大坝横缝渗漏上游面处理技术.docx
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大坝横缝渗漏上游面处理技术
大坝横缝漏水处理施工技术
1前言
目前较多的在建和已建大坝中发现横缝漏水，经过十几年的技术积累，我们已逐步建立了一套大坝横缝漏水处理技术，包括漏水普查、原因分析、处理原则及方案、工艺控制、效果检查等，施工条件包括水上、水下处理。
以下结合越南松真2大坝横缝漏水处理具体汇报。
2漏水普查
漏水普查有助于漏水原因分析，包括漏水时间、漏水量、漏水量变化、漏水量与上游水位关系等。
越南松真2项目的漏水普查工作做的比较详细，包括开始漏水时间、不同水位条件下哪些缝漏水、漏水量多少等，这里仅将漏水量列出，也列出了国内其它几座大坝漏水情况，另外本工程在我方现场查看后，建议增加了漏水温度的测量。
表2.1越南松真2大坝横缝漏水统计表
序号
横缝编号
流量（L/S）
备注
1
K7
0.77
2
K8
0.19
3
K11
49.71
4
K14
4.40
5
K16
17.3
6
K18
0.32
7
K20
2.29
8
K23
0.26
9
K25
5.73
10
K28
0.06
合计
81.03
表2.2国内部分大坝横缝漏水统计表
序号
工程名称
施工部位
工程量
（m）
坝高
（m）
施工前渗漏量（L/s）
1
湖南柘溪水电站
2条劈头缝
129
104
12
2
浙江杨溪水库
15条横缝
200
60
5
3
广西龙滩水电站
4条横缝、1个排水管
80
200
5
4
湖北三峡三期围
10条水平缝、6条横缝
670
115
60
3原因分析
大坝横缝渗漏主要有以下几点原因：
1）与大坝结构缝止水损坏与失效有关；
2）横缝止水与混凝土衔接部位的混凝土不密实存在渗水通道；
3）大坝混凝土存在漏水的施工缝或水平裂缝；
4）大坝混凝土整体防渗性能差。
处理前根据当时现有情况描述分析，与大坝结构缝止水损坏失效或结构缝止水与混凝土衔接不密实存在渗水通道的可能性较大。
有条件的情况下，一般在制定针对性的方案前须对待处理部位进行了详细的水下检查，水下检查采用向横缝及其周边喷高锰酸钾示踪剂，查看是否向缝内吸入，以此判断结构缝及其周边的渗漏情况。
检查结果显示，主要漏水存在于横缝位置，横缝止水损坏与失效是渗漏的主要因素。
4处理原则及方案
4.1处理原则
渗漏水产生的三要素是：
漏水源、渗水通道与逸出点，要解决工程的渗漏水问题也需从这三方面着手。
根据以往工程经验和大坝目前的状况直接更换横缝止水存在诸多困难，从缺陷修补角度出发，在结构缝上游面对结构缝漏水处理最为有效，即在横缝上游面设置表面止水并结合结构缝化学灌浆处理，形成表面止水体系的处理方式。
处理方案以自坝顶至淤积层以上对漏水缝进行处理，新建缝面止水体系。
止水体系由缝内化学灌浆和缝面柔性防渗止水模块构成。
缝内化学灌浆选用LW水溶性聚氨酯灌浆材料，填充结构缝上游面与结构缝止水之间的横缝缝腔及水平缝缝面，利用LW材料遇水膨胀的特性封闭可能的缝内漏水通道，LW固结体具有弹性的特点可适应结构缝伸缩变化；缝面柔性防渗止水模块选用SR止水材料与SR防渗盖片，在上游横缝表面形成一道表面柔性止水。
4.2处理方案
具体处理方案为：
在横缝表面进行骑缝切槽、钻骑缝灌浆孔，埋设灌浆管、临时封闭，封闭完成后压水检查，压水检查完成后进行化学灌浆，灌注LW水溶性聚氨酯灌浆材料，让化学材料充填封闭漏水缝面；灌浆结束后对缝骑槽重新进行清理，嵌填SR止水材料并对缝面粘贴SR防渗模块，稳妥固定后完成整个结构缝表面止水体系建立。
