水电站泄洪洞混凝土裂缝处理及防治措施案例分析

1 工程概况　　以贵州省蒙江流域双河口水电站泄洪洞龙抬头段及泸定水电站泄洪洞裂缝处理及防治为例。

1．1 蒙江流域双河口水电站泄洪洞工程概况　　贵州省蒙江流域双河口水电站泄洪洞采取的是城门洞形，整个隧洞全长528 m，进出口底板高程分别为536．65、494．2 m，其中，双河口水电站第一次蓄水以后，经过现场检查发现，在库区水位比度汛洞堵头拱顶部位高程以上时，龙抬头斜井底板的施工缝以及混凝土冷缝产生了渗水的现象，并且其渗水量伴随库区水位的上升而持续增加。与此同时，在龙抬头斜井段的侧墙混凝土冷缝及施工缝同样产生渗水的现象。经过有关人员勘测并研究发现，造成这些部位渗水主要原因，是由于这些隧洞岩层的地质条件比较差、施工缝的处理不够理想、混凝土浇筑过程中产生冷缝以及度汛洞堵头固结灌浆不佳等。为此，有关人员提出对渗水部位进行化学灌浆的方法来有效抑制渗水及处理裂缝。　　1．2 蒙江流域双河口水电站泄洪洞裂缝处理情况

泸定水电站的泄洪洞受冲刷部位全部采用的是HFC40混凝土浇筑，而水电站筑坝产生的裂缝大多数分布于此。据统计，其裂缝主要集中在水坝0+180～0+600段内，裂缝产生的主要位置为与底板距离1～7m的边墙，宽度大多数都在0．1 mm左右，特别是每仓的中间部位分布最多。其中，发生裂缝的角度与水平夹角保持大于或等于45。，形状为龟裂而不规则，而产生渗水的裂缝通常具有很小的渗水量，而多数裂缝只是出现缝面湿润以及混凝土表面出现水印的现象，却有很少部分发生比较明显的渗水痕迹，几乎见不到有轻微流淌水流的痕迹。通过对裂缝发展的时间进行观察得知，在对前期浇筑混凝土建筑完后24h进行拆模，裂缝便会随之出现，然后这些裂缝在拆模后的7d左右便会逐渐达到高峰期，直至拆模后的l5～20d才会慢慢停止发展。　　2 水电站泄洪洞混凝土裂缝处理及有效防治　　2．1 双河口水电站泄洪洞的化学灌浆法　　2．1．1 材料简介、特性及配置　　化学浆液的材料为PCI—CW 高渗透改性环氧树酯。该材料具有较高的粘结力，并且在常温下可以固化，在固化之后的收缩较小，同时具有机械强度高和稳定的耐热性等特点，

鉴于复合土工膜部分现场观测成果合成材料在工程应用中具有一定的抗老化能力，故有些国家的某些文件中对其使用年限作了较为宽限的规定，如前苏联BCH07-74《土石坝应用聚乙烯防渗结构须知》中规定，聚乙烯土工膜可用于使用年限不超过50年的建筑物。奥地利林茨公司发表的“聚丙烯复合土工膜土工合成材料的长期性状”一文中的结论写道：“对聚丙烯的15年以上的现场应用经验表明，它们的化学和生物稳定性高；织物的最大损坏是在施工中；铺设以后没有大变化；……可预期超过100年的稳定性。

