大石门电站厂房混凝土渗漏处理方案研究

　　摘要：水电站厂房混凝土渗漏问题处理应该从设计、施工、后期治理各个阶段采取措施，避免其产生的危害。本文对大石门电站厂房渗漏问题进行原因分析，从而提出有效可行处理措施、施工方法，以此为设计、建设、施工、监理单位提供可借鉴的理论与实践经验。
　　关键字：水电站；厂房渗漏；原因；治理
　　
　　前言
　　不同种类水电站厂房混凝土渗漏水问题不仅会影响厂房的整体稳定和结构强度,同时主厂房渗漏排水的可靠与否直接关系到机组的安全运行和正常维护[1]。故在水电站厂房设计施工中切实考虑渗漏问题，通过设计合理方案予以处理是电站厂房设计施工中的重要环节[2]。
　　本文以大石门水电站为例，分析和总结了厂房混凝土渗漏处理工程常见原因及处理方案，希望能给参建各单位提供一些理论与实践经验，从而在其他工程建设过程中提高预防渗漏能力，同时对电站厂房已经出现渗漏的采取相应措施予以解决。
　　1.大石门水电站厂房混凝土渗漏处理实例
　　大石门水电站工程位于内蒙古赤峰市西北部300km处的克什克腾旗境内。工程规模为大（2）型，工程等别为Ⅱ等，主要建筑物：沥青混凝土心墙堆石坝、竖井式溢洪道、发电引水系统为2级建筑物，坝后电站厂房为3级建筑物，施工临时建筑物级别为4级。
　　电站厂房濒临西拉沐伦河床，在开挖前，先沿河床边增加临时防渗围堰，西拉沐伦原河床水位▽1027，厂房基坑最低高程为▽1018。电站厂房混凝土施工自2008年10月开始，于2009年6月底完成了水工土建部分施工达到▽1031.39高程，机组设计最低发电水位为▽1024.5m高程，加之进入11月下旬，河床流凌，水位抬高，受此影响电站厂房机组层墙体结合处，主厂房和安装间、油气室之间伸缩缝，穿墙套管、流量计井等处不同程度的出现渗漏水现象。
　　2.大石门电站厂房混凝土渗漏产生原因分析
　　通过对电站厂房渗漏水进行分析，渗漏部位及原因见下表。
　　表1渗漏位置及原因分析表
　　渗漏原因 裂缝宽度 渗漏长度 桩号或高程 部位 备注
　　设计原因 - - 1024.17～1024.57 安装间和主厂房之间永久伸缩缝 未设分缝止水
　　 - - 1024.17 油气水系统和主厂房永久伸缩缝 
　　施工原因 0.5mm 88cm 厂纵0-3.861 电站厂房下游墙 混凝土收缩裂缝
　　 0.5mm 85cm 厂纵0-0.861  
　　 0.4mm 100cm 厂纵0+002  
　　 0.01 30cm 厂纵0+9.439  
　　 0.01 70cm 厂纵0+20.789  
　　 - - - 电站厂房上游墙穿墙套管 漏振麻面
　　 - - - 流量计井 漏振
　　 - - 1024.17 油气水系统墙体四周 结合面处理不密实
　　（1）由于设计原因而产生的渗漏：
　　①进入11月下旬，外界气温已达负温，河床结冰流凌，水位抬高，厂房基坑最低高程为▽1018。由于设计单位在油气水系统和主厂房之间、安装间和主厂房之间均未设置止水的原因，从而导致电站厂房在单位工程验收时，分别在▽1024.17m高程以上两处底板分缝处渗漏量较严重，未能验收通过，此种渗漏称为常见性伸缩缝渗漏，渗漏部位主要位于电站厂房永久伸缩缝，渗水量较大，呈线流和涌水现象，随季节变化而逐渐变小。
