参窝水库水平施工缝渗漏处理

广西水利水电ＧＸＷＡＴＥＲ￣ＵＲＣＥＳ＆ＨＹＤＲＯＦ＇ＯＷＥＲＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　２００８（１）　

・工程整治・　

参窝水库水平施工缝渗漏处理　

周　伟　

（辽宁省参窝水库管理局，辽宁辽阳１１１０００）　

［摘要】介绍了参窝水库采用水溶性聚氨脂ＬＷ和ＨＷ作为灌浆材料，从观测廊道和溢流堰顶打深孔对溢流坝段　水平施工缝的严重渗水处进行化学灌浆处理的过程，化学灌浆阻断了渗水通道，取得了比较理想的防渗效果，为溢　流面冻融破坏修补提供了前提条件。　［关键词】深孔化学灌浆；水平施工缝；水溶性聚氨脂；参窝水库　［中图分类号】ＴＶ５４３．２　［文献标识码】Ｂ　［文章编号］１００３—１５１０（２００８）０１—００７３—０４　

１概况　

参窝水库位于辽宁省辽阳市的太子河干流上，　是一座以防洪、灌溉、工业供水为主，并结合工农业　

供水进行发电的大（Ⅱ）型水利枢纽工程。该工程按　照百年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核，总库容为　７９１×１０６　ｍ３，控制流域面积６　１７５　ｋｍ２。水库枢纽　

建筑物由混凝土重力坝和坝后式厂房等组成。混凝　

土重力坝最大坝高５０．３　ｍ，全长５３２　ｍ，分为挡水坝　段、溢流坝段和电站坝段共３１个坝段。其中溢流坝　段位于主河床的４＃～１８＃坝段，全长２７４．２　ｒｒｌ。溢　流堰采用实用断面堰型，克一奥非真空曲线，堰顶高　

程８４．８　ｍ，设有１４个１２　ｍ×１２　ｍ溢流孔，弧形钢　闸门控制泄流。坝体内部分别设有基础灌浆、排水　

与坝体观测３条纵向廊道，其中观测廊道地面高程　７６．０　ｎｌ，高２．１　ｍ，宽１．５　ｍ，位于坝体横向桩号０’　

＋０３．５～０’＋０５．０范围内。　参窝水库于１９７０年１１月动工兴建，１９７２年　１０月主体工程基本竣工并下闸蓄水。由于建设年　

代特殊，且混凝土采用通仓浇筑、连续入仓的施工方　法，施工质量较差，没有采取温控措施。大坝投入运　

行３０余年来，陆续暴露出了一些问题。其中溢流面　混凝土冻融破坏较为严重，１９９８年经辽宁省水利水　电科学研究院现场检测分析，溢流面冻融破坏区域　

达到６５．１％，最大破坏深度为５０　ｃｍ。而造成溢流　

面冻融破坏的主要原因之一是水平施工缝渗水。这　样长期渗漏，对坝体破坏易引起恶性循环，促使裂缝　

发展、坝体渗透压力增加，溶蚀大坝混凝土，破坏大　坝整体性，缩短工程寿命，危及坝体安全。因此为保　证溢流面修补效果，使大坝更加安全美观，对水平施　工缝渗水进行处理是十分必要的。　

