CW系化学灌浆材料与技术及其在水库大坝除险加固中的应用

汪在芹，廖灵敏，李 珍，魏 涛

(1.长江科学院, 武汉 430010；2. 国家大坝安全工程技术研究中心, 武汉 430010；3.水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心, 武汉 430010)

1 研究背景

我国超过百米的大坝有200余座，居世界首位。水库大坝安全事关国计民生。大坝渗漏安全在水库大坝整体安全中占重要地位，大坝渗漏治理是水库大坝除险加固中一项非常重要的工作。尤其对于混凝土坝来说，其渗漏问题一直是水工建筑物不可忽视的安全隐患，根据渗漏起因的部位来分，主要包括以下两大类：

一是坝基渗漏问题。水利工程地基与基础断层破碎带和泥化夹层等不良地质体，对大坝坝基的抗滑稳定和长期渗透稳定提出严峻挑战，常常采用灌浆的方式加以处理，包括普通水泥灌浆、超细水泥(湿磨细水泥)灌浆以及化学灌浆，其区别在于所采用的材料不同，相应的灌浆工艺也有差异。对于透水率较大或渗透性较好的岩体，采用普通水泥或超细水泥灌浆处理即可解决。但是对于泥化夹层、破碎带、层间层内错动带、蚀变岩等低渗透性复杂岩体或对渗透性要求高的防渗帷幕则需要采用化学灌浆材料这一类真溶液进行灌注，或者结合水泥对大缺陷进行封堵再采用化学灌浆材料进行灌浆处理即水泥-化学复合灌浆技术。针对这些坝基低渗性不良地质体的多样性和复杂性，要实现有效防渗补强处理仍面临一些技术瓶颈：例如，有水、动水乃至高水头条件下传统化学灌浆材料固化性能有待提升，对低渗性不良地质体浸润渗透能力不足；高水头作用下化学灌浆扩散行为更加复杂，其扩散范围和效果缺乏精细控制技术等。国内早期仅有丹江口大坝在水头达100余米灌浆的成功案例，其坝基防渗帷幕局部区域存在透水率超标情况，帷幕补强主要采用了水泥和丙烯酸盐化学浆材复合灌浆的处理方法[1]，但针对200 m以上高水头下复杂岩体的水泥-化学复合灌浆研究较为罕见。

二是坝体渗漏问题。混凝土受内外温度变化、载荷等多方面因素的作用，易于产生裂缝，形成渗漏隐患。内部裂缝的存在会降低混凝土工程的强度和完整性，同时也可以导致钢筋的诱蚀从而缩短混凝土工程的使用寿命，必须进行灌浆处理，化学灌浆是处理混凝土内部裂缝尤其是深层微细裂隙的有效技术手段。目前仅靠现有补强或防渗堵漏化学浆材中的单一材料难以完全满足大坝混凝土深层裂缝渗漏的快速修复补强，特别针对应急抢险时的修复需求，材料的改进革新势在必行。而且，随着人们环保意识的增强，加之水利水电工程对环境影响的特殊性，对在工程中使用材料的环境安全性要求越来越高，化学浆材环保性有待进一步提升[2]。

针对上述技术难题，长江水利委员会长江科学院紧密围绕国家重大水利水电工程建设需求，多年来通过在材料、设备和工艺方面开展一系列科技创新与突破，研发了CW系列新型高性能化学灌浆材料，开发了配套灌浆设备系统和灌浆精细控制工艺，形成了水库大坝除险加固化学灌浆成套新技术，建立了国内化学灌浆材料行业标准体系，涵盖水泥、环氧树脂、丙烯酸盐、水玻璃等多种材料体系，并在向家坝、溪洛渡、南水北调中线丹江口大坝、埃塞俄比亚FAN、厄瓜多尔CCS等国内外100余个重点工程中成功应用。本文详细介绍了CW系列化学灌浆材料、配套灌浆设备和控制工艺的研发以及成套技术在水库大坝除险加固领域的典型应用情况。