因而具有良好的止水及堵漏效果。这种补强灌浆材料，在水利工程建筑修补及加固中的应用比较广泛。此外，该材料还具有工艺简单、环保性能优良，不会给环境造成污染等优点。　　2．1．2 施工步骤　　首先，查缝和钻孔。对泄洪洞中已经发现的裂缝采取高压水及逆行那个混凝土基面的清洗工作，并检查造成裂缝的原因以及裂缝的走向。并采取骑缝孔与斜孔相结合的办法来进行钻孔。在完成斜孔钻孔后，需要利用高压风及高压水枪检查其孔缝，以及完成对裂缝尺寸的数据采集等。　　其次，布孔、封孔和封缝。再次利用高压风对即将进行施工的灌浆孔进行清孔工作，将沉积在孑L底以及附着在孔壁上的沉积物给清除出来，接着便安装灌浆孔口阻塞器，并在管孔处标明灌浆孔与排气孔的标识。在布置好灌浆孔后，利用PSI一130快速堵漏剂来封孔，并且用环氧胶泥对孔口作进一步强化密封。封闭孔口之后，需要沿着混凝土裂缝走向凿除一条2cm宽、2cm深的槽，对凿槽及逆行那个压力水清洗后，再利用快速堵漏做封槽工作。　　再次，对埋设的管路做通风检查后，开始进行灌浆操作。灌浆过程中，先对奇数斜孔进行灌注，其孔位数的布置依照实际施工过程中的长短进行。在灌浆时，需要充分考虑相邻孔位出现的返浆状况，一旦邻近孔产生返浆，需要将返浆孔的积水全部排出，在将其与灌浆管进行接通并灌浆。依照上述的方法，由上至下、由低到高对各个孔进行灌浆。　　最后，灌浆结束标准。对泄洪洞混凝土裂缝的化学灌浆其压力标准为设计所提供的标准值，一般来说，最大灌浆压力要小于等于1．5 MPa。而灌浆结束的确定则由注人量及灌浆压力大小作为标准，其基本要求是，灌浆压力达到最大之后，在30 min内压浆不再进入孔内。此时，便可作扎管闭浆操作。　　2．2 泸定水电站泄洪洞裂缝产生的原因及处理措施　　2．2．1 泸定水电站泄洪洞产生的成因分析　　首先，原材料具有较差的相容性及稳定性。其次，水泥在配合比的用量较大，使得混凝土产生过高的水化热。其次，由于河流流域岩石骨料热膨胀系数较大，在温度变化时，骨料与叫凝材料会出现错动。再次，HF混凝土具有较高的施工工艺要求，其在施工过程中难以掌握，并且对振捣时间及方式的控制达不到标准要求。此外，由于泸定水电站的泄洪洞被贯通，出现较强的空气流动，造成洞内温度偏低，使得混凝土与外部环境出现较大的温差现象。　　2．2．2 对泄洪洞裂缝处理及防治措施　　(1)为减少洞内的通风情况，保护混凝土的温度，从而使得混凝土与外界环境的温差下降，可以将排架搭设在泄洪洞的出口处，并悬挂上帆布帘。　　(2)在满足强度要求的前提下，对混凝土的配比加以调整，尽量减少水泥的用量，同时提高粉煤灰的掺量，从而使得混凝土的水化热得以降低，以便能减少混凝土内外的温差。　　(3)利用电脑对加水量进行控制，从而在拌制混凝土的过程中对水灰比加以严格控制，需要注意，在拌和时，为了使原料出口机的温度得到降低，需要采取温度相对比较低的井水，并且在夏季运输混凝土时，还应采取相应保温及降温措施，有效减少运输过程中混凝土的升温情况。　　(4)施工过程需要对振捣工艺加以严格控制，结合使用直径为100 mm及70 mm的软轴振捣棒，加强振捣操作。　　(5)对混凝土入仓速度加以严格控制，使得其上升速度小于等于0．8 m／h。　　(6)将混凝土拆模的时间延长至原来的1倍，即由24 h变为48 h。　　(7)拆模后，派专门人员对混凝土工程及时做好喷雾养护工作，其养护用水要保持在20℃ 及其以上的温水，同时还要主要让混凝土表面保持湿润。　　(8)将温度计埋设在混凝土仓位，对混凝土内部的温度进行监测，并且对混凝土温度变化与裂缝产生的关系加以有效分析。　　通过对双河口水电站泄洪洞以及泸定水电站泄洪洞裂缝产生的原因及处理方法加以分析得知，前者由于地质条件比较差、施工缝的处理不够理想、混凝土浇筑过程中产生冷缝以及度汛洞堵头固结灌浆不佳等造成的泄洪洞裂缝现象，可以采取高渗透改性环氧树酯材料进行化学灌浆的方法，进行有效抑制；后者因为混凝土水化热过高而引起的裂缝，可以通过合理减少水泥用量及用聚羧酸高效减水剂及C9035混凝土材料的方法，对裂缝进行处理及有效防治。