一、工程概述

    高壩洲水電站位于湖北宜都市境內，是清江干流開發(fā)三個梯級中最下游的一個梯級電站，上距隔河巖水電站50 km，下距河口12 km.樞紐主要建筑物有電站建筑物、擋泄水建筑物、消能建筑物及垂直升船機。大壩為砼重力壩，最大壩高57m，壩頂▽83.00m，壩頂全長439.5m，共分23個壩段，其中9～11壩段為深孔泄流壩段。電站廠房安裝三臺發(fā)電機組，單機容量84MW，總裝機252MW，年平均發(fā)電量8.98億Kwh.高壩洲水電站正常蓄水位▽80.00m，死水位▽78.00m，水庫總庫容4.863億m3，調節(jié)庫容0.537億m3.壩址區(qū)出露的主要巖層為白云巖、泥質白云巖及灰?guī)r。壩基巖體中斷層、層間剪切帶經過灌漿處理后，防滲及固結效果較好。
    該工程于1996年10月開工，1999年6月通過初期蓄水驗收，水庫蓄水至▽61.0M左右；2000年三月，除在建的升船機工程以外，樞紐工程基本完成；2000年4月，通過蓄水前驗收；2000年4月30日，水庫正式下閘蓄水。
    2001年初，發(fā)現(xiàn)大壩10-11壩段與11-12壩段閘墩墩尾橫縫漏水。建設單位對此很重視，多次召集設計監(jiān)理和施工單位人員察看現(xiàn)場，討論研究檢查處理方案、聘請國家電力公司華東勘測設計研究院材料研究所專家進行技術咨詢，并組織有關人員考察了遼寧參窩水庫大壩橫縫滲漏處理方案。

    二、大壩滲漏處理方案的探討與確定

    1、滲漏檢查與原因分析2001年3月，根據會議討論意見，設計布置了四個Φ75mm斜穿縫面的檢查孔，其中檢1在壩頂▽83m，檢2在墩尾？62m平臺。五月又做了大量的補充檢查及嵌縫工作，并在頂壩▽83m增布檢54個檢查孔。嵌縫檢查。
    通過大量的檢查工作，初步分析判斷：
    ①閘室砼無明顯砼裂縫；
    ②壩體廊道內檢查，固結、帷幕防滲效果較好，排水孔出水量較小，小于設計標準，壩體砼與基巖膠接是好的。通過基巖層面和裂隙向橫縫滲漏的可能性不大。
    ③根據檢測資料分析，橫縫漏水的原因，極有可能是壩體橫縫兩道止水片局部破損，導致止水失效或兩道止水片附近砼澆筑不密實而發(fā)生繞滲。

    2、處理方案的提出與選擇通過兩個多月的檢查摸索和原因分析，提出了以下五種處理方案：
    ①斜穿縫面鉆孔化灌方案：該方案是對有外漏的部位進行鑿槽貼橡皮，用環(huán)氧嵌縫阻漿；利用已有的斜穿縫面的檢查孔作為灌漿孔，并在壩頂▽83M和墩尾▽62M平臺增布斜穿縫面且高程不同的灌漿孔灌DH-814聚氨酯快速堵漏膠。該方案的優(yōu)點是采用化學灌漿工藝，操作簡便；缺點是全縫面灌注，壩體橫縫可能失去伸縮作用；堵漏效果不一定可靠；還可能由于灌漿壓力，導致閘墩結構的破壞。
    ②騎縫化學阻滲塞方案：首先在壩頂止水片下游近處鉆垂直騎縫孔，利用已有的嵌縫措施阻水，降低縫面滲流速度，用速凝化灌材料注入騎縫鉆孔中，形成阻滲塞止水。該方案優(yōu)點是只灌鉆孔，施工工藝簡單；減少通過縫面流失的漿量，處理造價低；缺點是鉆孔精度要求較高，一旦發(fā)生偏離，則難以保證阻水效果。
    ③上游橫縫水下灌漿：利用水下施工技術，在上游面橫縫鑿槽嵌縫，粘貼一層防滲材料，并埋設灌漿管，對止水片到上游面的橫縫區(qū)域灌化學材料，形成一道新的止水帶，聯(lián)合阻止庫水進入橫縫。該方案直接有效，有較強的針對性，缺點是：上游面鑿槽粘貼，必須清挖直至基巖，水下施工工作量大；工藝復雜；水下作業(yè)質量難以保證；處理成本較高；且本工程上游面至止水片距離較長，灌漿工作量大。
    ④泥青灌注樁止水：泥青灌注止水法，簡單地說就是先將瀝青改性加熱至200o～230oC使之成為流動狀態(tài)，用一雙層保溫管將熱瀝青送至孔內，形成止水瀝青柱。該方法直觀、堵漏效果好。缺點：操作工藝復雜，尤其是在水溫較低的動水條件下，難以保證孔內溫度不低于170℃；其次是施工安全問題突出；三是隨著熱瀝青液面上升，保溫管不斷上提，拆卸困難；會產生段與段之間不連續(xù)現(xiàn)象；四是處理造價高。
    ⑤放空水庫，鑿槽嵌縫止水法：該方法是放空水庫，在橫縫處清淤，對全縫鑿槽、嵌縫、表面粘貼防滲材料。優(yōu)點是堵漏止水可靠，缺點是減少發(fā)電經濟損失大，處理造價高。
    開始處理時，按第一方案，在10-11壩段橫縫實施，并已鉆了部分灌漿孔，同時研究第二方案。隨著檢查工作的深入，建設公司分析研究了國內外相關工程實例和資料，從技術、經濟的角度反復比較論證，最后停止第一方案施工，改用第二方案，即騎縫化學阻滲塞方案。
    采用化學阻滲塞方案，首先應確定騎縫位置及孔徑。高壩洲水電站大壩每道橫縫均設有兩道止水片，兩道止水片之間的距離為0.4m或0.6m.鉆孔位置選擇有兩種，一是選在兩道止水片之間，考慮到止水片安裝出現(xiàn)偏差或鉆孔偏斜，則會對止水片造成進一步破損，且由于止水片在垂直面呈折線布置，鉆孔無法深入基巖，故被放棄；二是選在止水片下游近處，不會傷及止水片。其次是確定孔徑，孔徑過小，由于砼施工中橫縫出現(xiàn)左右偏移，不能保證鉆孔騎縫效果和阻滲塞的有效厚度；孔徑過大，會增大造價。經分析，確定在止水片下游0.5m和2.0m處的橫縫上布置φ219mm垂直騎縫鉆孔.為保證鉆孔高精度的孔斜率，選定湖南中南巖土工程有限公司。該隊伍正是在三峽工程中負責倒垂孔施工的，具有倒垂孔施工經驗。

