由杭州国电大坝安全工程有限公司生产的光电牌水溶性聚氨酯化学灌浆材料，主要采用LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料对排水槽进行灌浆回填，同时购买部分HW水溶性聚氨酯化学灌浆材料对有渗水的部位进行灌浆。

2.1LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料

LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料是一种快速高效的渗水堵漏材料，对于各类工程中出现的大量涌水、漏水及活动缝防渗处理有独特的止水效果，已在国内大量的工程中得到成功应用。

2.1.1特点

具有良好的亲水性能，水既是稀释剂，又是固化剂，浆液遇水后先分散乳化，进而凝胶固结；可在潮湿或者涌水情况下进行灌浆，对水质适应性强，在海水和pH为（3～13）的水中均能固化；经急性毒性试验检测，属实际无毒类；施工工艺简便，浆液无需繁杂配置；固结体为弹性体，并且可遇水膨胀，具有弹性止水和以水止水的双重功能，适应于变形裂缝的防水处理；可与HW水溶性聚氨酯化学灌浆材料以任何比例混合使用，以配置不同强度和不同膨胀倍数的材料。

2.1.2主要性能指标

LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料主要性能指标见表1。

2.2HW水溶性聚氨酯化学灌浆材料主要性能

HW水溶性聚氨酯化学灌浆材料是一种快速高效的防渗堵漏补强加固材料，对各类裂缝的渗漏处理及基础的补强加固具有明显的效果，已在国内大量的工程中得到成功应用。

2.2.1特点

具有良好的亲水性能，对潮湿混凝土基面有良好的粘结性；浆液粘度低，可灌性好，可在潮湿或者涌水情况下进行灌浆，对水质适应性强，在海水和pH为（3～13）的水中均能固化；固结体经急性毒性试验检测，属实际无毒类；施工工艺简便，浆液无需繁杂配置；固结体有较高的力学性能，适应于混凝土或基础的补强加固处理；可与LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料以任何比例混合使用，以配置不同强度和不同膨胀倍数的材料。

表1　LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料性能指标

2.2.2主要性能指标

HW水溶性聚氨酯化学灌浆材料主要性能指标详见表2。

表2　HW水溶性聚氨酯化学灌浆材料性能指标

3 浆液配比试验

根据HW、LW两种水溶性聚氨酯化学灌浆材料的性能和大坝坝体排水槽的实际情况宜选择LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料进行灌注，大坝蓄水时候宜选用HW水溶性聚氨酯化学灌浆材料进行灌注。针对LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料做了以下配比试验（表3）。

表3　LW水溶性聚氨酯浆液配比试验

LW：水=100：2的配合比至90min开始硬化，120 min开始具有一定的强度。因此拟在比较干燥的横缝采用LW：水=100：3，在湿润的情况下采用LW：水= 100：2，而在动水的情况下采用纯LW进行回填。

对LW：水=100：2、LW：水=100：3、LW：水=100：4这三种配比遇水后24h膨胀率试验数据见表4。

表4　LW水溶性聚氨酯浆液配比试验

4 现场化学灌浆试验

（1）试验部位情况。

试验部位为基础廊道（430m高程）至455廊道12#～13#排水槽，排水槽理论容积为1000L。该排水槽上下通水均通畅，保持孔口压力为0.1MPa时，通水流量为（68～69）L/min，同时基础廊道内有渗水。

（2）试验程序。

试验程序：排水槽通水检查—→用高压风将排水槽吹干—→灌浆—→闭浆—→质量检查。

（3）试验施工。

①2013年4月28日，对该部位排水槽进行了通水检查。采用从基础廊道往455廊道通水，通水时排水槽下端口（基础廊道）压力为0.32MPa，7min后，排水槽上端口（455廊道）出现返水，将上端口封堵后保持0.32MPa的压力继续通水，此时进水流量为70L/min。

②4月29日，灌浆前施工人员用风将排水槽吹干。

③4月29日上午九点，灌浆正式开始。灌浆浆液配比为∶LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料：水按= 100∶2（质量比）。灌浆从排水槽下端口灌入（基础廊道），30min后，浆液从排水槽上端口返出，此时灌浆压力为0.32MPa，返浆后上端口立即进行封堵，随后提高灌浆压力至0.45MPa，继续进行灌浆直至排水槽不再吸浆，灌浆结束。本次试验纯灌注时间40 min，共注入浆液1275L。

（4）试验数据分析及试验效果。

基础廊道（430m高程）至455廊道12#～13#排水槽，排水槽理论容积为1000L，本次试验共注入浆液1275L大于排水槽的理论体积，而且灌浆时排水槽的上端口顺利返浆，说明排水槽被浆液充填饱满。灌浆试验完成48h后，对排水槽充填的灌浆材料进行现场取样，灌浆材料密实。对灌浆材料进行膨胀率检验，在水中浸泡24h后，浆液材料试验块体积由15mL膨胀为21.5mL，其膨胀率达43.3%。