２灌浆处理过程　

２．１灌浆材料选择　根据参窝水库以前对坝体裂缝灌浆的经验，用　水泥灌浆，可灌性和耐久性均较差；环氧树脂、氰凝　和其他非水融性聚氨脂固结后较脆，在裂缝内的浆　

材固结体会产生不同程度的收缩和龟裂，难以适应　裂缝开合度的变化，这些固结体与缝面的粘结不好，　防渗效果也不理想。　

水溶性聚氨脂（Ｌｗ和ＨＷ两种）具有良好的亲　水性，遇水能均匀地分散乳化，进而凝胶固化。水既　

是稀释剂，又是固化剂，不会产生未固化浆液流失现　象。Ｌ，Ｗ为水胀性弹性体，适应变形能力强，遇水膨　胀，具有弹性止水和以水止水双重功能；ＨＷ可灌性　

好，强度高，对潮湿面的粘结力强。Ｌｗ和ＨＷ对水　

质适应性强，在中性、酸性、碱性水中均能固化，并可　以任意比例混合使用，补强加固以ＨＷ为主，防水　堵漏以ＬＷ为主。在此以前，参窝水库采用过Ｌｗ　

和ＨＷ进行防渗堵漏，由于浆液的水胀性，膨胀体　

积可达原体积的３倍，并有重复变形能力，在裂缝中　

形成膨胀的浆液固结体，靠浆塞作用，而不靠浆液与　

［收稿日期】２００７．１１－０２　［作者简介】周伟（１９６４一），女，辽宁辽阳人，辽宁省参窝水库管理局工程师，主要从事水电工程设计工作。　

７３　维普资讯 http://www.cqvip.com 周伟：参窝水库水平施工缝渗漏处理　

缝面的粘结作用防渗，不受缝面油膜、钙质、土质等　

污染的影响，取得了较好的防渗效果。因此，在此项　

工程中，我们选用了Ｌｗ和ＨＷ作为灌浆材料。　

２．２灌浆位置选择　根据坝体结构设计及《参窝水库大坝混凝土施　

工试验资料整理分析报告》可知，在Ｏ’＋００．Ｏ～Ｏ’　＋Ｏ３．Ｏ范围内为Ｂ８防渗混凝土，在Ｏ’＋Ｏ３．７处与　施工缝平行布设有坝体排水管。当水溶性聚氨脂灌　

浆区域宽度为１．０　ｍ时，其抗渗性能相当于３．０　ｍ　厚Ｂ８混凝土的抗渗性能（纯浆液固结体的渗透系数　为１．２６３Ｘ　１０＿。。ｃｍ／ｓ，Ｂ８混凝土的渗透系数为３．７　

Ｘ１０＿。。ｃｍ／ｓ）ｏ因此，只要在Ｏ’＋００．Ｏ～Ｏ’＋Ｏ３．Ｏ　

范围内对各层工作缝建立一道１．０　ｍ宽的防渗体，　

即可满足水平缝的防渗要求。在此工程中，我们选　择分别在观测廊道内及溢流堰顶用钻机或风钻打斜　

交孔进行灌浆堵漏，出浆孔轴线均定在Ｏ’＋０２．５　

处。由于５号和６号水平缝较深，防止布孔密度过　大、孔间距过小，对此二缝采取一孔灌二缝的灌浆措　

施。典型防渗灌浆孔特性见表１。　

表１典型防渗灌浆孔特性表　

２．３施工过程　主要施工内容包括钻孔取芯、有压洗孔、压水试　

验、灌浆、封孔、效果检查等几部分。　２．３．１钻孔取芯　根据浆液行浆半径的大小，我们将孔距定为　

１．５　ｍ。钻孔采用地勘钻机，金刚石钻头或合金钻　头钻进，孔径为５９　ｍｍ（风钻孔径为３８　１ＴＩｎ１）。每个　

坝段先导孔及检查孔混凝土芯样的获取率应满足　

８５％的要求，若先导孔芯样的获取率不能满足８５％　

的要求时，在钻其它孔时要每缝保留一孔较完整的　芯样。　

２．３．２有压洗孔　

在施工中，每孔清洗次数不少于两次：第一次是　

在钻孔终孔起钻前用钻机对该孔进行洗孔，至该孔　

不返砂为止；第二次是在下灌具前，将一高压水管伸　入孔底，反复冲洗，水压控制在Ｏ．５　ＭＰａ，待回水变　

清后１０　ｍｉｎ方准停止洗孔，并做好孔口保护工作，　

防止岩粉、泥砂、污水等再次进入孔内。　

２．３．３压水试验　压水试验的结果直接决定着化学灌浆的浆液配　

比及压浆方式。由于此次化学灌浆全部为深孔灌　

浆，因此在施工中采用了单管顶压式胶球深孔阻塞，　

保证了阻塞质量。压水采用一次性压水法，最大压　

水压力为０．６　ＭＰａ，在施工中发现与邻孔串通时，先　

将邻孔阻塞，再进行压水。根据压水时间和进水量　

７４　计算吸水率，作为确定灌浆压力及浆液配比的依据。　

２．３．４　灌浆　

根据钻孔取芯情况和压水试验结果，初步判定　

缝的开度情况，确定浆液的配合比和灌浆压力。　（１）浆材试验。先行测定灌浆区混凝土的温　

度及气温，现场测定浆液的粘度，按确定的浆液配合　

比配制浆液。配制浆液在干燥环境中进行，严防配　浆中液面发泡，配制待用浆液温度控制在２Ｏ～　

２５℃，置于封闭容器中储运。已发泡浆液，严禁在灌　

浆中使用。　

（２）阻塞位置。机钻孔在灌浆段即钻孔内工　作缝上方５００　１ＴＩｎｌ处设置；风钻孔在空口阻塞。对　

于一孔灌两条缝的孔，阻塞设置在高程高的施工缝　

上方５００　１ＴＩｎｌ处。　

（３）孔内检查。在灌浆前将孔内积水尽可能　排除干净。对于渗水量较大的孔，完全排水有困难　

时，在射浆管前端设置逆止装置，防止水回流进入射　

浆管。　

（４）灌浆压力。灌浆压力为Ｏ．３～１．０　ＭＰａ。　

压力调整主要依据压水试验情况：当压水试验进水　

量大时，取低压；当压水试验进水量小或不进水时，　

取高压。　

（５）灌浆方式。本工程采取一次灌浆法。具　

体操作方法是将按设计要求配制好的浆液倒入灌浆　

桶中并计量，然后进行扎管压浆，

此时灌具上的排水　维普资讯 http://www.cqvip.com 广西水利水电ＧＸ　ＷＡＴＥＲ　ＲＥＳＯＵＲＣＥＳ＆ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　２００８（１）　