2 CW系列化学灌浆材料研发

2.1 CW510系高强高浸润渗透性水下环氧树脂灌浆材料

环氧树脂是水工建筑物修补、加固中使用最多的化学灌浆材料，具有黏接力高、常温固化、固化后收缩小、强度高、耐热性和稳定性好等优点。针对大坝复杂不良地质体水头高、破坏梯度大、渗透系数低、微细裂缝密集、水泥浆液难以灌入等技术难点，用于其防渗补强加固灌浆的环氧树脂不仅需符合《地基与基础处理用环氧树脂灌浆材料》(JC/T 2379—2016)的技术要求，其材料设计还应满足以下原则：①浆液需具有良好可灌性、浸润能力和渗透性；②固化物具有较高力学强度，可抵抗水压等荷载作用；③固化物具有较高粘结性能，能抵抗高水头下挤出破坏作用；④材料环保性能优良。

针对混凝土深层微细裂缝的防渗补强需求，以环氧树脂作为裂缝灌浆材料，不仅需符合《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》(JC/T 1041—2007)中的各项技术要求，其材料设计还应满足良好可灌性、高固结强度以及在潮湿和有水条件下具有较好物理力学性能等原则[3]。通过对比JC/T 1041—2007和JC/T 2379—2016可以看出，对环氧树脂裂缝灌浆材料初始黏度和可操作性时间的技术要求相对要宽松一些，初始黏度<200 mPa·s，可操作性时间>30 min即可。但根据混凝土缺陷性状不同，建议仍需选择不同黏度的环氧树脂灌浆材料。例如，0.2 mm以下的裂缝宜选用低黏度(<30 mPa·s)的环氧树脂灌浆材料，0.2 mm以上的裂缝宜选用中等黏度(<200 mPa·s)的环氧树脂灌浆材料，以保证浆液能够灌满裂缝。

基于此，长江科学院通过分子结构调控手段和互穿网络技术，在环氧树脂主链上引入憎水性长脂肪链，构建聚氨酯与环氧树脂的互穿网络结构，并优选表面活性剂和偶联剂对环氧树脂浆液进行改性，设计了更为环保的活性稀释剂及固化剂体系取代有毒的糠醛-丙酮体系，由此研发出高强、高浸润渗透、高粘结、可操作时间大范围精确可调和环保性能优良的CW510系水下环氧树脂灌浆材料[4-5]。该材料的主要性能参数见表1，初始黏度低，在6～20 mPa·s范围内可调，可灌性良好；可操作时间长，在2～106 h范围内精确可控；表面张力为35 mN/m(1 h)，与岩体接触角低至0°，渗透性强，可用于潮湿、高水头等灌浆工况；抗压强度为60～80 MPa，湿粘结强度>3 MPa，与被灌体牢固结合且固化强度高，攻克了低渗性不良地质体和深层混凝土微细裂缝难以有效浸润渗透、有水环境下难以有效固结的技术难题。经中国建材检验认证集团股份有限公司检测，材料有害物质含量符合《建筑防水涂料中有害物质限量》(JC/T 1066—2008)规定的各项有害物质限量指标。经中国医学科学院检测，材料在急性经口毒性试验中的大鼠半数致死量LD50>5 000 mg/kg，实际无毒。

表1 CW510系水下环氧树脂灌浆材料主要性能参数Table 1 Main performance parameters of CW510 series underwater epoxy resin grouting materials

2.2 CW520系绿色丙烯酸盐灌浆材料

丙烯酸盐灌浆材料主要适用于坝基岩石裂隙的堵水防渗。我国于20世纪70年代开始开展丙烯酸盐灌浆材料的研究，长江科学院、中国科学院广州化学研究所、中国水利水电科学研究院等单位都陆续进行了相应的室内或现场试验工作。20世纪90年代，长江科学院研发出丙烯酸钙和丙烯酸镁混合盐灌浆材料作为丙凝灌浆材料的无毒替代品，并在三峡工程、万安水电站坝基防渗处理中成功应用，在此基础上通过持续改进，又合成了新型环保交联剂代替N，N-亚甲基双丙烯酰胺，由此研发了新一代的CW系绿色丙烯酸盐灌浆材料[6]，该材料主要性能参数见表2，其具有黏度低、可灌入细微裂隙、遇水膨胀、凝胶时间可控、抗挤出破坏比降高等特点，且材料实际无毒，符合环保要求。

