刘辉孔西康
四川二滩国际工程咨询有限责任公司613000
摘要：某水利枢纽消力池充水后结构缝间排水槽引管及底板基础排水孔出现渗漏现象，为确保消力池运行期间安全稳定，根据渗漏特征及设计结构分析漏水原因，制定了可行的处理方案，经采取“缝内灌浆、嵌缝封闭”综合处理技术措施，使消力池结构满足设计要求。
关键词：消力池渗漏；特征分析；堵漏工艺；实施效果
1．概述
某水利枢纽挡水建筑物为碾压混凝土重力坝，坝体设底孔和表孔泄洪，通过坝后的底孔和表孔消力池消能。表孔消力池底板顺水流方向长140m，垂直水流方向宽130.5m，表孔消力池底板由182块钢筋混凝土板组成，抗冲耐磨层厚50cm；在消力池底板底部的顺水流方向布置一条基础辅助排水廊道，垂直水流方向布置二条基础辅助排水廊道。消力池底板顶部高程皆为355m，表孔消力池底板板厚为5m和3m，底孔消力池底板板厚为3m；消力池尾坎顶部高程皆为367m，低于下游最低水位高程372m。消力池底板基础渗流采用封闭抽排方案，抽水泵房位于左导墙3#块及右导墙5#块封闭帷幕廊道内。
消力池底板施工缝部位设计有两道止水，第一道铜止水中心线位于底板顶面下40cm，第二道橡胶止水中心线位于底板顶面以下100cm，两道止水中间为方形排水槽，排水槽通过预埋管径50mm的PVC管连通至导墙、尾坎封闭灌浆廊道及排水廊道内，通过在横向施工缝上设置橡胶分隔止水，将止水划分为15个独立分区。每条施工缝基岩设置等腰垂直三角形排水沟，沟底按3m间距设置基础排水排水孔，孔深3m，孔径56mm，孔内设置塑料盲管。排水沟通过预埋管径100mm的PVC管连通至导墙排水沟和尾坎廊道排水沟。封闭帷幕灌浆廊道及基础辅助排水廊道底板设计有幕后排水孔及基础辅助排水孔。
2．渗漏检查及原因分析
消力池混凝土施工于2011年11月底结束，在消力池充水之前通过对预埋的止水间排水槽引管压水的方式对消力池止水施工质量和止水效果进行整体检查，每个独立分区为一个检查单元。由于预埋在消力池左、中、右导墙内的排水槽引管大部分堵塞而无法利用，经研讨后决定采用在消力池护坦靠近导墙两端钻斜孔至排水槽的方式，逐区实施压水试验，经检查未发现消力池结构缝等部位有气泡或渗水现象。
2012年2月消力池充水后，导墙及辅助排水廊道内排水槽引管有5孔出水；排水廊道内基础排水孔及排水沟引管也存在出水情况，部分原有水渗出的排水孔水量增大明显，汇集到集水井的水量接近设计排水量的200%，对集水井排水泵的长期安全稳定运行造成一定压力。
为了尽快查明汇集于集水井水量增大的原因，并对导致水量增大的缺陷部位处理，制定了相关方案。该方案的第一阶段是，1）通过在消力池池水内掺入高锰酸钾将池水染色，2）通过潜水员潜入消力池底对结构缝进行摸探检查等，此两种手段均未发现可能的渗水来源具体部位。为尽快查明漏水原因并对漏水部位进行处理，启用了该方案的第二阶段，即将消力池池水抽干后检查。
在消力池池水抽水过程中根据消力池水位变化监测廊道集水井内集水水量变化，发现随着消力池水位的降低，廊道内总渗水量呈逐步减小趋势，将消力池内积水抽干后，渗水量发生较为明显变化，总渗水量由充水后的369m3/h降至50m3/h。在抽水至EL.355.2m时（即消力池积水20cm），通过对消力池各缝进行素描和排查，发现在靠表护12-13块右导墙趾板混凝土内有一直径约40mm的孔有明显渗水现象；消力池底板部分结构缝张开约2mm～3mm，与前期施工的右导墙趾板连接部位局部结构缝缝宽2mm～5mm，缝上部无淤泥堆积，有明显水流下渗迹象。因此查明的渗水原因主要为以下几个方面：