管打开，进行排气、排水，待纯浆流出后将排水管扎　住进行压浆。灌浆过程中，浆液处在无压状态时，为　了不使浆液与孔内积水反应，必须保证浆液在１　

ｍｉｎ内充满灌浆段。　

（６）灌浆结束标准。①在最大灌浆压力下，　

持续１５　ｍｉｎ不进浆；②根据压水试验资料，达到设　计进浆量时，维持２０　ｍｉｎ；③在灌浆过程中，待邻孔　

出纯浆时。满足上述三条之一者经监理工程师验收　

认可，将进浆管和排水管扎牢，即可终止本孔灌浆。　２．３．５　封孔　灌浆结束４８　ｈ后，在封孔段内插入＇／，２０的灌浆　管，然后回填石英砂（最大粒径为４　ｍｍ），填至孔口　

以下５０　ｍｍ处，再用压浆泵将水灰比为０．８的水泥　

浆压入孔中，待水泥浆将石英砂充满后，孔口用１：２　

水泥砂浆抹平封实。　２．３．６效果检查　灌浆结束封孔后，按总钻孔数１０％的比例在不　

进浆或出现异常灌浆情况的孔位旁重新布置检查　孔，钻孔取样，观察浆片在混凝土芯样中的充填情　况，进行压水试验。由于没有化学灌浆施工规范，所　

以参考水泥灌浆规范制定了本工程的化学灌浆标　准，初期时要求检查孔压水试验吸水率小于１　Ｌｕ即　

为合格。经过实践检验，认为标准偏低，后期改为要　求压水试验吸水率小于０．３　Ｌｕ方为合格。　

３经验及建议　

（１）防渗评定标准。在施工过程中，我们发现　沿用水泥灌浆防渗评定标准１．０　Ｌｕ的数值过大，不　

适合作为坝体化学灌浆的防渗评定标准。后来根据　

实际情况，我们将防渗评定标准定为０．３　Ｌｕ，但实　践证明此数值仍然偏大，即使压水试验吸水率仅为　０．０３　Ｌ，ｕ的孔仍可进浆。在本工程中，我们将所有　

的钻孔　，包括检查孔都进行了灌浆。笔者认为这样　

做是非常有利的，即最大限度保证了灌浆质量，又不　会增加太多的工程投资。　

（２）　洗孔方式。钻孔时，无论是风钻还是机　钻，在对混凝土进行切削破碎或研磨时都将产生大　

量岩粉。同时，钻进中钻头转动将产生离心力，对孔　

壁产生挤压和振动，对于深孔，其挤压和振动更甚，　易于将岩粉淤塞于施工缝中，影响灌浆效果，情况严　

重的，可能灌不进浆。如果单提高洗孔压力，可能会　

将岩粉进一步压入施工缝中，结果适得其反。在本　

工程中，当钻孔终孔时，我们马上用钻机进水对钻孔　

进行第一次冲洗，然后，停一段时间，依靠施工缝的　渗漏水可以将岩粉带出一部分，在灌浆前，再进行第　二次正常洗孔。实践证明，这种洗孔方式是切实有　效的。　（３）灌浆时间。混凝土建筑物施工缝的开度　

是随着温度场的变化而变化的，因此，为取得最佳灌　

浆效果，应选择在施工缝开度较大的时间进行灌浆。　当混凝土的温度较低时，按照热胀冷缩的原理，其施　

工缝的开度应该较大。但是，外界气温传导到混凝　

土有一个过程，有的还需要较长的时间。尤其是对　于大体积混凝土的内部，其热量传导更是复杂。对　

于有条件的工程，可以测定需要灌浆混凝土的内部　温度及施工缝的开度，选择最佳的灌浆时间。但就　

一般工程而言，选择在温度较低的季节或稍微滞后　来进行灌浆基本上可以满足工程的防渗要求。　

（４）压浆方式。压浆是灌浆的关键，控制压浆　

的连续性和进浆流量对于保证浆材的密实度与行浆　

范围影响极大，其关键是压浆速度。从牛顿流体方　程可知，采取快速压浆，压力梯度及断面内流速梯度　较大，压力损失也大，孔口压力表形成假压，行浆范　

围达不到期望值，此时用慢速压浆意味着降低断面　内流速梯度，以扩大行浆范围。根据以上情况，结合　

具体实际，在本工程中总结了压浆口诀，即压（力）不　上，快压；压慢上，慢压；压急上，停压。在施工中，采　

用手压泵灌浆，以变换手柄操作频率来控制进浆流