表2 CW520系绿色丙烯酸盐灌浆材料主要性能参数Table 2 Main performance parameters of CW520 green acrylate grouting materials

2.3 CW530系膨胀可调聚氨酯灌浆材料

针对混凝土及岩体裂隙大流量堵水、小流量渗流止水密封及加固处理，长江科学院近年来通过亲水性、亲油性聚醚多元醇与异氰酸酯反应，研发了CW530系膨胀可调聚氨酯灌浆材料，其主要性能参数见表3，具有遇水交联迅速、渗透性强、凝胶体防腐性能好、与混凝土基体粘接强度高、不易燃，环保无毒等特点，尤其是固化后形成的凝胶体遇水后吸水，具有再膨胀效果，从而保证变形缝漏水情况下，体现出“膨胀自愈合”功能。将CW530系聚氨酯灌浆材料灌入混凝土渗水裂缝中，同时产生弹性止水和膨胀止水双重作用。通过材料膨胀率的调控，可获得抗渗能力和压缩强度较高的紧密固结体，从而起到良好的堵水和加固等作用。

表3 CW530系膨胀可调聚氨酯灌浆材料主要性能参数Table 3 Main performance parameters of CW530 series expansive adjustable polyurethane grouting materials

3 灌浆过程精细控制工艺与装备研究

3.1 配套灌浆设备系统

随着防渗补强加固化学灌浆材料的开发、应用和推广，作为化学灌浆的关键设备-化学灌浆泵也亟待提升，主要针对其密封性、泵体结构、控制方式、智能化模块化导等方面开展研究及改进。需要新的技术支撑：①压力稳定精控流量；②必须满足灌浆施工中的最大灌浆压力要求；③灌浆装备智能化，模块化要求高，必须性能稳定；④要求设备灵活，适应不同工况，施工迅速、效果明显、操作简单；⑤接触化灌浆材部件拆装清洗方便。

其中，化学灌浆设备的自动化、智能化引起工程界的重点关注。为了更有效地发挥浆材作用、提高灌浆效率，长江科学院在自主研发的步进电机驱动化学灌浆泵基础上[2]，持续更新升级，开发出压力、时间、流量三参数控制的CW系列高低压智能化学灌浆泵，具有自动精确计量、动态流量控制、压力稳定可调特点，低压低至0.5 MPa，高压可达12.0 MPa。同时，还研发了用于化学浆材快速、均匀混合的静态真空混合器，高压(最高达7 MPa)灌浆深孔阻塞器、集材料与设备于一体的化学灌浆一体化应急车等设备，构成了一套可实现除险加固灌浆过程自动化智能控制和快速响应的复合灌浆设备系统，提升了灌浆质量控制的自动化精细程度。

3.2 坝基不良地质体水泥化学复合灌浆精细控制技术

对于细微裂隙发育、可灌性较差的坝基复杂不良地质体，当普通水泥、湿磨细水泥乃至超细水泥灌浆法处理难以达到设计要求时，水泥-化学复合灌浆法成为一种良好的选择。长江科学院在三峡工程中就开始有意识地设计使用水泥-化学复合灌浆工艺，当时主要针对船闸F215和F1096等断层破碎带进行处理，以提高船闸基础整体性与力学强度，并改善其渗透稳定性[7]。目前该方法已是水库大坝基础断层破碎带、软弱和泥化夹层等不良地质体防渗补强加固的主要处理方法。先采用水泥灌浆封堵大裂隙通道，为化学灌浆提供一个相对封闭、完整的受灌区域，然后利用化学浆液良好的渗透性和浸润性，对微细裂隙和软弱岩体进行渗透固结，使地层形成一个密实、完整的受力体，从而达到加固和防渗的效果[8]。

