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万家寨水利枢纽工程大坝横缝渗漏水处理

来 源:中华水网   发布时间:2011-02-25 移动版

    万家寨水利枢纽混凝土大坝为半整体式直线重力坝,由22个坝段组成。大坝在1998年10月下闸蓄水后,库水位从905.00m起蓄,在11月底达到了水库初期运行水位960m,1999年、2000年水库水位基本维持在966m水位以下运行,在此期间坝体横缝出现了不同程度的漏水现象,为此根据现场情况拟定了处理方案,针对横缝进行了化学灌浆试验,在此基础上确定了合适的灌浆材料和处理措施,并实施了全面处理。目前已处理完毕,处理效果明显,基本解决了横缝渗漏水问题。 
  一、处理方案
  根据坝体横缝特点,选择水溶性聚氨酯类材料作为灌浆材料,灌浆范围为坝体横缝的上游侧两道止水之间。在灌浆前需进行压水检查,查明渗漏通道,进行有效处理。灌浆进浆孔布置在3处:由坝顶对横缝止水中间的半圆形排水孔进行扫孔至下部,在坝顶进行灌浆;自943m检查廊道内钻孔至横缝止水间,在廊道内进行灌浆;自926m检查廊道内钻孔至横缝止水间,在廊道内灌浆。扫孔必须保证孔线在横缝上,钻孔必须保证横穿横缝,均不得损坏止水片。灌浆排气孔可根据压水检查结果,现场确定适宜部位;灌浆压力、浆液黏度及固化时间等灌浆参数,由现场试验优化确定;灌浆效果采用对原渗(漏)水点进行目检及对横缝进行钻孔检查相结合的方法进行。
  二、施工布置及工艺
  1.钻孔布置
  根据大坝体形图,分别在坝顶982m的半圆形排水孔位置向下进行垂直扫孔,在临近坝轴线止水系统的两层廊道内分别布置上仰和下俯灌浆孔各一孔,并尽可能在排水井附近横穿横缝。由于廊道空间所限,需根据钻孔设备外形尺寸,就地选择适宜安装的位置,故涉及的钻孔角度、方位、深度等要素参数需在现场调整决定。原则以不损坏止水设施和钻孔准确穿越止水之间的横缝为准,初步孔深为5~7m。
  2.钻孔、镶管、洗孔、压(注)水
  (1)钻 孔
  采用75mm金刚石钻具由坝顶半圆井口扫孔至半圆排水井线折线点,约在931m、孔深51m处。同时完成两层廊道内4孔钻孔,并穿越止水间的横缝,对各孔进行孔口装置(镶管)安装,待凝。
  (2)洗孔、压(注)水
  对钻孔采用风水联合脉动冲洗,将孔底和粘附在孔壁、横缝内的岩粉及其他充填物冲出孔外,冲洗压力是灌浆压力的80%,保持回水澄清30min,即可结束洗孔作业。
  第一区段压水:由坝顶半圆排水井口压水,封闭廊道钻孔,进行区域相关部位漏水观察,通过吕容法压水主要检查排水井折线点以上横缝部位的漏水状况,当压水试验暴露部分漏水点位后,继续压水并开启943m廊道内钻孔孔口阀门(按先开仰孔后开俯孔程序进行),若有连通情况,详细记录水量等数据;若不通,则可结束第一区段压水试验。
  第二区段压水:由926m廊道内俯孔压水,关闭其他所有孔,继续观察可能范围内的漏水情况,当认为试验可以结束时,开启943m廊道内钻孔封闭装置(仍按先开仰孔后开俯孔程序进行),观察连通情况。当连通顺畅,记录水量等相关数据;若不通就在926m廊道内开启仰孔,继续了解有关情况,压水结束。
  上述两区段压水试验结束后,进行第三区段压水试验,即在943m廊道俯孔内压水,关闭所有其他孔,观测流量并进行漏水部位的查找,在无异常情况下,开启仰孔观测相关数据,压水试验结束。及时整理原始数据,绘制压水试验综合成果一览表。
  (3)收 水
  根据压水试验时找出的渗漏点,进行“凿、嵌、镶”等方法集中“收水”处理,对串通的无砂管进行水泥砂浆封孔,在横缝处理完成后扫通。“收水”待凝时间到后,应再次压水检查渗漏水点嵌缝封堵情况,确认无渗漏现象。
  (4)风驱水
  灌前采用高压风驱水,尔后进行灌浆,以利浆液有效充分扩散、充填。
  3.堵漏灌浆工艺
  完成横缝三区段压水试验后,详细分析压水资料q值及其连通状况,估算横缝积水空间,配置浆液,空间较大的孔其浆液胶凝时间要根据灌浆泵的排量及所需浆量进行配制,在一定的压力下,使浆液有充分时间将横缝很好充填。
  完成以上作业后,立即灌注主浆材。根据区段划分原则分别采用自上而下、自下而上两种方式灌浆。主要以自下而上为主,自上而下为辅。
  (1)自下而上灌浆
  由926m廊道俯孔开始灌起。灌注压力的确定依照压水试验的实效、综合性确定。灌注总量则依据在拟定压力情况下q值可能的变化范围进行估算,考虑浆材初凝时间及查明漏水部位浆材是否渗出等综合因素。初定灌浆压力为0.5~0.8MPa,灌浆量按15L/延米,当926m廊道俯孔以主孔灌浆时,当满足4h灌注,且漏水部分明显渗漏时,灌注即可结束。同时当俯孔灌注两小时,俯、仰孔不连通,则可在俯孔灌浆结束条件下,迅速进行仰孔灌浆直至结束。943m廊道按上述程序在926m廊道灌浆结束后,可开始实施灌浆。
  (2)自下而上灌浆
  在两层廊道灌浆结束后,从坝顶982m排水井口进行灌浆,采用内导管自流灌注。 

       三、过程控制
  水溶性聚氨酯(Lw)浆材应用于水工建筑物渗漏、缺陷处理,尤其对建筑物伸缩缝的防渗堵漏效果明显,作用独特,且对水质的适应性强。
  1.浆液胶凝时间的调整选择
  经横缝压水试验表明,横缝贯穿性较强,为使浆液完全充填满横缝渗漏水通道内,必须调整浆液胶凝时间,以保证充分充填和良好的堵漏效果。针对各区段的实际情况,确定不同的胶凝时间。
  2.灌浆压力
  灌浆压力一般以0.5~0.8MPa控制,同时观测灌浆速率q值的变化,灌浆最大控制压力1MPa。
  3.灌浆方式和方法
  采用孔口封闭,填充式灌浆。各区主灌孔灌浆初始,采用较快方式注入主浆材,当孔口有明显浆材溢出,迅速完成阀门切换,安装计量泵,实施纯压式灌浆。
  4.灌浆控制标准
  采用定时和控制速率相结合的方式,当满足下列条件之一,即可结束灌浆。
  (1)浆材纯灌注历时t≥15h,且灌浆速率q≤0.05L/min·m。
  (2)当灌浆速率q≤0.05L/min·m,纯压历时不足15h,以最大控制压力1MPa,继续灌注30min即可结束。
  (3)第一区灌注时根据孔内注浆情况调制浆液胶凝时间,待所有“收水”点有浆溢出,阀门全部关闭后,回浆管有浆流出,关闭回浆管,灌浆压力根据坝体缝隙渗浆情况,确定结束灌浆压力,待缝面全部溢出浆液,注浆速率值q控制在≤0.05L/min·m,继续灌注60min,即可结束灌浆。
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