水上及水下结构缝表面止水体系标准剖面见下图。
5工艺技术要求
5.1施工流程
由于大坝已蓄水运行，整个上游面施工分为水下施工和水上施工两个部分，水下施工须专业潜水作业，作业难度随潜水深度增加而加大，由于死水位下最大水深（55m）已接近普通空气潜水的限制深度，施工难度较大。
水上施工沿缝采用升降吊篮作为工作平台。
水下施工采用浮排作为支援工作平台，配置相应的潜水设备、专用减压仓及专用施工设备。
具体施工流程如下：
5.2水下处理施工工艺
1）检查
处理前，对横缝面进行全面综合检查，水下部分采用彩色水下电视进行记录，潜水员做好标记，对有疑问的裂缝采用水下示踪剂确认漏水情况并标记，以便于随后的施工处理。
2）缝面切槽及清理
骑缝切槽，用水下液压切割机沿需处理的缝面切割骑缝槽，槽宽为80mm，槽深为60mm。
成槽同时对结构缝跨缝360mm（11号、16号缝盖500mm宽盖片为600mm）范围的混凝土表面进行清理，清除结构缝两侧表面附着物、浮生物及松动层，遇到表面错缝、不平整、混凝土局部破损或骨料出露的部位，先用水下打磨设备打磨平整，缺陷孔洞采用SXM水下密封剂找平。
表面清理工序非常重要，对于已建年数较长的大坝，往往在表面有很多吸附物，需要用高压水冲洗。
另外，表面平整度也很重要，特别对于一些薄层的修补，水下找平效果不是很好。
3）钻孔、埋管及封缝
清槽完成后，在缝槽内以60cm的间距，深10cm左右钻骑缝灌浆孔，也可根据缝的走向钻穿缝斜孔，确保穿缝点深10cm左右。
成孔后插入Ф8-10mm的灌浆管，用SXM水下快速密封剂埋设灌浆管，在槽底嵌填约20mm厚的SXM水下快速密封剂封闭缝面。
钻孔的间距视缝漏水情况，漏水大的，间距可扩大，但为了保证浆液填充的密实性，间距不能过大。
漏水量小的，间距可以控制在1m以内。
漏水量大的建议埋4、6分铁管，甚至更大，保证灌浆的通畅性。
4）压水检查
待SXM强度达到要求后，从最低处的灌浆管开始进行压水检查，封闭各灌浆管，在0.3MPa～0.5MPa压力下观察渗漏情况，确认缝面无渗漏现象后再进行后续灌浆工作。
如发现外漏现象，补充封闭，再试压，直至全部合格。
对于大漏量的缝，其实是无法检查表面封闭性，压水检查其实是模拟灌浆。
5）灌浆
灌浆采用纯压式。
在潜水工作平台上进行LW/HW水溶性聚氨酯化学灌浆配浆，采用电动化学灌浆泵压浆。
灌浆管首先和最低处的灌浆管相连，自下而上灌注LW水溶性聚氨酯化学浆液，灌浆压力根据不同水深，控制在0.3-0.5MPa。
当上一灌浆管出现纯LW浆液后将该管封闭持续灌注，或将灌浆管移至出纯浆的管子同时关闭原灌浆管继续灌浆，直至最高处灌浆管出现纯LW浆液后，结束灌浆。
如出现大的吸浆量，可采用间歇灌注，控制进浆量。
灌浆工序至关重要，因为不可逆性，材料设备准备充足。
对于大漏水的缝，灌浆的工况是敞开式、顺水流，靠聚氨酯浆液遇水膨胀止水，在下游侧形成相对封闭空间，浆液再往上升。
这对灌浆过程中灌浆速度、固化剂参量的要求就很高了，一方面希望浆液能尽量填充，另一方面又希望浆液尽早固化，形成灌浆封闭空间。
实际施工中需要根据廊道内出水量的变化、浆水混合物的观感来指导上游面灌浆参数。
