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1、三峡水利枢纽左岸电站厂房结构缝渗漏处理施工摘 要 三峡左岸电站厂房结构缝处理采用“以堵为主，堵排结合”的方案，通过精心设计、精心施工，探索了一套高精度钻孔和采用 LW-2 原浆进行化学灌浆的施工工艺，成功地对渗漏水的结构缝进行了处理，工程采用的拔管法施工工艺是一种新颖的灌浆工艺。关键词三峡工程 结构缝 拔管法 LW-2 浆液 化学灌浆1 工 程 概 况长江三峡电站厂房为坝后式厂房，二期工程在左岸布置 14 台机组，三期工程在右岸布置 12 台机组，单机容量为 700MW，左岸电站厂房机组段间均设有永久温度伸缩横缝，永久缝间设有厚度分别为 1.2mm、1.5mm 止水铜片两道，片间距离 50cm
2、，距下游迎水面50cm。2002 年 6 月 25 日下游二期围堰、左岸厂房基坑及左岸电站尾水渠进水后，电站厂房下游副厂房和高程 44m 高程交通操作廊道的部分机组段间永久结构缝出现渗漏水。结构缝漏水除给电站辅助设备运行造成不利影响外，渗漏量太大还会增加排水设备的负担，为确保左岸电站的安全稳定运行，为设备提供较为干燥、清洁的运行环境，本着三峡工程施工不留质量隐患的原则，业主、设计和三峡工程质量专家组极为重视，多次召开专题会议研究处理措施，并最终确定了结构缝处理“以堵为主，堵排结合”的综合处理方案，即在电站副厂房实施结构缝临时封堵和基础廊道封闭引排，在尾水高程 82m 平台实施结构缝骑缝钻孔进行
3、化学灌浆以力求堵住漏水点。为了满足左厂结构缝渗漏水处理要求，我们在施工人员和施工设备方面进行了慎重的安排，选择在三峡混凝土终检孔施工中业绩卓著，具有丰富实际操作经验的施工人员进场施工，选择具有稳定性能好、自重较大、钻孔精度高的重探 GQ-60 型钻机造孔。钻孔施工自 2002 年 8 月开始，至 2003 年 7 月，共计完成 6 条结构缝 10 个钻孔和化学灌浆作业，施工进度和施工质量均满足业主及监理单位要求。各孔钻孔及灌浆完成情况见下表。化学灌浆施工情况汇总表灌入浆量(L)施工部位 孔号 孔斜率()灌浆段长(m) 理论计算值 实际灌入量灌浆压力(MPa) 备 注安 III/7 1 39.0
4、0 517 1160 0.20.4 无漏浆7/8 1 0.20 58.40 1031 2210 0.20.4 下游漏浆7/8 2 0.14 57.8 1020 2390 0.20.6 无漏浆8/9 1 0.27 58.40 1031 2506 0.20.5 下游漏浆8/9 2 0.48 58.10 1026 1590 0.10.6 无漏浆11/12 1 0.29 58.40 1031 2560 0.10.4 下游漏浆11/12 2 0.2 58.5 1033 2500 0.10.6 无漏浆12/13 1 0.10 58.5 1033 2020 0.10.4 无漏浆12/13 2 0.38 58
5、.2 1031 2500 0.10.6 无漏浆13/14 1 0.36 39.05 689 860 0.10.4 无漏浆合计 544.35 9442 202962 施工的重点和难点整个工程的重点是如何实施尾水高程 82m 平台漏水结构缝的封堵，而要实现漏水结构缝的封堵关键是如何实施沿结构缝的钻孔和化学灌浆施工，工程施工难点主要在以下两方面。2.1 钻孔施工左岸电站厂房尾水高程 82m 平台结构缝钻孔分两类，一类是在下游止水片的下游侧布置临时止漏孔，一类是布置在两道垂直止水之间的堵漏孔，孔深均为深入基岩 1m。钻孔需选择 150 及以上的孔径施工，以确保处理好沿结构缝混凝土架空部位的浇渗问题，为