根据复杂不良地质体的性状特点，水泥-化学复合灌浆可采用异孔复合方式，如大岗山水电站坝基辉绿岩高压水泥-化学复合灌浆试验，首先通过普通高压水泥灌浆形成良好的封闭区域，然后在区域内进行异孔高压化学灌浆，实现对辉绿岩微细裂隙的化学灌浆加固。而对于低透水性软弱夹层和破碎带的处理，大量采用了同孔水泥-化学复合灌浆技术，所用水泥浆材为湿磨细水泥浆，如三峡工程F215断层破碎带水泥-化学复合灌浆试验和后续F1096、F1050断层处理施工采用了湿磨细水泥“小孔径灌浆，孔口封闭，孔内循环，自上而下分段灌浆”技术进行同孔复合灌浆。

近10年来，随着我国水电开发建设逐步向西部地区深入，在建或已建的高坝大库多处于高山峡谷，地质条件愈加复杂，遭遇了层间层内错动带、挤压和挠曲核部破碎带等不良地质体，严重影响了岩体稳定性，尤其在高水头长期作用下，存在较大渗透破坏风险，使不良地质体物理力学性能进一步劣化，威胁大坝工程稳定性和安全运行。这些复杂岩体的处理一般在建设期无水头或低水头条件下实施，但由于工期紧等原因，部分不良地质体防渗补强往往会在蓄水后进行(静水头甚至达到200 m以上)。此前国内仅有丹江口大坝在水头达100余米灌浆的成功案例[9]，针对高水头下(200 m以上)复杂岩体的水泥化学复合灌浆未见报道。被灌岩体处在高水压力作用下，受岩体性状和动水压力等多重因素的耦合影响，施工难度随水头高度增加而增大，需针对被灌体性状、水头压力、动水情况及浆液特性进行系统研究，以确定高效适用的灌浆控制工艺和关键参数指标。

长江科学院紧密结合向家坝水电站、溪洛渡水电站以及广东多个抽水蓄能电站高水头下坝基不良地质体的防渗补强加固需求，开展了大量的室内模型模拟试验以及现场生产性试验，开发出适用于不同不良地质体性状和工况的配套灌浆精细控制工艺，实现了灌浆处理过程的实时动态控制，形成了200 m以上水头作用下复杂深部岩体防渗补强加固的系统解决方案。例如，针对向家坝坝基帷幕低渗性挤压破碎带和挠曲核部破碎带岩体特性，建立了“同孔复合、自上而下分段灌注、低压慢灌，缓慢逐级升压”的压力、注入率、灌浆时间三参数动态控制方法，形成了高水头下砂岩破碎带防渗补强工艺[10]。针对溪洛渡高水头下坝基帷幕玄武岩层间层内错动带裂隙嵌合紧密、高水头下抗渗能力差的特性，开展了室内可灌性试验，并通过不同水头和灌浆压力下浆液扩散分布的数值模拟，对不同工况进行了补充和验证，建立了“深孔同孔复合、逐级快速升压”的浆液黏度、固化时间、压力、灌浆量等多参数动态控制方法，形成了高水头下层间层内错动带防渗补强工艺[11-13]。针对广东清远抽水蓄能电站高压水工隧洞花岗岩蚀变带遇水崩解、应力变形大等特点和水道系统特殊性，提出了“异孔复合、环间分序、环内加密、低处往高处灌注、环内从底孔至孔顶灌注”的灌浆方式，建立了全孔一次性高压化学灌浆控制方法[14]，实现了高水头下花岗岩蚀变带精细化防渗补强。

3.3 全封闭分序灌浆封堵大坝横缝渗漏处理技术

混凝土坝体裂缝修复的化学灌浆方法适用于深层裂缝和贯穿裂缝的修补加固。对于稳定裂缝的灌浆可选用水泥浆材、环氧浆材、高强水溶性聚氨酯浆材等；活动缝的灌浆可选用弹性聚氨酯浆材等，裂缝渗漏灌浆的施工工艺一般可参考《水工建筑物化学灌浆施工规范》(DL/T 5406—2010)。