另外，在一般工程中灌浆时上部灌浆管是畅开的，但在本工程中，由于上部的灌浆管漏量大，对底部进浆稀释大，浆液无法固化，实际施工中对进浆管以上20m左右（3个进浆管）的及上部的进管浆关闭，待浆液往上升至关闭孔下部的进浆管出浆时，再打开，依次往上。
所有这些工作目的都是为了能使浆液填充密实，但由于内部通道复杂性、浆液在不同条件下固化时间的不确定性，因此在一轮灌浆结束后，有必要对个别部位重新钻孔灌注。
6）割管清槽
灌浆结束24h以后，清除灌浆管并再次将缝槽及缝槽两侧18cm范围内的混凝土表面清理干净。
此次清理主要是对灌浆管及可能的浆液固结体。
7）预制SR防渗模块
在岸上制作SR防渗模块，裁剪好宽330mm宽（KN11、KN16号横缝采用500mm宽盖片）的三元乙丙增强型SR防渗保护盖片，并按缝两侧混凝土的平整度，在低洼部位所在的盖片上粘贴SR材料找平层，厚度约5mm～10mm。
8）涂刷底胶
按1m～2m为一个操作段，在表面已清理干净的横缝槽表面涂刷HK-963水下涂料。
涂刷过程须认真仔细，要求涂层厚薄均匀，不漏刷，对于坑洼部位可先修补平整后再进行涂刷。
基面清理程度直接影响底胶的涂刷质量，一般如果表面浮物较多，底胶很难与基面粘接，所以要求在岸上制作的SR盖片上也涂刷水下底胶。
9）缝面SR防渗模块固定
在水下缝面由下至上（也可由上至下）粘贴由岸上制作的、适应缝面要求的SR防渗模块。
首先将SR防渗模块挂到预先安装的膨胀螺栓上，然后从模块中部向两侧赶水，使SR防渗模块与基面粘贴密实，SR防渗模块搭接长度为150mm；两侧用Ф8不锈钢膨胀螺栓、不锈钢压条进行锚固，锚固间距约300mm。
不锈钢压条尺寸40mm（宽）×3mm（厚）。
以上三道工序有二种不同的操作方法，一种是在槽内及粘贴范围内涂底胶，水下嵌填SR止水材料，然后再粘贴盖片，固定压条。
缺点是由于底胶在水下未能快速固化，水下嵌填的SR止水材料短时间不能粘结，施工难度大，效率低。
另一种是在岸上将SR止水材料粘在SR盖片上，位置基本置中，尺寸参考开槽大小，然后在水下整体安设。
缺点是槽的位置及尺寸与鼓包不一致就会影响嵌填质量。
认为对于老坝、缝面垂直度好、应急性的工程，可用第二种，其它的可考虑用第一种。
10）封边
用HK-963水下封缝胶泥对SR防渗模块各边及螺杆孔进行封边，并确保封边密实。
5.3水上处理施工工艺
基本与水下处理类同，质量控制比水下容易的多，这里就不在赘述。
6主要使用材料性能
施工材料主要有LW、HW水溶性聚氨酯化学灌浆材料、SR止水材料、SR防渗盖片系列防渗止水材料、HK-963水下粘结剂，具体性能指标如下：
6.1LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料
1）材料性能
LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料是一种亲水性材料，遇水后先分散、乳化进而固化，可用于潮湿面甚至带水条件下的防渗堵漏处理。
LW的主要性能指标如表6-1。
表6-1LW化学灌浆材料性能指标
序号
项目
指标
1
密度（g/cm3）
1.05±0.05
2
粘度（mPa·s）
150~400
3
凝胶时间（s）
≤150
4
包水性（10倍水）（s）
≤150
5
遇水膨胀率（%）
≥100
2）检测引用标准
JC/T2041-2010聚氨酯灌浆材料。
6.2HW水溶性聚氨酯化学灌浆材料
1）材料性能
HW是一种快速高效的防渗堵漏补强加固化学灌浆材料，已在大量的工程中得到广泛应用。