    三、堵漏材料選擇與實驗

     處理方案確定后，堵漏材料的選用就是該方案的關鍵技術問題?；瘜W阻滲塞應具備四個主要性能：一是具有膨脹性，保證阻滲塞塞緊塞牢；二是能適應伸縮縫反復開合變形，具有一定的彈性和柔韌性；三是能在水中快速凝固，不被滲流水沖蝕帶走；四是固結體的抗?jié)B性能滿足設計防滲要求。根據這些要求，顯然只有水溶性彈性聚氨酯材料可供選擇，其他如水泥、環(huán)氧等干縮性材料均不合適。設計單位推薦采用DH-814聚氨酯快速堵漏膠基本符合設計提出的上述四種主要性能要求，且在葛洲壩工程以及本工程砼裂縫處理與堵漏施工中均采用過。
    凝膠時間 幾十秒～數(shù)十分鐘固結全抗分流 0.3Mpa24小時不滲水
    為了減少漿液流失降低造價，改進固結體質量，選取合適的凝膠時間，我們做了多次現(xiàn)場實驗：一是確定凝膠時間，二是摻粘土粉試驗，試驗證明摻10～15%的粘土粉后所形成的復合材料，凝膠時間可縮短為15～20分鐘，而且不沉淀，不離析，遇水后還可改善膨脹特性。通過上述試驗準備，為堵漏灌漿順利形成阻滲塞打下了良好基礎。

    四、鉆孔灌漿工藝與施工化學阻滲塞是用普通鉆孔灌漿工藝來實現(xiàn)的。

    其施工工序：開孔→埋孔口管→鉆孔→測斜→打撈孔底殘留物→鉆孔驗收→注水試驗→孔內電視→灌漿→檢查→封孔等?？仔甭拾匆筮_到孔深的1‰。11-12壩段橫縫的灌1孔均鉆到廊道頂部以上0.5m終孔，孔深40.5m，相應高程為42.5m，距建基面10.5m；10-11壩段橫縫的灌1孔深入基巖0.7m，孔深52.7m.實際鉆孔偏斜率<0.5‰，最大絕對偏差值僅2.5cm.鉆孔邊緣距橫縫最小距離>5cm，造孔質量完全滿足設計要求。鉆孔驗收后進行簡易注水試驗和孔內電視，了解漏水量大小和滲漏位置；根據滲漏量大小確定漿材的凝膠時間和備漿量。因灌漿孔是騎縫一次造孔，所以灌漿采用全孔自流式注入法，即把灌漿皮管插入孔底，以漿趕水，迂水固化；注漿時隨著漿面的上升，提升皮管，始終保持皮管出口在漿面以下2～4m左右，讓自由發(fā)泡區(qū)段與漿面同時上升，從而保證漿柱充填飽滿密實和整體連續(xù)。為此，施工中采取了以下幾條主要措施：
    ①灌漿前對機械設備進行檢查維修保養(yǎng)，并用水試灌，在確無機械故障和管道暢通時，方可開灌；
    ②灌前作好材料凝膠時間試驗工作。測定水溫（一般在16oC左右）、氣溫（一般在30℃～35℃左右）等；檢測粘土粉細度及計算配比；量具、量杯、泵稱、攪拌器具等，準備齊全。
    兩條橫縫共鉆四個騎縫孔，造孔進尺186.4m.處理分兩次進行，第一次是在2001年8-9月分別對兩條橫縫的下游側的鉆孔（2孔采用DH-814純漿液灌注，10-11壩段2打一斜穿灌2/pp孔 ，灌漿進尺93.2m，灌入漿材7122kg.11-12壩段檢1/pp/pp/pp孔改用華東勘測設計研究院生產的LW-Ⅱ型水溶性聚胺酯材料灌注，灌注工藝與原先的基本相同，灌后約10分鐘，縫面基本停止漏水，取得了良好的堵漏效果。
    注：實際灌漿處理時可能需要添加固化劑等助劑，性能指標略有變化。

    結語

    高壩洲水電站10-12壩段兩條橫縫漏水處理工作于2002年3月全部結束，經第一次處理滲漏量由原來的180L/min，減少到1 L/min以下。第二次處理后，已經基本不漏，防滲效果明顯，選用滲縫化段阻滲塞方案是成功的。

鉆孔 騎縫 方案

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