5 排水槽化学灌浆施工

根据设计要求及会议精神，对前期各高程排水槽的压水资料做具体分析，并制定出相应的详细处理方案：

（1）化学灌浆材料。

根据化学灌浆浆液配比试验和现场试验情况，坝体排水槽化学灌浆使用LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料∶水按=100∶2（质量比）的配比浆液。根据现场实际情况，若排水槽内有水可调整浆液配比减少水的比重，也可选择纯LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料灌注，或先采用丙酮赶水再灌注LW浆液。

（2）化学灌浆施工程序。

化学灌浆施工程序为：资料准备—→用高压风将排水槽吹干—→灌浆前准备—→灌浆—→闭浆—→质量检查。

（3）资料准备。

在排水槽化学灌浆前，应仔细查看和分析该排水槽的压水资料，并计算排水槽的理论容积和灌浆压力等，对有特殊情况的排水槽应采取专项灌浆方案。

（4）用高压风将排水槽吹干。

为保证浆液的扩散范围，应采用高压风将排水孔吹干，根据排水槽的高度和部位确定排水的通风时间，但每条排水槽的通风时间不应少于1h。通风结束后应立即进行化学灌浆，其间隔时间不应超过30min，以防止积水回流影响灌浆效果，若间隔时间超过30min，应重新进行通风。

（5）灌浆前准备。

灌浆前应准备充足的灌浆材料，确保灌浆连续进行。化学灌浆应做好管路连接防止化学灌浆浆液泄露，开始灌浆前宜提前配置一定浆液以保证前期灌浆浆液用量。

（6）化学灌浆。

①排水槽上、下连通时，化学灌浆压力以排水槽上端口压力达到0.2MPa为控制标准。

②排水槽上、下不连通时，从上端口灌浆压力按孔口压力0.2MPa控制。

③排水槽上、下不连通时，从下端口灌浆压力按（0.2MPa+排水槽高度×0.01MPa）进行控制。

④根据化学灌浆实际情况可以适当提高灌浆压力，但提高灌浆压力应得到建设部和设计相关人员的许可。

⑤应保证化学灌浆前20min的进浆流量，以确保排水槽被化学浆液快速充填饱满。

⑥排水槽上端口返浆后应及时进行封堵，防止化学浆液外漏过多，同时保证灌浆顺利升压。

⑦当灌浆压力达到规定值后，继续灌注浆液无流量后即可结束灌浆。

⑧灌浆结束后，应对排水槽进行闭浆，闭浆时间不得小于24h。

6 特殊情况处理

（1）根据压水资料排水槽上下层串通时，化学灌浆管路采用三通连接对排水槽的上下层同时进行灌注，灌浆压力应根据上下层排水槽的总贯通高度进行计算。

（2）当灌浆量总量超过理论容积1.5倍以上，且流量较大，短时间无法结束时，可根据实际情况调整浆液配比，以保证化学灌浆能顺利结束。

7 质量检查

（1）化学灌浆完成48h后，可通过对排水槽上、下端口的灌浆浆液充填情况进行查看以判断排水槽是否充填饱满以及充填材料的密实度等。

（2）根据排水槽和廊道的相对位置，对有条件的排水槽可以采取钻孔取芯的方式进行质量检查。

8 安全文明施工保障措施

（1）参与化学灌浆施工的人员均应发放和佩戴防毒口罩和防护眼镜。

（2）化学灌浆施工区域应做好通风保障，灌浆材料应堆放整齐，不得堵塞施工通道。

（3）化学灌浆前应对相关人员做好安全和技术交底工作，确保每个员工熟练掌握技术要求和安全注意事项等。

（4）化学浆液配备时应按要求进行，浆液搅拌和倾倒时应注意防止浆液溅射。

（5）化学灌浆的管路应连接牢固，对管路薄弱的连接处用采用二次绑扎防护，以防止管路脱离或浆液泄露。

（6）化学灌浆结束后，应立即对灌浆设备和灌浆管路进行清洗。

（7）化学灌浆材料应按要求存放在干燥、阴凉处，不应在阳光下暴晒和接触雨水等。

（8）对施工产生的废水和废渣应集中收集并按要求排放。

9 结　语

本工程通过采取上述措施，经灌后质量检查，排水槽填充密实，灌浆效果良好。后期大坝廊道的监测数据显示，渗水量远远小于设计要求。施工质量取得了一定的效果，可供大家探讨和借鉴。

武基民（1981-），男，安徽天长人，大学本科，工程师，主要从事水利水电工程土建施工技术质量管理工作，手机：18874289231。

（2016-06-28）