大坝横缝排水槽化学灌浆新工艺

徐新田

（三峡水力发电厂，湖北宜昌，443133）

大坝横缝排水槽化学灌浆新工艺

徐新田

（三峡水力发电厂，湖北宜昌，443133）

大坝横缝排水槽的设计为止水检查及处理提供了便利，但在排水槽大量漏水情况下，传统化学灌浆材料及工艺，例如采用水溶性弹性聚氨酯LW灌浆封堵，由于LW与水迅速反应，极易造成进浆管爆管。笔者提出一种创新的化灌工艺，以静水置换方式，有效控制进浆口和回浆口的压力与流量。首先灌注隔离剂，再灌注先导液，最后灌注主材LW与HW混合液，有效避免了LW与水过早接触反应，灌浆效果良好，具有推广价值。

大坝；排水槽；化学灌浆；新工艺

0 引言

大坝横缝漏水是水工建筑物常见缺陷。根据国内外有关资料介绍，常见处理方案有：斜穿缝面钻孔化灌方案、骑缝钻孔化学阻渗塞方案［1］、上游横缝水下灌浆、放空水库凿槽嵌缝止水法等。近年工程经验表明，打骑缝孔，采用水溶性聚氨酯化学灌浆，形成化学阻渗塞的防渗堵漏效果较好。

三峡大坝各坝段横缝上游坝面两道止水片间设有排水槽，具备灌浆条件。但水溶性弹性聚氨酯遇水反应速度极快，极易造成进浆管堵塞爆管。笔者提出一种创新的化灌工艺，以静水置换方式，有效控制进浆口和回浆口的压力与流量，首先灌注隔离剂，再灌注先导液，最后灌注主材LW与HW混合液，可有效避免水溶性弹性聚氨酯与水过早接触反应，灌浆效果良好，对类似工程具有推广价值。

1 工程概况

三峡大坝为混凝土重力坝，各坝段横缝上游坝面设两道紫铜止水片，间距为1.5 m，两道止水片间设有排水槽,排水槽在靠近上游坝面的各层排水廊道高程处，采用厚60 cm的混凝土隔断，将排水槽按高程分隔成几段，并设水平紫铜止水片。每段排水槽的顶、底埋设ϕ80 mm的钢管，与各相应高程廊道连通。大坝正常蓄水运行后，左厂坝段有1处横缝排水槽开始渗水，最大渗漏量约120 L/min，由于渗漏量较大，须修复止水功能。

2 渗漏原因分析

三峡大坝止水及排水槽结构见图1和图2。在左厂坝段排水槽出现漏水后，跟踪观察发现漏水量与上游库水位的变化呈明显的正相关性，与该处库水温的变化呈反相关的关系，即在每年2、3月份库水温达到最低时，渗水量达到峰值，在每年7、8月份库水温达到最高时，渗水量降至最低。在排水钢管出口安装闸阀及压力表观察，压力与库水位压力相同，且同步变化。横缝附近廊道内壁干燥，无渗漏现象。

分析认为：渗水来源于上游水库，横缝第一道止水可能失效，第二道紫铜止水片完好。止水片缺陷或混凝土局部不密实等可能是漏水原因。

图1 横缝止水布置Fig.1 Waterstop of transverse joint

图2 止水及排水槽布置Fig.2 Layout of waterstop and drainage channel

3 灌浆方案比选

3.1 类似工程经验

近年高坝洲水电站等工程经验表明，打骑缝孔，采用水溶性聚氨酯化学灌浆，形成化学阻渗塞，防渗堵漏效果较好。化学阻渗塞应具备四个主要性能：（1）具有膨胀性，保证阻渗塞塞紧塞牢；（2）能适应伸缩缝反复开合变形，具有一定的弹性和柔韧性；（3）能在水中快速凝固，不被渗流水冲蚀带走；（4）固结体的抗渗性能满足设计防渗要求［2］。

3.2 本工程建设期化灌经验

三峡大坝蓄水运行后，对渗漏量大于3 L/min的排水槽进行了化学灌浆封堵，采用弹性聚氨酯LW作为化灌材料，采用大流量灌浆泵，灌浆过程中添加缓凝剂和隔离剂（丙酮），减缓LW与水反应时间。渗漏量较小的排水槽灌浆过程均顺利、效果良好，但个别渗漏量较大的排水槽，由于LW遇水后反应速度极快，灌浆过程中进浆管曾堵塞，又进行了二次灌浆。

3.3 化灌技术方案

三峡大坝横缝两道止水片间设有排水槽，无沥青井，为止水检查与处理提供了便利。但在排水槽渗漏量较大时，LW遇水后反应速度极快，极易造成进浆管堵塞爆管。因此，采取措施避免水溶性聚氨酯LW与水过早接触是灌浆成败的关键。

本次化灌方案采用水溶性弹性聚氨酯为化学灌浆主材，以静水置换方式对渗漏区域的止水检查槽进行灌注充填，利用排水槽形成阻渗塞，以阻断库水渗漏通道，修复坝体止水系统防渗功能。灌浆过程中严格控制进回浆管口压力与流量，避免排水槽内产生紊流，添加隔离剂，避免水溶性聚氨酯LW与水过早接触。

4 化灌施工

4.1 关键技术及要求

（1）灌浆前在下层廊道（进浆管口）和上层廊道（回浆管口）安装截止阀、压力表和流量表。灌浆前检查灌浆设备应正常，通讯畅通，材料准备就绪，人员到位，并记录上游库水位，计算灌浆压力。