2017年，针对丹江口老坝溢流坝段边墩13#/14#坝段和24#/25#坝段横缝渗漏处理难题，长江科学院开展了大坝横缝渗漏处理新技术的研究。其横缝渗漏通道复杂隐蔽，难以准确定位，且漏量大，漏水的两条横缝上下游止水片均在局部高程存在止水缺陷，而且止水缺陷的形式可能是止水铜片破损，也可能是止水铜片周边混凝土浇筑不密实。考虑到汛期在丹江口大坝上进行大面积的施工不合相关防汛要求，同时高温季节也不适宜大坝横缝面的灌浆处理，鉴于此，按照“前堵后排”的原则，汛期横缝漏水处理主要包括沥青井封堵、骑横缝钻孔排水至高程131.0 m廊道、下游坝坡排水减压及渗压监测等。长江科学院在对比分析国内外类似重力坝横缝止水漏水处理先例的基础上，通过室内与现场试验分析论证，提出了新的渗漏应急处置方案，形成了大坝横缝漏水综合处理的成套新技术，取得了长效持久的止水效果[15]。具体如下：

(1)创新开发了大坝横缝沥青井渗漏快速封堵“环氧树脂封底-水溶性聚氨酯充填-油溶性聚氨酯挤密”三序灌浆新工艺。沥青井封堵灌浆分三序进行，如图1所示。其中，第一序为封底灌浆，采用自主研发的CW510系环氧树脂；第二序为无压填充灌浆；第三序为有压挤密灌浆，采用自主研发的CW530系聚氨酯。

图1 沥青井“封底-充填-挤密”三序灌浆新工艺Fig.1 A three-sequence grouting technology of“bottom sealing-filling-compaction” in asphalt well

(2)创建了横缝骑缝孔“止浆塞+阻渗塞”、两侧混凝土防渗和沥青井封堵的全封闭永久止水新体系。如图2所示，每条横缝设置1个止浆塞和3个阻渗塞。距离第一道止水上游35 cm和70 cm分别骑缝布置一个阻渗塞和一个止浆塞；利用两道止水与沥青井之间的2个168 mm的骑缝孔形成两个阻渗塞。第一道止水上游的止浆塞及阻渗塞孔底高程均为153 m，其中上游孔全段作止浆塞，下游孔(阻渗塞)下部2 m范围亦作止浆塞，高程155 m以上段作为阻渗塞的灌浆封堵区，通过第二道灌浆孔压力灌浆形成阻渗塞，封堵第一道止水破损及其上游不密实的结构混凝土。先实施上游侧止浆塞灌浆，再实施下游侧孔下部2 m止浆塞，最后灌浆形成阻渗塞；第一道骑缝止浆塞及第二道骑缝孔下部2 m的止浆塞浆材采用快速密封剂；阻渗塞灌浆封堵材料采用自主研发的CW530系聚氨酯。通过压力灌浆形成两道止水与沥青井之间的两个168 mm的骑缝阻渗塞，灌浆材料也为自主研发的CW530系聚氨酯。

图2 25#—31#坝段骑缝止浆及阻渗塞布置Fig.2 Arrangement of grouting plug and impermeableplug for cross joint in 25#-31# dam section

