莫一波,韩 峰

(1.浙江省临海市水利局,浙江 临海 317000;2.浙江省水利水电勘测设计院,浙江 杭州 310002)

1 工程概况

某引水工程是一座以供水、灌溉为主,兼顾发电的综合利用水利工程。年供水总量7.3亿m3,其中生活及工业供水6.53亿m3、农业供水0.77亿m3,改善农田灌溉6.57万hm2(98.63万亩),利用多余水量发电,以达到综合利用水资源的目的。引水工程设计引水流量为36 m3/s,加大引水流量为39 m3/s。

水库总库容3 414万m3,枢纽工程主要建筑物:16孔净宽12 m的泄洪闸、装机2×10 MW的河床式电站厂房、两岸重力坝等。工程于1997年9月正式开工,2001年12月底完工,2010年10月通过竣工验收。

2 存在问题及原因分析

引水工程泄洪闸位于桩号 0+000.00～闸左0+248.40 m,由上游混凝土护坦、闸室、消力池、下游护坦、海漫及抛石防冲槽等组成,共16孔,每孔净宽12.00 m,总净宽192.00 m,闸室均为单孔独立缝墩式结构,溢流堰与闸墩整体连接,闸基础座落于密实砂砾卵石地基或经碾压处理的砂砾卵石基础上,相邻闸墩间设沉降缝,缝宽2 cm,内设有铜片止水、652型橡胶止水以及沥青松板嵌缝。

溢流堰采用重力式折线型实用低堰,浅滩区 (1～9号孔)闸室堰顶高程 10.50 m,堰体底板混凝土标号为R90150,厚度4.50～2.71m;主槽区 (10～16号孔)闸室堰顶高程8.50 m,R90150号混凝土堰体底板厚7.50～4.50 m,溢流面板混凝土标号均为R28200S6,厚1.00m。

闸室段上游布置防渗系统,通过上游护坦将混凝土防渗墙和溢流堰连接,上游护坦采用200#钢筋混凝土,上下游方向长度5.10 m,厚度0.80 m(前趾和后趾厚度1.40m),闸址基础采用封闭式混凝土防渗墙防渗,位于上游护坦上游侧,两端分别与厂房和重力坝基础防渗帷幕相连接,并结合止水系统共同形成枢纽的防渗体系。防渗墙水下混凝土墙身厚0.80 m,墙底嵌入弱风化基岩至少0.50 m,墙体最深约50.70 m,防渗墙混凝土设计指标为:抗压强度≥10 MPa,抗拉强度≥1 MPa,弹性模量≤1.6104 MPa,抗渗标号≥S6。防渗墙顶部范围1.5 m高度段为现浇200#钢筋混凝土头部,头部以下11.20m高度范围墙内布置有钢筋笼。防渗墙与上游护坦连接,头部和上游护坦间设伸缩沉降缝,缝宽2 cm,缝内设紫铜片和652型橡胶止水带2道止水,经上游护坦缝内的水平止水带与闸室水平止水带相连,在各闸室缝墩内桩号0+013.00 m和0+013.40 m处分别设置了垂直向铜片和652型橡胶止水带,其顶面高程为24.00 m。泄洪闸标准纵剖面见图1。

图1 泄洪闸标准纵剖面图

2.1 存在的主要问题

2004年以来,管理单位发现部分闸墩下游伸缩缝底部有渗水潮湿现象(后逐渐发展成漏水现象);在泄洪闸消力池部位检修过程中,下游水位降低,又发现闸室和消力池斜坡段间的伸缩缝也有不同程度的渗水现象(见图2)。

2.2 原因分析

根据泄洪闸的渗漏情况分析 (结合上下游水位变化及渗漏点高低的变化),渗漏原因为泄洪闸防渗系统出现破损所致 (与当时的施工条件较差、运行多年有关)。

图2 泄洪闸闸墩伸缩缝下游侧漏水情况图

3 补强加固要点

3.1 破损点确认

由于该工程泄洪闸防渗系统均为隐蔽工程(见图3),对防渗系统进行检测,确定破损点,有针对性地进行处理,是补强加固的一个难点。

图3 泄洪闸防渗系统纵剖面图

根据检测部位的不同,此次防渗系统补强加固采取2种方法:

3.1.1 防渗墙以上、水面以下部位

潜水员下潜水下沿伸缩缝喷高锰酸钾,同时利用水下摄像机进行摄录,进行检测判断。如果相应部位止水完好,则高锰酸钾仅在伸缩缝表面;如果相应部位止水破损,则高锰酸钾随着渗漏水流被吸入相应的伸缩缝内,根据吸入高锰酸钾的量可初步判断该处破损的情况。检测结果为:

泄洪闸上游护坦和闸室内的2道水平和垂直止水均发生了不同程度的破损 (止水带的破损疑与止水带周围混凝土浇捣不实、止水带的材料质量以及接头焊接质量等有关)。从防渗墙头部伸缩缝内的止水情况看,至少顶部1道可能已发生不同程度的破损。

3.1.2 水下防渗墙部位

对水下防渗墙采用地震波CT进行检测。地震波CT检测的原理是利用位于同一平面上的2个钻孔,其中一个钻孔激发声波,另一个钻孔接收声波,读取声波的初至时间,在2个钻孔间作出大量交叉的声波射线,把每一条射线的激发点坐标、接收点坐标和声波初至时间输入计算机,利用CT专用处理软件,将2孔间断面划分为 M×N个小单元,经计算机多次迭代拟合运算,得到断面上各单元的声波速度值,作出声速等值线图,根据断面上声波速度的分布特征判断其内部结构或构造形态,分析混凝土性态。

检测时,为了尽可能减小对防渗墙的影响,分析了施工阶段的施工、监理资料,对最有可能出现渗漏通道的防渗墙布设了6个检测孔,孔距为13 m。检测结果为水下防渗墙局部存在波速较低、质量较差的情况(见图4)。

图4 防渗墙1～5号孔地震波CT检测成果等值线图

3.2 补强加固措施

由于引水工程承担着日常供水任务,水库不能放空,因此,对防渗系统的补强加固均采用水下处理的型式。

3.2.1 防渗墙以上防渗系统补强加固

对防渗墙头部顶部伸缩缝、闸前护坦与防渗墙水平伸缩缝、闸前护坦间水平伸缩缝、闸前护坦与闸室水平伸缩缝、闸墩上游面竖直伸缩缝等部位采用迎水侧新设表面止水系统进行处理。潜水员采用LW双组份灌浆材料和SX防渗模块进行水下防渗处理。顺序为:伸缩缝缝面开槽—布置灌浆孔—埋设灌浆管—SX M水下快速密封剂封闭—LW双组份灌浆—伸缩缝表面涂刷HK-963水下涂料—HK-8505水下弹性密闭胶嵌缝—表面设SR防渗保护盖片。

3.2.2 防渗墙补强加固

为防止对防渗墙造成二次破坏,根据水工建筑物“前堵后排”的原则,对防渗墙上游侧采取灌浆处理。

处理型式为搭设水上平台,对防渗墙上游侧进行灌浆,共布置2排灌浆孔,距离防渗墙上游侧分别为140,40 cm,每排孔距为2 m,间隔布置,灌浆深度为20 m。灌浆材料为水泥砂浆、水泥—水玻璃浆材、聚氨酯浆材。顺序为:先进行第1排灌浆,在抛石层下部采用水泥灌浆,如果吸浆量较大,可采用水泥—水玻璃进行灌浆。如果效果好,可不再进行第2排灌浆;第2排灌浆在抛石层下部采用水泥灌浆,如果吸浆量较大,可采用水泥—水玻璃进行灌浆。如果效果不好,可考虑在局部布置灌浆孔进行加密加深处理。

4 施工注意事项

4.1 CT检测

由于CT检测需通过水上钻机平台在防渗墙上钻孔,防渗墙厚度较薄,因此,需尽可能分析前期资料,对出现渗漏通道可能性较大的部位才进行CT检测,同时,钻孔过程中应严格控制钻机的垂直度,防止对防渗墙产生破坏(如钻孔偏差,有可能打穿防渗墙,形成新的渗漏通道)。在检测完成后,尽快对检测孔进行封堵还原。

4.2 灌浆材料及范围

由于防渗墙渗漏通道仅为局部部位,从经济、效益方面考虑,仅对检测出的渗漏通道附近进行处理即可 (处理效果达到设计要求即可完工)。

在灌浆材料的使用上,先用普通的水泥材料对渗漏区进行较大范围的灌浆,待发现渗漏点后再采用水泥—水玻璃或聚氨酯进行灌浆,节省投资,也增强了补强效果。

5 结 语

河床式电站防渗系统的补强加固是水利工程的一个难点,该工程采用了表面新设止水封闭系统,水下防渗墙CT检测、上游灌浆堵漏等措施,成功地对河床式电站的防渗系统进行了修复和封闭,达到了设计要求。

由于河床式电站防渗系统大多数为隐蔽工程,为了方便后续运行中的养护及维修,建议在相关部位(如防渗墙、止水附近等部位)埋设监测仪器,为以后的养护和维修提供监测依据。