它具有粘度低、可灌性好,可在潮湿或涌水情况下进行灌浆，对水质适应性强；有较高的力学性能，适用于混凝土或基础的补强加固处理；施工工艺简便，浆液无需繁杂配制等特点。
HW主要性能指标如表6-2:
表6-2HW化学灌浆材料性能指标
序号
项目
指标
1
粘度（mPa.s）
75±20
2
比重
1.1
3
凝胶时间
几分～几十分可调
4
粘结强度（潮湿表面）（MPa）
2.4
5
抗压强度（MPa）
19.8
6
抗拉强度（MPa）
7.8
7
抗渗性能
>S15
8
遇水膨胀倍数（%）
2～4
2）检测引用标准
JC/T2041-2010聚氨酯灌浆材料。
6.3SR塑性止水材料
1）材料性能
SR-2型塑性止水材料，是专门为面板坝混凝土接缝止水而研制的嵌缝、封缝止水材料，其主要性能指标如表6-3。
表6-3SR-2塑性止水材料产品主要性能指标
序号
项目
技术指标
SR-2型
1
密度g/cm3
1.5±0.05
2
施工度（针入度）0.1mm
≥100
3
流动度（下垂度）mm
≤2
4
拉伸粘结性能
常温、干燥
断裂伸长率（%）
≥250
破坏形式
内聚破坏
低温、干燥
（－20℃）
断裂伸长率（%）
≥200
破坏形式
内聚破坏
冻融循环300次
断裂伸长率（%）
≥250
破坏形式
内聚破坏
5
抗渗性（MPa）
≥1.5
6
流动止水长度（mm）
≥135
2）检测引用标准
SR止水材料的出厂检验项目包括表2中的1、2、3项和第4项中的“常温、干燥”条件的试验。
检测引用标准发下：
（1）GB1033塑料密度和相对密度试验方法
（2）GB／T13477．1建筑密封材料试验方法第1部分：
试验基材的规定
（3）GB／T13477．6建筑密封材料试验方法第6部分：
流动性的测定
（4）GB／T13477．8建筑密封材料试验方法第8部分：
拉伸粘结性能的测定
（5）GB／T13477．19建筑密封材料试验方法第19部分：
质量变化率和体积变化率的测定
（6）GB／T14682《建筑密封材料术语》
（7）DL／T5150水工混凝土试验规程
（8）JC／T207建筑防水沥青嵌缝油膏
6.4SR防渗保护盖片
1）材料性能
SR混凝土防渗保护盖片（简称SR盖片），是专门为面板坝混凝土接缝、结构缝及混凝土本身的防渗保护而研制的。
其主要性能指标如表6-4。
表6-4SR防渗保护盖片主要性能指标
序号
试验项目
三元乙丙
橡胶增强型
1
断裂强力（N/cm）
径向
≥400
纬向
≥400
2
断裂伸长率（%）
径向
≥350
纬向
≥350
3
撕裂强力（N）
径向
≥350
纬向
≥350
4
不透水性，8小时无渗漏
≥2.0（MPa）
5
低温弯折，℃
无裂纹
-35℃
6
热空气老化（80℃×168h）
断裂拉伸强度保持率（%）
≥80
扯断伸长率保持率（%）
≥70
2）检测引用标准
SR防渗盖片的出厂检验项目包括表1中第1、2、3项，检测引用标准如下：
（1）GB/T13763-1992《土工布梯形法撕裂强力试验方法》
（2）GB/T18173.1-2000《高分子放水材料第1部分片材》
6.5HK-963水下涂料
1）材料性能
HK-963水下涂料是一种改性环氧涂料，它是以环氧树脂为主，通过添加增韧剂、活化剂、固化剂等一系列的助剂而制成，其主要性能指标如表6-5。
表6-5HK-963水下粘合剂主要性能指标
序号
项目名称
指标
1
密度
（g/cm3）
A组分
1.55±0.1
B组分
