某水电站引水渠道渗漏处理措施的探讨

刘 刚，张建云，赵天来

(华能甘肃水电开发有限公司,甘肃 兰州 730060)

1 概 述

1.1 引水渠道情况

西北地区某水电站引水渠道起点与取水口相连，终点与压力前池相接。渠道全长4 735 m，纵坡0.12%，起点高程2 943 m。

引水渠道工程区域的基础地层主要为第四系冲洪积漂、卵、砾石及碎石土，沿渠道纵向部分为挖方地基，部分为砂砾石碾压回填地基，最大填筑高度18 m。

渠道内孔尺寸为宽3 m×高3.8 m，每20 m布置1道结构缝，边墙和底板为C25钢筋混凝土，厚40 cm，混凝土抗渗等级W4，抗冻等级F200。电站年平均气温9.3 ℃，极端最低气温零下30 ℃。

1.2 渠道渗漏情况

引水渠道投运后，出现多处渠段混凝土裂缝渗水，局部存在基础沉降问题。渠道基础局部不均匀沉降一般分布在填方区或挖填过渡区。

经对引水渠道裂缝普查，共发现裂缝170余条，绝大部分为侧墙竖向裂缝，底板裂缝较少。裂缝分布特征为：较多集中在每段渠道两侧1/3处，且左右边墙成对称分布；裂缝一般从侧墙八字脚处向上延伸，表现形式为“上宽下窄”，个别裂缝由侧墙向下延伸至底板，左右连通；其中裂缝宽度在3 mm以内的有150条，裂缝宽度在3～5 mm间的有4条，裂缝宽度在5 mm以上的有19条。

2 渗漏成因分析

2.1 渠道混凝土裂缝特征分析

引水渠道混凝土开裂及变形主要发生在碾压填方地基段，尤其是碾压填方地基与挖方地基的过渡段。一方面基础不均匀沉降导致渠道混凝土受力不均，产生较大的纵向拉应力，局部受拉开裂，产生渗漏。另一方面，渗漏水会加速渠道地基土的湿陷、破坏，引起更大的地基不均匀沉降，使渠道混凝土裂缝加宽或产生新的裂缝。

(1)当渠道节段部分位于挖方地基段，部分位于填方地基段时，渠道节段类似于悬臂结构，位于填方地基渠段的地基沉降变形大于挖方地基渠段。经验算，当悬臂段长度超过7 m时，渠道边墙混凝土顶部将首先开裂，并沿边墙向下部扩展；这与现场发现较多裂缝位于渠道节段中间约1/3范围内，以及裂缝由边墙延伸至顶部的分布特征相符。

(2)当渠道节段两端位于挖方地基段，中间部分位于填方地基段时，渠道节段类似于简支结构，中间填方地基段沉降变形大于两端挖方地基段。经验算，当简支段长度超过18 m时，渠道底板跨中底部混凝土将首先开裂，并逐步贯穿底板，沿边墙向上扩展；这与现场发现少量裂缝位于渠道节段中部，由边墙向下延伸至底板并贯穿底板的分布特征相符。

(3)对于全部位于填方段的渠道节段，如果地基碾压不均匀，或局部出现渗漏水，致使填方地基出现较大的不均匀沉降，也可使渠道混凝土产生较大的拉应力，导致竖向开裂。

2.2 裂缝原因分析

造成引水渠道产生裂缝渗水和基础不均匀沉降的主要原因有以下几点：

(1)施工质量问题，包括渠道基础高回填区碾压质量、渠道结构缝止水安装质量等。

(2)设计布置问题，包括渠段分段分缝较长、未考虑基础挖填方过渡区设置分段、渠道基础未设置防渗反滤构造和引排设施等。

(3)地质问题。渠道基础碎石土中细颗粒有湿陷性，渠道渗漏水会加速填方地基土的湿陷，引起地基不均匀沉降，进而造成渠道裂缝加宽或产生新的裂缝。

(4)引水渠道地处高寒高海拔地区，温差变化大，受混凝土收缩、温度变化影响，渠道侧墙混凝土易产生温度裂缝，引起渠道渗漏。

3 渗漏防治措施

3.1 前期裂缝处理情况

前期混凝土裂缝处理的主要措施是在渠道内侧裂缝表面采用柔性防渗材料进行防渗，或对裂缝迎水面进行嵌缝填塞。

一是对缝宽较小的裂缝采取聚氯乙烯胶泥或水溶性聚氨酯泡沫填缝剂进行填补。

二是对缝宽较大的裂缝采取骑缝凿“V”型槽，分层填补预缩砂浆，表面涂刷防渗涂料，也有采取双组分聚硫密封胶封闭缝面。

三是对部分裂缝进行化学灌浆，浆材主要为油性聚氨酯，化灌完成后，在裂缝表面布设三油两布。

从处理后渠道运行情况看，部分基础有持续变形的，存在反复处理反复渗漏的现象；化灌处理效果较差，后期运行渗水现象明显。

3.2 综合处理措施

(1)渠道的渗漏和局部沉降是综合因素相互作用影响造成，由于前期局部沉降问题没有彻底解决，渠道防渗漏效果不稳定。后期综合处理措施原则是：对渠道局部沉降部位加固处理，同时对渠道裂缝分类进行防渗处理。局部沉降处理方案主要利用旋喷桩对高填方区沉降渠道结构起支撑作用，同时辅助灌浆对浅层基础进行固结，对建筑物基础进行加固，提升基础承载力，减少渠道变形。

(2)渠道裂缝处理主要采取对裂缝迎水面堵漏封闭为主、外侧引排为辅以及加强观测检查的原则。

一是对渠道侧墙裂缝进行分类编号，对缝宽较小的裂缝采取防渗涂料、填缝剂进行填补，对缝宽较大的裂缝采取凿槽，填补混凝土处理(见表1)。

表1 裂缝分类处理措施

二是将渗漏水有组织引排至远离边坡处，减少对渠道基础的渗透破坏。

三是安排专人定时巡查渠道裂缝变化，发现渗漏及时处理。

3.3 处理效果

渠道局部沉降处理是在渠道运行期间完成的，对渠道渗漏部位从外侧进行临时封堵，后续利用检修期在渠道内侧进行防渗漏封堵裂缝；特别是凿槽填补混凝土的缝面处理效果较好。目前引水渠道运行稳定，达到治理效果。

3.4 渠道后续运行措施

运行期间加强对渠道的巡视，重点观察渠道侧墙和底板是否有渗漏、渠道两侧覆盖的土体是否有裂缝等，对渠道重点段定期沉降观测。

运行期间如发现较小渗漏点应及时封闭处理或引排；发现较大渗漏应分析原因，及时停运处理。同时，可以利用电站冬季检修期间对渠道渗漏部位进行检查维护。

4 结 语

混凝土裂缝渗漏是水工建筑物普遍存在的缺陷，裂缝不仅降低建筑物的抗渗能力，影响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋锈蚀、混凝土碳化，降低建筑物耐久性。因此，要根据裂缝渗漏不同状况，采取合理的方法措施处理达到防治效果。

(1)渠道渗漏原因多样，摸清裂缝产生的成因，分清主次顺序，进行针对性综合处理。既要对渠道局部沉降对症下药进行加固处理，也要考虑采取防渗封堵和及时引排等措施进行裂缝防治，才能保证建筑物的安全稳定运行。

(2)渠道运行期间要重点加强渗漏的检查巡视，定期沉降观测，发现渗漏及时维护处理，达到减少渠道渗漏、安全运行的效果。