6、防止钻孔损伤距离为 20cm 的墩墙钢筋，钻孔孔径不能大于 168 以上，且应保证钻孔孔斜率应严格控制在 0.5以内。同时，为确保化学灌浆效果，特别要求钻孔骑缝距离不得小于5cm，混凝土芯样单边厚度不得小于 4cm。特别是布置在两道垂直止水片之间的钻孔，因两道止水片之间的设计布置距离为 30cm，如果钻孔偏斜控制不好，钻孔损坏止水片，将直接破坏电站厂房的止水系统，后果不堪设想。永久结构缝、墩墙结构钢筋、止水片的设计安装位置，在实际安装施工、混凝土浇筑过程中难免不产生偏移，这进一步增加了钻孔施工难度，也是业主、设计和监理单位为之担忧的问题。2.2 化学灌浆施工根据确定的方案，化学灌浆采用拔管法施
7、工，灌浆材料为水溶性弹性聚脂类浆材 LW-2原浆，这种材料具有遇水发泡的特性，在孔深达到 60m 左右、孔径 150，且孔内水头深达 45m 且无法排干的情况下灌浆，其难度是不言而喻的，稍有不慎就会造成灌浆后浆体胶结不密实，依然存在局部渗漏通道，或造成注浆管被发泡体浆体抱死，增大后期处理难度。3 钻 孔 施 工3.1 钻孔作业程序钻孔设备、材料准备孔位放样机座混凝土浇筑、固机开工申请钻孔作业过程控制（孔斜测量、孔内电视录像）钻孔冲洗终孔验收。3.2 钻孔施工过程（1）固机开孔孔位采用全站仪放样，孔位偏差控制在 5mm 以内，孔位处预先埋设一定位钢板，以便于开孔及测斜。采用水平尺将钻机机架调平后
8、地锚固定，用高标号砂浆将机架埋设待凝 3天，并用经纬仪和垂直吊线法将钻机前后左右调平，用螺丝锁紧固定。（2）钻进每回次进尺控制在 0.51m，严格控制钻压、钻进转速和给水量在一定范围内，每回次结束后采用 DZ-2 型浮标式球形测斜仪测斜，发现孔斜超标时立即采取纠偏措施。4 钻 孔 冲 洗因各孔在钻进过程中均无返水，孔内岩粉渗入上下游侧所夹泡沫板的伸缩缝面内，且有部分粗砂粒沉至孔底，灌浆前应对钻孔进行掏刷清洗， 掏刷采用加工的 150 钢刷钻头，利用钻机自下至上分段进行清洗，以清除孔壁附着物及结构缝残留泡沫板。如孔底沉积物较厚，可采用专用提砂筒进行提砂，必要时可采用高压风冲洗，确保钻孔干净，孔底
9、沉积物厚度不超过 20cm。5 化学灌浆施工5.1 灌浆作业程序采用拔管法灌注，灌浆材料为弹性水溶性聚铵酯类的 LW-2，其作业程序为：灌浆设备、材料准备抽水(或注水)试验下入注浆管开灌前监理验收灌浆作业拔管灌浆结束。5.2 灌浆材料及设备选定由于结构缝渗水漏量大、水头高，下游基坑已进水，水面以下无法进行封堵，故必须使用一种能在结构缝内迅速凝固、凝固体密实，同时又能保证有一定扩散范围的浆液。LW-2 弹性聚氨酯浆材的特点是遇水迅速发泡膨胀，丙酮的特点是在水下被水稀释之后对泡沫溶解速度较慢，需 2 小时左右才可把泡沫完全溶解，在无水稀释的条件下，丙酮对泡沫的溶解只需 23 秒钟，溶解后在芯样两壁
10、留少量残留物。故灌浆浆液可采用 LW-2 浆材，同时灌浆前用丙酮赶水，以促使浆液在由孔内灌入结构缝内时与大量水分开，不会因迅速发泡而限制其在缝内扩散，提高灌浆效果，同时扩散至一定范围后遇水时可迅速发泡而阻止其继续扩散，避免浆液流失。根据灌浆迅速发泡及钻孔孔径大的特点，灌浆设备要求有较大的注入率，故采用两台套 BW250/50 型泥浆泵。 5.3 抽水(或注水)试验钻孔结束并冲洗后，采用向孔内注水或从孔内往外抽水的方法确定钻孔与外界的连通程度和部位。根据抽水试验结果，7 #/8#机、8 #/9#机、11 #/12#机分缝渗水流量均大于60L/min，12 #/13#机、13 #/14#机分缝渗水