1.45±0.1
2
抗压强度（MPa）
≥50
3
水下粘接强度（MPa）
≥2.0
2）检测引用标准
Q/DBAQ05-2011HK-96系列环氧增厚涂料。
7投入人员、设备
项目部人员清单
序号
人员类型
数量（人）
备注
1
施工管理
6
2
水上专业技术工人
15
3
专业潜水员
15
4
其他配合人员
4
合计
40
主要机械设备清单
序号
设备名称
数量
备注
1
减压舱（集装箱）
1
2
潜水空压机
2
3
潜水储气罐
2
4
液压泵站
2
5
潜水气管
3根
6
液压管
2根
7
过桥管
2根
8
潜水空气过滤器
2
9
潜水头盔
3
10
水下液压切割机
2
11
水下液压旋转锤钻
2
12
高压水泵
1
13
干式潜水衣
5
14
湿式潜水衣
5
15
潜水压铅,脚蹼,安全带
2套
16
工具箱,绳子若干
1批
17
水下彩色录像
2
18
电锤
5
19
电动灌浆泵
3
20
手动灌浆泵
3
21
180电动切割机
4
22
电动磨光机
10
23
配套电缆
1批
24
专业工器具
1批
注：
未包括支援船只、车辆、作业脚手架或吊篮等设备及工器具
8处理效果分析
工程处理前，我方于2012年5月13日上午进行现场踏勘，对需处理横缝漏水量（库水位157.12m）进行了测量。
工程开工时，库水位已按需要降至140m高程，各结构缝处理前，对其漏水量进行了重新测量。
工程处理完成后，在140m水位时对所处理的各条结构缝漏水量进行测量，待水库蓄水至157m水位时再次对处理结构缝漏水量进行测量。
各次测量成果及对比数据见表8-1：
表8-1结构缝渗漏量处理前后对比统计表
序号
结构缝编号
渗漏量（L/s）
减小量（L/s）
渗漏量（L/s）
减小量（L/s）
备注
处理前
（▽157）
处理后（▽157）
处理前
（▽140）
处理后
（▽140）
1
KN11
49.71
21.85
0.003
21.847
2
KN16
17.3
3.05
0.007
3.043
3
小计
67.01
24.90
0.01
24.89
4
减小百分比（%）
减小百分比（%）
99.9
5
KN7
0.77
0
0
0
6
KN8
0.19
0
0
0
7
KN14
4.40
0.72
0.012
0.708
8
KN18
0.32
0
0
0
9
KN20
2.29
0.27
0.001
0.269
10
KN23
0.26
0.25
0.001
0.249
11
KN25
5.73
0.06
0
0.06
12
KN28
0.06
0
0
0
13
小计
14.02
1.30
0.014
1.286
14
减小百分比（%）
减小百分比（%）
98.9
15
总计
81.03
26.20
0.024
26.176
16
总减小百分比（%）
总减小百分比（%）
99.9
由上表可见，经过结构缝防渗处理后，坝体各层廊道内相应结构缝漏水量明显减小。
其中KN11、KN16两条原漏水量最大的结构缝处理后渗漏量减小率达到99.9%，高于合同要求的90%；经处理的全部漏水结构缝处理后渗漏量减小率也达到99.9%，高于合同要求的80%。
由此可见本次处理效果显著，达到了预期目的。
9小结
大坝横缝漏水处理施工技术思路清晰，重在施工过程中的工艺优化、质量把控，一般均能取得较好处理效果。
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