4 水库大坝除险加固中的典型工程应用

4.1 溪洛渡水电站玄武岩层间层内错动带防渗补强处理

溪洛渡大坝坝基岩体均为二叠系玄武岩，右岸395～341 m高程主要为P2β5、P2β4层致密状玄武岩和含斑玄武岩，其层间、层内错动带和节理裂隙较发育，尤其P2β5层中部的层内错动带集中发育，岩体较破碎透水性较强，易形成透水带。右岸347 m灌浆廊道(AGR1)基岩裸露段岩性为P2β4层底部含斑玄武岩，无卸荷岩体，缓倾角层内错动发育67条，岩体呈次块状结构，嵌合较紧密，节理裂隙较发育，延伸长2～5 m，裂面平直粗糙，轻度锈染，嵌合较紧密。溪洛渡水电站大坝导流底孔下闸蓄水发电后，随着库水位的上升，在AGR1、AGR2、ADR1灌浆平洞出现一定渗水现象，且集中渗水量较大，局部有射流喷水现象，蓄水后(水头高达240余米)帷幕检查孔涌水，单孔涌水量60 L/min，影响了坝基长期渗透稳定性和整体安全，根据设计要求需进行防渗补强。为此，建设单位委托长江科学院对坝基帷幕进行了水泥-化学复合灌浆处理。

针对电站右岸高程395～347 m基础廊道斜坡段和右岸高程395 m水平廊道段及AGR2灌浆平洞桩号0+080.0 m段等不同部位，长江科学院分别采用CW510系环氧树脂、CW530系聚氨酯等灌浆材料和配套技术进行了复合灌浆处理，灌后平均透水率均<0.5 Lu。通过对灌后检查孔芯样的分析，可以看出浆液在岩体中充填饱满，固结良好(如图3所示)，芯样抗压强度50～103 MPa，劈裂强度4.8～13.6 MPa，灌后裸露围岩基本无漏水，有效提高了坝基渗透稳定性和帷幕耐久性，确保了溪洛渡水电站运行安全。

图3 溪洛渡层间层内错动带灌后芯样胶结良好Fig.3 Interlaminar and interlaminar staggered zone inXiluodu project well consolidated after grouting

4.2 向家坝水电站砂岩挠曲核部破碎带和挤压破碎带防渗补强加固处理

向家坝坝基自左非坝段至右岸泄洪坝段存在不同程度的砂岩挤压破碎带和挠曲核部破碎带，其岩体特性主要表现为含泥碎块结构和碎屑结构，具有原位条件下含水率低(约4%)、密度高(2.3 g/cm3)、强度低、渗透系数低(10-5cm/s)、埋深大(>70 m)、遇水易塌孔，单纯采用水泥灌浆或湿磨细水泥灌浆多次处理仍难以达到水力破坏坡降>100、钻孔取芯率RQD>70%的设计要求。应建设单位委托，长江科学院自2010年起，在右岸257 m平台和左非9#坝段挤同时进行了挠曲核部破碎带和挤压破碎带的化学灌浆现场试验，随后又开展了左岸挤压带和孔口接触段化学灌浆大规模施工，验证了材料及配套工艺的可行性。

由于工期等原因，化学灌浆工作持续到下闸蓄水以后，蓄水位从353 m逐渐抬高至370、379.7 m高程，化学灌浆工作区水头高达220 m以上，坝基扬压力显著升高，排水孔渗水量显著增大，坝基处理时对灌浆压力敏感，对化学灌浆施工带来极大的挑战。长江科学院结合前期试验与施工成果的论证优化，开发出基于CW510系环氧树脂灌浆材料的高水头下挤压破碎带和挠曲核部破碎带水泥化学复合灌浆处理技术。灌后检查孔压水透水率均<0.5 Lu，压水指标合格，检查孔取芯情况较好(如图4所示)，部分检查孔呈柱状，钻孔取芯率RQD达到76%。灌后声波波速比灌前提高了16.8%，尤其是低波速段改善明显，灌后水力破坏比降达到260，比灌前提高了11.5倍，优于设计指标，有效提高了坝基渗透稳定性和耐久性，为确保向家坝水电站按期蓄水发电和长期安全运行发挥了重要作用。

图4 向家坝砂岩破碎带水泥化学复合灌浆检查孔取芯情况Fig.4 Coring from inspection hole for cement-chemical compound grouting for Xiangjiaba sandstone fracturezone