1）前期施工的导墙趾板上一处引管封堵失效，有明显漏水现象。
2）由于前期施工的导墙与消力池底板施工间隔约为两年，导墙混凝土施工时间早，布置于导墙区域的施工道路对预埋于导墙内的止水破损、老化严重，后期浇筑的底板混凝土与导墙混凝土温度变形等不一致导致其结构缝开度较大并影响了止水效果，最后导致该处结构缝出现止水破坏、漏水严重的问题，随着水位和水压力的逐步增大，池体内积水渗入消力池止水间排水槽内并通过排水槽引管排入消力池廊道；部分排水槽内漏水渗漏入橡胶止水下部，通过结构缝渗入基岩间排水沟和基岩岩体内，然后通过基岩排水孔和排水沟引管流入导墙廊道。
3．处理措施
由于消力池结构和止、排水系统布置复杂，按照渗漏的途径及变形缝的特点，结构缝处理以防渗及抗冲磨为主要目的，兼顾块体结构缝间变形要求，经过试验和多种方案研究比较并借鉴类似问题的处理经验，确定消力池结构缝采用“缝内灌浆、嵌缝封闭、表面处理”综合处理方案，并制定了详细的施工工序、方法、工艺要求和质量控制标准。
处理措施为：对于封堵失效的预埋管或钻孔，重新扫孔清理后用预缩砂浆封堵密实，钻孔上部预留10cm填充环氧砂浆捣实抹平，表面刮涂环氧胶泥。
渗水的结构缝，对结构缝扫缝至少10cm深，缝口以下5cm用环氧胶泥填实抹平，下部缝间用弹性聚氨酯材料灌注充填，施工完成后拆除灌浆针管等施工材料，并进行表面打磨，刮涂环氧胶泥等。
4．材料参数
HK-EQ-1环氧胶泥性能指标
LW/HW水溶性弹性聚氨酯性能指标
5．施工工艺
表孔消力池渗漏处理工作流程：1、结构缝扫缝→2、钻灌浆孔→3、块号间止浆（水）措施→4、结构缝及灌浆孔高压清水冲洗→5、采用高压风管（无油风）吹排结构缝间及孔内积水→6、缝面干燥处理（烘烤或高压风吹干）→7、安装灌浆嘴、排气管→8、环氧胶泥闭缝并待凝→9、灌前试压→10、聚氨酯灌浆→11、灌后质量检查→12、灌浆管割除后填充环氧胶泥及清理工作→13、打磨、清理。
1）结构缝扫缝：原结构缝开度2mm～5mm，扫缝宽度按5mm内控制，采用电动切缝机沿原结构缝切割，切缝轮片规格为Ф400mm，厚度3mm，切缝深度按10cm控制。
2）钻灌浆孔：采用骑缝孔位布置，确保垂直缝面，按灌浆孔间距30cm，排气孔间距90cm，深度30cm，孔径14mm标准控制，钻杆规格Ф14mm×350mm。
3）块号间止浆（水）措施：为了保证单块结构缝化学灌浆质量，并有效的降低清缝、洗孔工序的操作难度，在单块结构缝与相邻块接缝“╬”型部位设置临时止浆（水）措施，以解决结构缝化灌材料及污水在缝间互窜。采用Ф35mm空心钻头垂直造孔，为防止打穿护坦顶面40cm下层的铜止水，孔深严格控制在35cm，孔内干燥处理及清洁度经检查合格后，方可采用环氧胶泥填塞，确保密实度和表面平整度。
4）结构缝、灌浆孔清洗：扫缝切割及钻孔完成后，采用6～8MPa高压水枪冲洗缝间及孔内的污水、混凝土屑末、沉积淤泥5～7遍至回水清澈，确保清洁无杂质。
5）吹排孔、缝内积水：使用无油压缩空气吹赶积水，圆管型风管导入至孔底，扁口型风管嘴紧贴缝间，工作时保持平行同步，两套风管工作距离30cm，吹排3～5遍至无水返出。