11、流量均大于 40L/min，安/7 #机分缝渗水流量仅为 2.5L/min 左右。5.4 灌浆方式的确定根据 LW-2 浆液和丙酮的特性，灌浆方式拟采用灌浆过程中拔管，全孔一次灌浆的方式，灌前采用丙酮进行赶水。5.5 灌浆工艺开灌前检查设备的运转情况，同时尽量将孔内积水抽干，以减小孔内水量和水压，避免浆液迅速在孔内发泡。抽干后快速起出潜水泵，采用 2 根 32 较高强度的塑料管作进浆管下至孔底，进浆管上标有深度标志，以便控制拔管速度。灌浆前首先注入 200L 左右丙酮以充满射浆管路，紧接着灌入 LW-2 浆液，灌浆采用两台灌浆泵同时灌注，这样用丙酮使LW-2 与大量水分开，以提高灌浆效果。灌浆
12、时边灌注边提升灌浆管，直至灌浆达到结束标准。灌浆时采用大流量进浆，进浆流量应大于 100L/min。堵漏孔灌浆控制灌浆压力采用0.20.4MPa，上游孔控制灌浆压力 0.40.6MPa。5.6 拔管方法灌浆管提升速度是影响灌浆质量的关键因素，根据前期的灌浆经验，拔管速度不宜过快也不宜过慢，过快时注浆管底部已脱离原浆体，造成局部架空，过慢时注浆管埋深较深，灌浆压力增加，外漏量增大，发泡体不易顶出孔口。灌浆作业时应根据孔内注入浆量及灌浆泵压力变化情况及时调整提升速度，以确保射浆管底部的塑料管在已灌浆液中埋深不小于 5m，做到“以浆赶水” 。根据计算，孔内每米占浆量约 2330kg，根据灌入量与每米
13、孔深占浆量指标对比，并根据孔口下浆量变化情况，灌浆时应适时调整提升速度。5.7 灌浆中应注意的事项（1）灌浆时应详细记录孔内注入浆量及孔口压力表变化情况，特别是初始注入量及初始灌浆压力。（2）必须在灌浆量超过 200L 后才可开始提升灌浆管，如注入率及孔口压力变化不大，可继续灌注，尽量使灌浆管底部距孔内 LW-2 原浆面高度保持在 8m 左右，灌浆过程中应上下活动注浆管。（3）当灌入量明显开始减少时（注入率减少达 20L/min） ，或进浆压力增大(压力增大0.20MPa)，可能是已灌浆液上部发泡体与孔壁的阻力过大，应立即上下活动进浆管或往上拔管，根据 LW-2 原浆的特点，在其遇水发泡 15
14、 分钟之内不会初凝而影响拔管。（4）灌浆过程中应采用秒表计时，以准确控制拔管速度。（5）因孔内水上部分钻孔时失水比较严重，灌浆时浆液可能会部分流失，因此水上部分灌浆时可适当降低灌浆压力、控制拔管速度。（6）浆材应准备充分，单孔备料 LW-2 浆材 2t，丙酮 300kg。5.8 结束标准灌浆以孔口返原浆或接近原浆时才结束灌浆。注浆管随原浆体上升至孔口后拔出。若灌浆结束时孔口返浆情况不理想，可以考虑采用钻机扫孔后进行复灌。5.9 封孔灌浆结束后 2 天，补充 LW-2 原浆至孔口以下 0.2m，孔口 0.2m 段长用预缩砂浆回填密实。5.10 特殊情况处理 （1）2002 年 9 月，8 #/9
15、#机-1 孔终孔，首次进行灌浆时，使用了两台 HG-1 化灌泵，其单台排量为 30L/min，灌浆 17 分钟后仅拔管 2m，进浆管被抱死，后扫孔至原浆面后改用BW250/50 注浆泵灌浆，灌至 78.48m 高程时因下游面漏浆严重，未及时拔管，进浆管在孔深 10m 处又被抱死，但孔口已可见白色泡沫，灌浆已基本达结束标准，故决定对 78.48m 高程以上作回填处理。（2）11 #/12#机-1 孔灌浆时因下游漏浆异常严重，灌入 2330L 原浆后停止灌浆，后对原浆掺入 6%的水继续灌注，发泡情况仍不理想，经调查，与冬季气温偏低有关，后利用晴天气温较高时复灌获得成功。6 施工质量评价左厂电站尾水 82m 高程平台钻孔灌浆施工严格按有关设计要求进行，从孔内电视录像的情况来看，钻孔沿结构缝进行，且没有损坏止水片的迹象。灌浆施工严格按工艺要求进行操作，经检查，处理后结构缝最大漏水量为 1.3L/min，最小为 0.02L/min，远远低于设计“小于 4L/min”的标准，灌浆效果明显，灌浆取得圆满成功。
