膨胀浆塞法大坝横缝堵漏技术

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膨胀浆塞法大坝横缝堵漏技术

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-18 2914


简介:大坝横缝渗漏是混凝土坝主要病害之一,传统处理方法是在上游面跨缝涂贴、嵌缝或在廊道周围进行封闭灌浆等,由于投资过大或施工条件的限制,处理效果均不理想。本文通过参窝水库等工程实践,介绍一种在水库正常运行情况下,进行横缝堵漏的方法----膨胀浆塞法,即在坝顶于大坝两道止水带之间骑横缝垂直造孔,用一次灌浆法,将水溶性聚氨酯复合料灌注孔内,达到胀紧横缝止漏的目的。该法工艺简单、效果明显、工程造价低、止漏全面彻底。 关键字:横缝堵漏,膨胀浆塞,水溶性聚氨酯,膨润土,一次灌浆 一、前言  参窝水库是一座大型水库,位于辽阳市境内太子河干流上,是以防洪、灌溉、工业供水为主,结合发电的综合水利枢纽工程,水库坝址以上控制流域面积6175Km ,占全流域面积的44.5%,水库总库容7.91亿立方米,为不完全年调节水库。大坝为混凝土重力坝,最大坝高50.3m,大坝全长532m,共分31个坝段。  该工程1970年11月开工,1972年10月基本建成。在工程建成后,陆续发现了大坝裂缝、横缝渗漏等质量问题。对此各级领导十分重视,并先后进行了检查和修补实验。1974年对主要裂缝进行了调查研究,编写了补强设计,并提出了“在23#坝段未处理前,限制最高库水位不超过97.0m运行”的意见。1982年水电部听取了辽宁省水利

防渗膜标准名称为聚乙烯土工膜,主要是乳白色半透明至不透明的热塑性树脂材料-聚乙烯树脂制作而成。聚乙烯是高分子聚合物,是无毒、无味、无臭的白色颗粒,熔点约为110℃-130℃,相对密度0.918—0.965;防渗膜具有良好的耐热性和耐寒性。化学稳定性好,具有较高的刚性和韧性,机械强度好,耐环境应力开裂与耐撕裂强度性能好,随着密度的上升,机械性能和阻隔性能会相应提高,耐热,和抗拉强度也更高;可耐酸、碱、有机溶剂等腐蚀。

局关于“参窝水库现状及存在问题”的汇报,同意了“参窝水库加固设计工作大纲”。当时对工程提出两项措施:一是参窝水库最高蓄水位限制在95.5m;二是对问题较严重的23#坝段进行紧急加固处理。在全国大型水库三查三定中,被列入四十三座大型重点病险库之一。1985年开始了全面加固除险施工,1991年经专家对加固进行安全评审,同意恢复按设计标准运行。  参窝水库大坝横缝漏水是该工程主要病害之一。全坝31个坝段,各横缝均有程度不同的渗漏。渗漏水流自下游坝面和观测廊道、灌浆廊道等部位逸出,尤其观测廊道内渗漏十分严重,在横缝处形成渗漏水幕,严重者呈喷射状流出,不仅恶化工程运行条件,而且危及大坝安全。为处理漏水问题,多次进行了处理实验,先后做了凿槽涂贴、氰凝灌浆、丙凝灌浆、环氧树脂及SK一1、SK一4聚氨酯灌浆等修补实验,均未获得良好效果。1985年水库加固除险设计中确定采取两项措施:一是在上游面凿槽跨缝涂贴橡胶板;二是在坝顶两道止水带中间打孔灌注水泥浆。1986年首先按第一方案实施,由于横缝处粗骨料集中,最大粒径达120mm,难以凿成规定的槽形,无法涂贴,而且在水库正常蓄水条件下,水下部分无法进行,因而又采取了第二项措施,在进行过程中发现水泥浆在渗透水作用下,溶蚀严重,逐渐复渗如初。经有关部门共同对灌浆效果检查,确认水泥灌浆失效,进而提出化学灌浆处理方案。二、膨胀浆塞法堵漏方案的确立  处理大坝横缝渗漏,据国内外有关资料介绍,一般有四种方法,这就是在上游面跨缝涂贴法、凿槽嵌缝法、于横缝两侧打斜交孔向横缝予定部位灌浆法及廊道周围灌浆封闭法。涂贴法要求跨缝凿槽,槽底砂浆找平后涂贴橡皮,两侧锚固,外面再涂贴丁基橡胶等弹性防水材料,表面再抹砂浆等保护;于横缝打斜交孔向横缝予定部位灌浆法,因大坝横缝止水设计时,多设置两道止水,此法要点是向两道止水带之间横缝进行灌浆;嵌缝法,也是骑缝凿槽,基面处理后,镶嵌GB、SR等粘结强度好、能适应变形的防水材料,外层再加以保护,要彻底解决横缝渗漏问题,就必须从坝基做起,这就要求在空库条件下施工、或采用潜水作业,不仅损失和投入巨大,而且水下作业质量也不易保证;采用廊道周围封闭灌浆法,虽然改善廊道工作环境效果明显,但是对整个坝体防渗作用有限,无法降低坝体渗透压力,在设计施工中稍有不慎,会造成排水管堵塞,同时,有悖于水工上堵下排的设计原则,是不得已而为之的方法。可见以上几种方法,在技术经济方面都存在不足。经过比较分析确认,在坝顶于两道止水带之间骑横缝造孔灌浆的方案,施工不受水库运行工况的限制,具有明显的优越性,关键是作用机理和材料的选择。为了寻求最优方案,对此前各种处理实验进行了分析和取样检查,从钻取的混凝土芯样发现:对较宽裂缝灌注的水泥浆有结石体存在,但结石体与裂缝脱离:对较细裂缝灌注的水泥浆,只有灰白色颗粒状粉沫,无结石体;对环氧树脂等的灌浆,在裂缝处可见环氧浆片,但粘结不牢,浆片与混凝土界面之间有白色软弱夹层,可见裂缝届面已遭严重污染。这种污染一是来源于裂缝本身混凝土的溶蚀,二是来源于库水,参窝水库已投入运行二十年之久,运行初期就有渗漏,根据辽宁省水科所对参窝水库水质取样分析认为:混凝土在压力水渗透作用下,溶蚀情况十分明显,析出物沉积于裂缝表面,多数为白色,也有灰白、黄白掺混、砖红色等,其主要成份为碳酸钙,还有少量铅、镁、铁、硅及铁的氧化物等,经钻取混凝土芯样检查,在横缝界面处均有碳酸钙质薄膜;而太子河流经本溪市,本钢等21个企业每年向参窝水库排放2.6亿吨污水,除酚、氨氮、油、氰之外,还有大量粉煤灰、选矿水等,对于较宽的裂缝(如电站坝段)及横缝均可见黑水逸出,其对横缝界面的污染可见一斑。对于这种界面的污染,一经形成,难以清除。通过这一分析和总结,认识到,以前诸种方法处理渗漏所以未成功的原因是:仅按与缝面粘结机理选择材料,忽视了横缝温升张开的特性和缝面严重污染的客观事实。针对这一原因,确立了胀塞法堵漏机理。即在横缝处造骑缝孔后填充材料,靠缝内材料自身膨胀性能始终把横缝胀紧,达到防渗堵漏之目的。

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