李秋光，张元甲，罗艳丽，金新锋

（1.河南省白沙水库运行中心，河南 许昌 461000；2.河南恒禹水利工程有限公司，河南 信阳464000；3.虞城县水利局，河南 虞城 476300）

0 引言

白沙水库位于淮河流域颍河上游，是一座以防洪为主，兼顾灌溉、工业供水、旅游等综合利用的大（2）型水利枢纽工程。白沙水库溢洪道于1953 年8 月建成，2003 年除险加固时改造修筑，2006 年建成投用。溢洪道堰顶高程为222.00 m，设五孔9.50 m×12.00 m（高×宽）弧形钢闸门，最大泄洪能力为5 922 m3/s。2021 年7 月20 日河南北部发生特大暴雨，白沙水库作为重要的防洪水库，溢洪道于2021年7月经历了自建成以来第一次泄洪，泄洪流量200 m3/s，持续61 h。完成泄洪任务后，在堰体表面发现多处裂缝，并从裂缝中向外渗水。

1 渗水原因分析及危害

白沙水库溢洪道堰体由一期C15混凝土堰体和二期800 mm厚钢筋混凝土面层组成，详见图1。停止泄洪后，溢洪道堰体渗水情况，详见图2。

图1 溢洪道堰体纵剖面图

图2 溢洪道堰体渗水情况图

现场对裂缝渗流情况进行勘查后发现，渗流清澈不浑浊，无沙石颗粒带出。随水库水位下降，渗流流速降低，渗流量减少，水库水位降至222 m时所有裂缝均不再渗流。①一期混凝土和二期混凝土中间接缝处存在空腔，库水位高于接缝面时，受水压影响，水进入空腔内。②二期混凝土存在贯穿裂缝，水库、空腔和裂缝之间形成水通道；当库水位升高超过堰顶高程（222 m）时，水受压力影响就会从二期混凝土贯穿裂缝处渗出。③裂缝危害：经现场勘查。渗流水体较清，无砂石颗粒带出，可以判断堰体混凝土结构性没有问题。但是，形成的渗流通道内水和空气会使二期钢筋混凝土中的钢筋锈蚀，且裂缝沿横断面方向发展，不予处理的话会出现钢筋断裂，二期钢筋混凝土面层结构完整性受损继而影响到整个溢洪道的安全。

2 处理方案

处理的中心思想为“堵住进口、封住出口”，要想做到这一点儿，需要从下面两个方面入手。①空腔处理：采用纯水泥浆钻孔灌浆处理，利用水泥浆填充空腔，堵住渗水进水通道。②裂缝处理：对裂缝进行处理，密封后向缝内灌入环氧树脂溶液，堵住出水通道。③处理过程：秉承着先处理空腔，后处理裂缝的原则；先用分子相对较大的水泥浆，经钻孔灌注处理空腔，再用分子较小的环氧树脂溶液经注浆孔灌注处理裂缝。因为空腔空间较大，先利用水泥浆将大空间填充密实，再用环氧树脂溶液填充水泥浆进入不了的小缝隙，最终达到处理效果。具体过程如下：

3.1 空腔处理过程

3.1.1 布孔

先放样布孔，布置3排孔，排距1.50 m，孔距1.50 m，注浆孔直径5 cm，孔深2 m，钻孔按梅花形布设。布设时必须避开止水。

3.1.2 制浆

浆液采用P.042.5 普通硅酸盐水泥制浆，水灰比0.40～0.60。

制浆前先对制浆桶容积进行校核，校核容量为100 L，在40 和60 L 位置做好标记。先向桶内加入60 L 的水，然后加入100 kg 的水泥，用手钻机快速搅拌，搅拌时长2-3 min，浆液均匀无大颗粒状。制备的浆液性能指标为：流动度不大于17s，初凝时间大于或等于30 min，终凝时间不大于400 min，泌水率不大于0.40%。

3.1.3 灌浆

正式灌浆前做灌浆试验，经灌浆试验确定灌浆压力采用0.30～0.60 MPa。固定好灌浆口，灌浆口周边与混凝土接缝处采用环氧胶泥进行封堵，防止漏浆。灌浆口由下向上依次安装泄压阀、压力表、进浆阀。