4.3 丹江口大坝溢流坝段边墩横缝漏水应急处置

丹江口大坝溢流坝边墩13#/14#坝段和24#/25#坝段横缝均在上游侧设两道铜止水，两道止水之间相距1.5 m，中间设置沥青井(初期工程，断面尺寸为30 cm×30 cm)和排水井(加高工程，断面尺寸为20 cm×20 cm)，初期工程与加高工程接合面设置水平止水。二期工程大坝加高完成后，2014年9月10日前，因上游来水偏少，大坝上游水位长期在136.5～144.06 m之间运行。9月10日开始，因降雨原因，丹江口上游库水位快速上涨，超过历史最高水位160.07 m，于2014年11月2日达到160.72 m。期间，13#/14#坝段和24#/25#坝段横缝均出现了渗漏现象，主要表现为：24#/25#坝段下游面横缝顺导墙(128 m高程)及导墙层间缝在库水位160 m时出现了较大渗漏(严重时呈射流状)，但随着库水位下降，渗流量逐渐减少，当库水位降至159 m以下时，渗漏基本停止；13#/14#坝段横缝也是在库水位超过159 m时出现渗漏，渗漏规律与24#/25#坝段横缝类似，当库水位降至159 m以下时，渗漏基本停止。2017年秋汛期间水位不断刷新历史新高，库水位首次超过初期大坝坝顶高程并最终达到167 m。在库水位从160.57 m上升到167 m期间巡查发现混凝土坝131 m高程廊道26#—27#、27#—28#、28#—29#、29#—30#、30#—31#、31#—32#坝段6条横缝开始渗水，各横缝渗点较少，呈滴水状。但随着库水位升高，渗漏量不断增加。

针对13#/14#坝段、24#/25#坝段横缝漏水通道复杂隐蔽、漏量大的难题，加之秋汛来水形势迅猛，蓄水工作时间异常紧迫，受汉江水利水电(集团)有限责任公司和南水北调中线水源有限责任公司委托，长江科学院采用自主创新研发的沥青井渗漏快速封堵“环氧树脂封底-水溶性聚氨酯充填-油溶性聚氨酯挤密”三序灌浆新工艺(如图5所示)，以及横缝骑缝孔“止浆塞+阻渗塞”、两侧混凝土防渗和沥青井封堵的全封闭永久止水新体系等成套技术，于2017年9月10日提前8 d完成了应急处置任务，解除了159 m的水位限制，保证了加高工程首次经历了历史最高水位167 m的考验，同时成功实施完成了164、167 m两个阶段蓄水试验任务，确保了防洪、供水和工程安全，多蓄水近100亿m3，保障了华北地区生态补水的顺利实施，得到国家防汛抗旱总指挥部办公室、水利部等相关部门充分肯定。

图5 沥青井封堵灌浆应急处置现场情况Fig.5 Emergency disposal site of plugginggrouting in asphalt well

5 结 语

化学灌浆作为水库大坝除险加固的重要技术手段之一，尤其适用于水工建筑物复杂不良地质体和混凝土深层微细裂缝渗漏的防渗补强加固处理。

长江科学院以国家重大水利水电工程建设需求为导向，通过多年来的持续创新与积累，针对大埋深、大涌水、高压动水等工况下的低渗性不良地质体和混凝土微细裂缝渗漏处理重大技术难题，研发了高性能、可操作时间精确可调和环保性能优良的新型环氧树脂、丙烯酸盐和聚氨酯系列化学灌浆材料，研制了可自动精确计量、高压动态流量控制、快速响应的配套灌浆设备系统，开发了高水头下坝基不良地质体水泥-化学复合灌浆精细控制、全封闭分序灌浆封堵大坝横缝渗漏处理等新工艺方法，形成了水库大坝除险加固化学灌浆成套新技术。该技术已在三峡、丹江口、溪洛渡、白鹤滩、乌东德、向家坝、巴基斯坦KAROT、厄瓜多尔CCS 等国内外100余个重点水利水电工程除险加固中得到成功应用，保障了工程安全运行和发电、防洪、供水、生态补水等综合效益发挥，产生了巨大的社会、经济和生态效益。