　　（2）由于施工因素而产生的渗漏：
　　①电站厂房上游墙在浇筑压力穿墙套管二期混凝土过程中，由于一期浇筑时预留施工空间较小，导致二期振捣困难，局部出现漏振，骨料集中现象，个别地方有渗水，其中4#弯管穿墙部位渗漏略严重些。此种裂缝属于接触缝渗漏，主要渗漏部位集中在金属结构与混凝土结构间的接触部位，走向与金属结构外围形状一致，渗水量较大，不随季节变化，呈水珠和滴漏现象；
　　②1#~3#流量计井上游墙局部出现点射，分析主要原因是在浇筑此部位的混凝土时，由于混凝土下料入仓高度过高，浇筑速度快。当时已是10月底，外界气温寒冷，拌合站生产混凝土供应不连续，浇筑面保现场温措施不到位所造成，此类渗漏走向不规则，用肉眼能看见明显的裂缝，渗水量与裂缝大小有关，一般呈渗水至滴漏现象，全年均有渗水，夏季渗水量较小、冬季较大。
　　③油气水系统检修集水井高程▽1020处墙体内侧零星有点射，主要原因由于时值10月份，天气最冷时，气温达-26℃左右，入仓混凝土未能及时振捣所造成。此处裂缝产生原因是外界环境温度与混凝土内部温度差距进一步加大了混凝土自身因内部温度应力而造成的裂缝。
　　④在电站厂房下游墙（尾水边墙）处局部有渗漏，分析裂缝成型原因主要为上下游墙浇筑仓面长度达41.64m，浇筑方量大，设计图纸未设置纵向施工缝，故导致产生温度裂缝。大体积混凝土水化时产生的大量水化热得不到散发,导致混凝土内外温差较大,使混凝土的形变超过极限，这是引起裂缝的主要原因。此种渗漏属于施工缝渗漏，此类渗漏数量最多且与水平或垂直施工缝位置一致，主要渗漏部位集中在厂房底板与周边混凝土墙体，夏季渗水量大，现象为湿渍，冬季明显增大，呈渗水和水珠现象。
　　通过对上述渗漏原因分析后予以归纳汇总，可见电站厂房混泥土常见渗漏产生的主要原因有以下几点：
　　（1）施工缝未严格按规范施工。
　　混凝土浇捣分层分块时止水带焊接质量不符合要求，施工中振捣器碰到止水带上浮或变形，或止水带周围混凝土振捣不够密实，施工缝渗漏治理中，凿开的施工缝中常看到厚达1cm以上的残渣层，局部止水失效形成的渗漏水顺着残渣层渗漏到整条施工缝，造成此类渗漏分布面广且数量众多。
　　（2）接触灌浆不够密实。
　　发电引水洞充水试验后，在金属结构周边就出现渗水和水珠渗漏，说明金属结构与混凝土接触面不够密实，存在间隙和渗漏通道，压力管道的水在穿墙套管处通过渗漏通道渗漏出来，出现滴漏、点射。
　　3.大石门水电站厂房混凝土渗漏处理措施和施工方法
　　渗漏治理的原则是：用电镐剔凿的方法找到漏水点或漏水线，化学灌浆、引排水和多道防水相结合，有针对性地进行内部处理和表面处理，减小整体渗漏水量，保持电站厂房机组设备在干燥[3]环境下正常运行，按照渗漏治理原则，特制处理方案为：
　　（1）孔洞、点渗及混凝土毛细孔的渗水处理方法
　　对于建筑物内部混凝土密实性差、裂缝孔隙、内部蜂窝孔比较集中的部位，用堵漏法；灌浆材料使用环氧砂浆和改性环氧树脂胶的混合灌浆材料。堵漏法的施工步骤如下：
　　灌浆堵漏法的施工步骤如下：先将漏水部位混凝土表面凿除2～3cm，利用冲击钻在渗漏点打孔，把灌浆管埋入孔内，然后再用环氧砂浆回填至原混凝土面，待环氧砂浆达到48h强度后，沿灌浆管灌浆，灌浆完待浆液凝固后再行割除灌浆管。
　　（2）永久伸缩缝渗漏处理方法