6）缝面干燥处理：采用耐热型吹风机沿缝口缓慢移动对其烘干，缝面干燥过程一般需3～4遍，保持切缝两侧10cm范围的基面干燥。
7）注浆嘴及排气管安装：选用A-15型堵漏针安装至孔内12cm，间距30cm，10m缝安装止水针30个。排气管为塑料材质，安装至距孔底2cm～3cm距离，管头外露15cm～20cm，10m安装排气管3个，确保安装后的止水针、排气管牢固与孔间无空隙，不漏气。
8）环氧胶泥闭缝、待凝：根据结构缝容积将HK-EQ-1环氧胶泥A、B组份按A：B=4：1（重量比）掺合量配制，拌合由手工采用刮刀拌合5～6分钟使其充分均匀混合，要求拌制后1小时内使用完毕。
填塞环氧胶泥前保证结构缝基面干燥，混合后的胶泥黏度较大，采用刮刀接触面积大，填塞时反复将胶泥带出，很难有效的保证结构缝填塞量和密实度，后使用8号铁丝制作成“√”型填塞工具。经比较，铁丝填塞效果明显优于刮刀填塞，且便于施工。
缝内补填胶泥至少按5cm控制，保证粘接两侧结构缝面充分接触及密实度。闭缝完成后及时清除缝口两端的胶泥残留物，缝口胶泥面应光洁平整，满足过流面平整度要求。待凝2～3天，养护期间不应受水浸泡及外力挤压。
9）灌前检查：待环氧胶泥固化后，对灌前封闭效果压风检查，风压控制在0.1Mpa，如有漏气部位，重新涂刮胶泥处理；若出现孔、缝间不通畅，视情况加密钻孔。
10）聚氨酯灌浆：水溶性弹性聚氨酯（LW/HW）按1：1（重量比）称量后搅拌均匀，根据单块缝较长（10延米）且缝畅通性良好，且缝型、缝宽分布较规则更利于浆液充分、快速扩散特点。注浆机械选用SL-500型高压堵漏灌浆机，注浆顺序按单块号结构缝两端向中间逐孔依次推进作业，灌浆压力为0.2～0.3MPa，过程中防止骤然加压，保持缓慢进浆分级逐步加压。
注浆时可视情况将相邻孔的止水针止逆阀门拧出，也可作排水排气管，待排水、排气完成并充分返出原液时重装止逆阀门，接上一孔继续灌注该孔的方法依此类推，预埋的塑料排气（水）孔的工艺同此。
当单条缝注浆最高注浆压力持续3分钟不再进浆或吸浆率小于0.01L/min且压力表不再下降时灌浆结束。
11）灌后检查：注浆完毕72小时后，通过打斜缝孔方法，对结构缝按0.4MPa的恒压对结构缝进行试压水检查，经骑缝取得所有芯样检查，上部环氧胶泥材料密实与混凝土结合紧密，下部弹性聚氨酯浆液充填饱满。
12）止水针、排气管的处理：单条缝灌后检查合格后，对A-15型堵漏针头环压螺栓上部铝材拆除，采用环氧胶泥封填。对塑料排气（水）管重新扫孔的方法，扫孔按15cm控制，待清孔、干燥处理合格后，采用环氧胶泥封填。
13）打磨、清理：封孔及缝口的表面应平整光滑，满足过流面平整度要求，局部材料凸体采用机械磨除。
灌浆废弃材料及残留物收集至容器中运至指定区域掩埋处理。
6．总结
经过压水及取芯检查，表明经过处理的渗水部位结构缝内化学灌浆材料填充密实，环氧胶泥与周边混凝土结合紧密，能有效保护下部化学灌浆凝聚体，起到抗冲耐磨的作用。经过六个汛期检验。2018年7月8日至11日，该水利枢纽上游来水流量达到25130m3/S，洪水高峰达到近80年一遇，刷新了有历史记录以来最大实测洪水，下泄最大流量达到16000m3/S。在泄洪期间，经对消力塘各部位止水间排水槽引管及廊道内其他部位排查，均无异常渗水现象，证明该消力池渗漏处理效果良好，达到了预期的目的。