（2）首先灌注隔离剂（HK-WA-1），再灌注先导液（水溶性聚氨酯材料HW），最后灌注主材（水溶性弹性聚氨酯材料LW与HW混合液），避免LW与水过早接触反应，以浆赶水，主材中添加0.5%～1%缓凝剂。灌浆过程中确保下层廊道和上层廊道排水钢管口压力始终略大于库水压力，控制上层廊道排出流量为下层廊道灌浆流量的0.9倍，并同步变化，防止库水再进入止水检查槽造成紊流或水雾，并保持灌浆连续、压力稳定。

4.2 灌浆材料

主灌浆材料为水溶性弹性聚氨酯LW与HW混合液，缓凝剂为MSDS；隔离剂为HK-WA-1（蓝色），密度为1.10±0.05 g/cm3；先导液为纯聚氨酯HW，纯聚氨酯HW密度为1.10±0.05 g/cm3。

LW是一种快速高效的水溶性聚氨酯化学灌浆材料［3］。HW是一种水溶性聚氨酯化学灌浆材料，与LW化学灌浆材料形成系列产品，两者可以任意比例互溶。

4.3 灌浆设备

化学灌浆泵采用压力平稳、操作灵活、流量、压力可控的智能化灌泵2台，最大流量为100 L/min，放置于左厂坝段下层廊道。

流量计采用2套口径15 mm的GHLD系列电磁流量计，电磁流量计流量精度为16.6 L/min，累计灌入量精度为100 L，在下层廊道进浆口及上层廊道排水口各安装1个。

采用量程为1MPa的压力表，精度为0.1MPa，在下层廊道进浆口及上层廊道排水口各安装1个。

4.4 灌浆流程

（1）在渗漏点所在止水分区上下联通管口埋设孔口管，底部作为进浆口，安装截止阀和压力表；顶部作为回浆口，安装截止阀、压力表和流量表。

（2）首先关闭底部进浆管，联接灌浆泵，待顶部回浆管自然出水后关闭回浆管，观测压力表变化，至压力稳定后记录上下管口压力值。

（3）打开底部进浆管，以高于管内水压0.05 MPa的压力值开始进浆，并缓慢提升压力和阀门开度，直至进浆速度达到40 L/min后保持稳定。

（4）进浆管开启后，顶部回浆管亦紧随开启，并在灌浆过程中始终将回浆管排出流量按底部进浆流量的0.9倍同步控制，同时保持内部压力值不低于灌浆前测量值。

（5）回浆管在排出积水过程中保持进出流量稳定，隔离剂排出后缓慢降低进排浆速度，继续排出先导液和泡沫，至主材原浆流出后关闭回浆管。

（6）顶部回浆管关闭，主材灌入量达到理论容积（1 400 L）1.2倍，即可停止灌浆，关闭进浆管开始闭浆。

4.5 封孔

闭浆48 h后，拆除所有孔口装置，扫孔80 cm，采用环氧砂浆填平捣实。

4.6 灌浆成果分析

本次化学灌浆历时50 min，下层廊道管路共灌注2 300 L液体，其中隔离剂500 L、先导液200 L、纯灌浆量1 600 L；上层廊道管口共排出液体2 000 L，其中隔离剂400 L，排出纯浆液约200 L（与先导液灌入量相等）。分析认为：先导液已全部排出，止水检查槽内全部为灌浆主液。

灌浆过程中，严格按照设计要求控制施工工艺，设备仪器运行正常，无中断等意外现象发生。回浆管排出浓浆，且灌浆量为1 600 L，大于理论管容（1 400 L），灌浆效果良好。

5 结论与建议

本次大坝横缝止水检查槽化学灌浆吸取了类似工程经验，利用排水槽形成阻渗塞，创新了化学灌浆工艺，采用静水置换方式，顶水灌浆，首先灌注隔离剂，再灌注先导液，再灌注主液，避免了LW与水过早接触发生反应，堵塞进浆管。灌浆实践证明，化学灌浆新工艺可行，灌浆过程流程顺利，取得了较好的灌浆效果，对类似工程具有推广价值。

[1]袁世茂,高玉桓,周伟.膨胀浆塞法大坝横缝堵漏技术[J].中国建筑防水,1998(zg):4-6.

[2]张桂初,吴良洲.高坝洲水电站大坝横缝漏水的处理[J].水力发电,2002(3):63-64.

[3]陆志华.大朝山水电站9～10号坝段横缝漏水化学灌浆处理[J].大坝与安全,2012(1):68-71.

New technology of chemical grouting for drainage channel of dam transverse joint

XU Xintian

Three Gorges Hydropower Plant

Drainage channel of dam transverse joint is designed for facilitating the waterstop inspection and processing,but in the case of massive leakage from drainage channels,materials and procedure of traditional chemical grouting,such as the use of water-soluble elastic polyurethane LW in grouting and plugging,can easily cause the feeding pipe burst due to its rapid reaction with water.In this paper,an in⁃novated chemical grouting process based on hydrostatic displacement mode is proposed,which can effec⁃tively control the pressure and flow at the inlet and outlet.The grouting process is carried out in the or⁃der of isolating agent,guiding fluid and finally the main material——mixture of LW and HW,which can effectively avoid the premature contact of LW and water,and achieve good grouting result.

dam;drainage channel;chemical grouting;new technology

TV543

：B

：1671-1092（2017）04-0057-03

2016-09-24

徐新田（1978-），男，湖北武汉人，高级工程师，从事水电站水工建筑物维护与检修工作。

作者邮箱：330571581@qq.com