正式灌浆时，关闭泄压阀，打开进浆阀，先向孔内灌入清水，当灌注压力达到0.60 MPa 时稳压5 min。然后打开泄压阀排出管道内清水，向孔内灌入水灰比0.60的水泥浆，当泄压口流出浆液与灌入浆液基本一致时关闭泄压阀，增加灌浆压力至0.30 MPa，稳压5 min，根据吃浆量调整灌入浆液水灰比和灌浆压力，不再吃浆时延续灌浆10 min后停止灌浆。灌浆完成后，待孔口浆液固化，清除多余水，待干净、干燥后用环氧胶泥进行封孔。

排序按照先下游排孔，再上游排孔，最后中间排孔进行。孔序分两序。

3.1.4 检验根据《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》要求，考虑到溢洪道为主要建筑物不适宜采用取芯检查的方法，故而采用检查孔注浆（单孔）的方法对灌浆效果进行检验。在三排注浆孔中间打检查孔，向孔内注入水灰比为2的水泥浆，压力0.60 MPa，初始十分钟内注入浆液量不大于10 L为合格。经检查，注入浆液量由左至右分别为7.40、6.80、5.30、7.80、6.40 L。检验结果均合格。

3.2 裂缝处理过程

3.2.1 裂缝检测

在库水位下降至具备施工条件时，组织专业人员利用RSM-SY7基桩多跨孔超声波自动循环仪、ZBL-F120裂缝宽度观测仪、HC-GY61T一体式钢筋扫描仪对溢洪道裂缝的深度和宽度进行检测。共计检测裂缝93条，均为贯穿裂缝，分布在五孔堰体上。裂缝宽度0.20～1.50 mm。

3.2.2 裂缝处理

经检测结果确定，二期混凝土存在至少93 条贯穿裂缝。由于检测仪器可探测深度问题，为达到预期防治效果，故所有裂缝均按完全贯穿缝处理。①延裂缝发展方向用合金片切割成“V”形槽，再用空压机接高压气枪将槽内浮渣清出，然后用脱氧棉蘸丙酮在槽内反复擦拭直至干净无粉尘，将调配好的环氧树脂胶泥用刮刀将“V”形槽刮填密实，待胶泥固化后，将裂缝表面打磨平整。②依次使用50、80、100 cm长钻头延裂缝两侧呈30°斜角向裂缝方向斜向下钻孔，确保孔道与裂缝相交。采用空压机接高压气枪将孔内灰尘清出，在孔口粘贴灌浆片。③对注胶孔进行密封性检查，利用空压机加压，达到灌浆压力后压力稳定，视为密封性合格即可灌浆。灌浆按照从下向上，从裂缝一端向另一端依次灌注。灌浆压力0.20～0.50 MPa，由小至大依次加压，灌浆至下一个灌浆咀稳定出浆时关闭进浆阀。如果灌浆压力持续增加至0.50 MPa 吃浆量极少或者不进浆时，认为该注浆孔没有和裂缝相交，应重新研判裂缝方向，重新打孔重复上述操作，直至可以正常灌浆。灌注结构胶采用环氧树脂胶泥现场配置，随配随用，配置超过2 h未使用的结构胶做无公害处理不再使用。注胶完成后，拆除灌浆垢并用环氧树脂胶泥密封后打磨光滑。④利用RSM-SY7基桩多跨孔超声波自动循环仪，对裂缝处理前后波速进行对比。处理前波速在1 667～3 448 m/s，处理后每条裂缝处的平均波速在3 626～3 876 m/s，无裂缝混凝土波速为3 876 m/s。通过对比，处理后的波速明显比处理前的波速增大，并且处理后的波速接近无裂缝混凝土的波速，说明裂缝处理的效果明显，混凝土裂缝已处理修复，达到合格标准。

4 结语

通过简要分析白沙水库溢洪道堰体裂缝形成的原因和裂缝所带来的危害，并结合工程实际阐述溢洪道堰体裂缝的处理过程，经过一系列的处理，白沙水库溢洪道堰体恢复了结构整体性，达到了较好的防渗效果。