蚌埠闸水电站厂房水下结构缝漏水问题的分析与处理

谢昊然

一、工程概况

蚌埠闸水电站是蚌埠闸水利枢纽工程的一部分，位于蚌埠闸28 孔节制闸南端，电站一期工程下部基础部分建于20 世纪60年代初，二期工程上部厂房及机电设备安装续建于1984年，1987年4月完工，为低水头河床式水电站。电站厂房内部共上下四层，地上一层地面高程25m，地下负一层地面高程21m，负二层地面高程18m，负三层地面高程14.335m。主厂房上游侧为启闭机室。厂房南北方向与28 孔节制闸在同一轴线上，总长48.8m，中间有一道结构缝。上游进水口底坎高程11m，上游正常蓄水位18.5m，设计洪水位23.22m。

二、漏水情况介绍

厂房室内负三层上游侧的结构缝从本世纪初开始有软化的沥青缓慢流出，一直持续不断，后来上游水位高于18m 时就开始渗水，水位越高漏水量越大，在汛期20m 以上的高水位时更呈喷射状，出水点在负三层约16m 高程以上的一段，但负二层及以上的结构缝一直没有渗漏水现象。厂房上游侧结构缝止水结构见图1，从上至下包括三段，上段为垂直止水，由闸门平台向上至屋顶，为图中的止水乙；中段为水平止水，位于上游闸门平台，为图中的止水丁，高程20.2m,水平长3.78m；下段也为垂直止水，由闸门平台向下至底板，为图中的止水甲。中段止水丁和下段止水甲施工完成于20 世纪60年代初，上段止水乙于1985年完成施工。本文中要分析的是中段止水丁和下段止水甲，上段止水乙在近年几次最高洪水位时未发现有渗漏水现象。下段结构缝的外立面为70°的倾斜面。结构缝内填充材料为3#沥青砂浆，沥青与细沙的重量比为4∶6。沥青砂浆正常情况下应为固态，不会流动。该站闸门平台上部为启闭机室，平台内侧为厂房防洪墙，外侧是开敞的，有6 根结构柱，中部两根结构柱之间的缝隙与主厂房结构缝在同一纵切面上，但无填充材料。2008年以前，启闭机室中间结构缝两侧曾布置两只储油罐，分别储存稀质的透平油及变压器油，因设备管控不严，渗、漏油情况经常发生，漏出的油透过启闭机室地面结构缝，沿着中部两根结构柱之间的间隙向下流至闸门平台，致使平台以下的结构缝内长期被稀质油浸泡，2008年厂房装修改造时将油罐拆除后，结构缝未再接触过异物。

图1 上游侧结构缝止水结构图

三、原因分析

结构缝漏水与沥青的流失有关，而沥青的流失是因为发生了软化，能引起沥青软化的因素主要有高温和稀释介质的浸蚀。根据该站厂房结构缝实际运行情况分析，可排除高温影响的可能性，而曾经透平油和变压器油的常年浸蚀很可能是主要原因。为测试稀质油品对沥青的影响，2020年7月，该站邀请河海大学水利工程专业的研究人员对结构缝流出的沥青做了取样检测，并进行了沥青油蚀试验。试验发现：固态沥青浸泡在透平油和变压器油中会受到油蚀作用，稀质油会缓慢的向沥青内部渗透，使沥青在物理性质上出现软化的现象，随着浸泡时间的延长，部分沥青呈半固态半液态且可流动，稳定度下降，丧失粘附性。

四、处理方法

根据河海大学的试验结果，可以确定该站厂房中间结构缝内填充沥青因透平油和变压器油的常年浸蚀而软化流失，导致结构缝内产生空隙失去止水作用而漏水。另外，当上游水位低于18m 时结构缝即停止漏水，而结构缝室内侧出水点最低处高程约16m，可以确定缝内剩余沥青的最高点高程约为18m，最低处高程约16m，由室外向室内呈下降的坡状，18m 高程处结构缝的水平长度为3.34m。根据以上分析，水电站技术人员先将水平段结构缝的保护层拆除，检查缝内止水结构的状况，发现缝口原安装的U 型镀锌铁皮已经严重锈蚀腐烂，靠近结构柱一端还有一个脚掌大小的孔洞，深约2m，用竹竿向内探查，可达旧沥青面，由图1可知，此处应为水平段止水丁与垂直止水甲的连接处。上游闸门平台的高程为20.2m，则洞内剩余旧沥青的高程约在18m 左右。水平段结构缝其余部分的缝口比较规则，宽度在2cm 左右，但内部的宽度要大一些。随后，技术人员根据结构缝的现状，决定采用从深孔处向内灌注沥青填补空隙的办法止漏，并制定了详细的施工方案：

（1）在上游水位低于18m 结构缝停止漏水时，将结构缝外侧水面以上3m 高部分用SBS 防水卷材做防水层，以消除上游水位高于18m 时对结构缝施工的影响。

（2）从已打开的水平段结构缝处用清水将结构缝内部冲洗干净，再用压缩空气将缝内的水分吹干。压缩空气可用移动式小型空压机提供。

（3）采购4000W 的U 型干烧电加热管两只，用4mm2两芯电缆连接牢固，接线柱要用耐热的玻璃丝绝缘带包裹，然后将加热管从水平段结构缝的深孔放下，与底部的沥青保留一点距离，不接触即可。将空压机的压缩空气管随电缆一同插入适当深度，气管口在加热器上部10cm 左右，洞口再插一根玻璃管温度计，将闸门平台处的结构缝缝口堵塞严实，通电加热。同时通入适量压缩空气，让加热后的空气穿过结构缝的空隙从室内流出，从而融化空隙处的旧沥青，在室内负三层原结构缝漏水点处检查出风的温度。根据出风温度，调节入口处的压缩空气流量或者加热管的通电时间，加热时间应尽量长一些，以充分将缝内的旧沥青融化。当室内出风口处的旧沥青融化时，即可停止加热。通电刚开始时要注意监视加热器情况和温度，情况稳定后每隔10 分钟检查一次。加热期间还要做好防火准备。

（4）结构缝加热的同时，将灌缝用的沥青放入沥青锅内加热融化至流体状备用。

（5）撤出加热管和气管，将已经融化的3#沥青灌进深孔内，同时用一根3m 长直径12mm 的钢筋，下端加热，插到孔内上下搅动，确保新旧沥青能充分融合，并充满缝隙，如室内侧有沥青流出，可临时堵塞。沥青连续浇筑至距地面平齐，浇筑的速度不可太快，让沥青在缝内充分流动，下沉后再补充。

（6）按照原设计结构恢复缝口保护层，缝口U型保护钢板改用1mm 厚不锈钢板制作。

五、结束语

2021年2 月下旬，利用蚌埠闸上游的低水位时期，水电站技术人员按照上述的施工方案，组织施工人员用了两天时间完成了结构缝的沥青灌注施工及表面保护层的恢复。沥青的热惯性很大，灌注施工后，次日上午缝口处的沥青仍然呈粘稠状，说明缝内沥青可充分流动填实，不易遗留空隙。经过汛期高水位浸水检查，室内负三层的原出水点没有发现任何渗水现象，证明结构缝漏水问题的原因分析正确，处理措施成功，预先制定的施工方案也非常周密可靠■