　　按照业主指示永久伸缩缝处理方法具体如下：
　　①清理基层。先将施工缝处凿一条深50mm，宽20mm的“V”型槽，用水冲洗干净。
　　②涂双组份聚硫密封胶。将凿好的“V”型槽内用喷灯烘干后，接触面涂刷双组份聚硫密封胶。待胶液固化后开始安装橡胶复合盖板。
　　③复合板施工。复合板沿伸缩缝中心线对称放置，并从中部向两边慢慢挤压，用橡胶榔头打实，将其中的空气排出，复合板通过两侧喷锌扁钢压条固定，利用手持电钻造孔，安装膨胀螺丝固定于混凝土面上。
　　④封边。为了防止水从复合板内部渗出，油气室与主厂房之间再用砖砌体缩小门框30cm，然后用2cm砂浆抹面；安装间与主厂房之间用以上同类办法处理完后，凿出截水槽引至阀门廊道截水槽后集中外排。
　　（3）墙体裂缝渗漏处理方法
　　裂缝处理均采用凿槽化灌方式处理。
　　裂缝灌浆施工工艺流程：凿槽→造孔→清理缝面→埋管、封缝→待凝→灌浆→表面处理。
　　①凿槽。采用切割机沿缝长切割混凝土，并由人工配合凿“V”型槽，“V”型槽尺寸为5cm×3cm、3cm×3cm两种；
　　②造孔。用冲击钻间隔30cm打斜孔，孔径12mm，孔深20cm，孔口距缝5～10cm，钻孔角度40°～60，使孔穿过缝面，并用水冲洗干净；
　　③清理缝面。采用角磨机沿缝长清除裂缝表面浮尘及污物，用湿棉纱将清理后的混凝土表面搽拭一遍，做到表面平整、无灰尘、无明水，晾干后立即进行下一道工序。
　　④埋管、封缝。灌浆管为直径12mm塑胶管，长度20cm，在管头3cm处用医用胶布缠绕3圈，以保证封闭效果，塑料管埋入孔内5cm，外露15cm；采用环氧砂浆封缝，环氧砂浆由人工配料、人工拌合，回填时用胶锤拍打捣实至表面出现少量浆液后，用抹子收至与混凝土面齐平、压光。环氧砂浆回填后及时进行覆盖养护。
　　⑤待凝。环氧砂浆封缝后等待凝固48h，方可进行灌浆。
　　⑥灌浆。选用手动试压泵进行灌浆，灌浆管与灌浆泵出浆嘴套牢，用扎丝缠紧后开始灌浆，灌浆压力先小后大，控制在0.2MPa，要求进浆缓慢，当相邻灌浆孔出现浆液，维持灌浆压力继续灌注15min后，停止灌浆，将灌浆管用扎丝扎紧。
　　⑦表面处理：灌浆结束48h后，用角磨机将灌浆管沿混凝土面全部割除、磨平。
　　4.渗漏处理效果评价
　　为保证渗漏处理的效果，渗漏治理施工宜选择在低温季节进行。大石门电站厂房渗漏治理工程于2010年9月开工，2010年12完工，运行至今，电站厂房渗漏部位处理后表面均无湿渍，达到了《地下防水工程质量验收规范》[4]GB50208－2002的防水等级一级标准，并顺利通过工程验收，从而说明大石门电站厂房渗漏处理方案合理有效。
　　
　　参考文献：
　　[1]金辉，任岩，杨桂芳．小浪底水电站住厂房渗漏排水控制系统特点[J]．人民黄河，2002（7），42-43.
　　[2]吴志明．万安水电站厂房渗漏原因分析及其处理[J]．人民长江，1998（11），22-23．
　　[3]张航，洪国艳．廖坊水电站厂房渗漏分析与治理[J]．大坝与安全，2009.6，65-68.
　　[4]GB50208－2002，地下防水工程质量验收规范[S]．

《大石门电站厂房混凝土渗漏处理方案研究》

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