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 水电工程混凝土渗漏堵漏技术

1、概述
    在水利、水电工程和市政、人防、隧道、地铁及土建工程中，一些新建的建筑物由于设计、材料、施工及维护不当所引起的混凝土渗漏水现象屡见不鲜。而一些投入运行时间较长的水工建筑物由于长期的水流冲蚀、碳化、冻融破坏和海水或腐蚀介质的侵蚀等原因，也会出现不同程度的渗漏。混凝土渗漏降低了混凝土的强度，缩短了其使用寿命，严重影响了水工建筑物的正常使用和安全运行。如何研制和采用防水效果好、施工工艺简便易行的防水材料和施工工艺来解决渗漏问题，引起了水电工程界的普遍关注。
2、渗漏现象及产生原因
    混凝土渗漏现象通常可分为三类，即点、线、面渗漏。
2.1 “点”漏
    “点”漏是指不连续的，无规律的渗漏现象，主要表现形式为孔洞渗漏水。产生点渗漏的原因主要有：混凝土施工不当造成的孔洞、模板对穿螺孔及其他孔眼未及时封堵或封堵不当引起的渗漏、钢筋锈蚀引起的渗漏、穿墙管等细部构造留设处理不当引起的渗漏和二次施工或装修施工不慎，破坏了原防水层造成的渗漏等。
2.2 “线”漏乐山交接缝堵漏公司
    “线”漏指连续的，或有一定规律的，并以缝漏作为其主要表现形式的渗漏现象。线漏可分为变形缝和非变形缝两种，主要包括伸缩缝、沉降缝、施工缝和裂缝等。产生线漏的原因主要有：(1)．变形缝防水设计、施工不当或材料质量及老化等原因所引起的止水失效；(2)．未按施工规范要求留设施工缝或未对新老混凝土结合进行严格处理，造成施工缝渗漏；(3).因混凝土配合比不当，导致干燥收缩增大，或因结构变形、温度应力等使混凝土产生裂缝所引起的渗漏；(4)．不同材质之间接缝因防水处理不当，所产生的渗漏。
2.3 “面”渗
“面”渗是指混凝土大面积潮湿和微渗水，俗称“冒汗”，产生面渗漏的原因主要有：
(1) 基坑降水未达到设计要求，为了抢进度，混凝土带水浇注，在水压力作用下，形成渗水通道；
(2) 混凝土浇注过程中，由于混凝土拌合不均匀，振捣不实，从而出现蜂窝、麻面等引起的渗漏；
(3) 混凝土养护不当，造成早期失水严重，或因混凝土配合比不当，如水灰比过大，形成毛细管孔隙，形成渗水通道。
3、混凝土渗漏治理方案的提出
    渗漏治理方案是混凝土渗漏处理的关键，设计人员应对结构设计、防水构造设置、混凝土施工质量和防水材料品质及维护保养等因素进行分析，找出产生渗漏的原因和渗漏水的来源；并结合水工建筑物的防水要求，根据渗漏水的特点和防水材料性能及施工工艺选择相应的防水材料和施工工艺。
    可供选择的防水材料种类繁多，如防水卷材、防水涂料、密封材料、刚性防水材料、化学灌浆材料等等。从防水施工工艺上来看，有贴、涂、嵌、抹、堵、灌等多种工艺。但渗漏水治理与防水施工有很大区别。防水施工通常是主动防水，防水材料、施工方案的选择余地较大，可以从容施工，可采用贴、涂、嵌、抹等工艺从迎水面进行防水处理。而渗漏水治理则是被动防水，往往是对已产生渗漏的工程进行防水处理，而且经常是从背水面处理；有时还要带水作业，难度较大，限制了卷材、涂料及密封胶等多种防水材料的选用。对渗漏水处理通常采用一些速凝材料如：五矾防水胶泥、水玻璃水泥、石膏水泥堵漏材料和各种快硬水泥、堵漏剂等等。这些材料均具有较好的堵漏效果，用于带水作业时渗漏点的堵漏或面渗的临时封堵是有效的。但由于水泥速凝要产生的大量水化热，冷却后会产生相应的收缩应力，从而导致砂浆或胶泥开裂、起壳、剥落。此外，速凝材料仅仅是在混凝土的表面进行处理，虽然可使混凝土表面保持干燥，但混凝土中的渗水通道和孔隙仍然充水。长此以往，会使钢筋产生锈蚀，混凝土的强度下降；锈蚀引起的膨胀会导致钢筋的混凝土保护层胀裂，进而产生渗漏。因此仅仅采用速凝材料从表面进行封堵是无法有效地保护混凝土的。根据以上分析，笔者提出了“治本为主，治表为辅，表本结合，综合治理”的治理原则。所谓“治本为主”，是指在混凝土渗漏水处理中应尽可能地选择合适的防水材料和工艺封闭混凝土内部的渗水通道和孔隙，从而达到既防渗堵漏又保护混凝土免除水的侵蚀的双重目的。“治表为辅”是指当混凝土内部的渗水通道和孔隙非常细小难以封闭时，可采用喷、抹、堵、涂、嵌等工艺作为辅助手段从混凝土表面进行防渗处理。二者的有效结合、综合治理，便可达到良好的渗漏治理效果。
    根据上述原则，笔者结合多年从事水电工程渗漏处理的工程实践和理论学习研究，提出了“灌、堵、嵌、喷、涂、贴相结合”的混凝土渗漏综合治理技术。
4、灌、堵、嵌、喷、涂、贴结合渗漏治理技术
4.1化学灌浆
    所谓“灌”就是指化学灌浆，即将一定的化学材料配制成浆液，用压送设备将其灌入缝隙或孔洞中，使其扩散、凝固，从而达到防渗、堵漏、补强、加固的目的。化学灌浆材料有较好的可灌性，其胶凝时间可根据工程需要调节。有的可在瞬间固化，适用于大流量漏水、涌水的处理，有的胶凝时间长，起始粘度低，适用于混凝土细微裂缝和孔隙的渗漏处理。可供选择的化学灌浆材料有许多，常用的有丙烯酰胺、甲基丙烯酸酯、聚氨酯、环氧树脂、丙烯酸盐等等。由于化学灌浆可将化学浆材压入很细的混凝土孔隙中，因此可有效地保护混凝土。渗漏治理施工过程中，可根据孔隙的大小和材料的可灌性选用适当的化灌材料。水溶性聚氨酯化灌材料具有良好的亲水性，遇水中可分散、乳化进而凝固，适用于潮湿或带水部位的防渗堵漏处理。LW型水溶性聚氨酯的固结体是一种弹性体，伸长率达300%；而且遇水会膨胀，其体膨胀率达273%，具有弹性止水和以水止水的双重功能。尤其适用于变形缝的处理。而HW水溶性聚氨酯的可灌性好、强度高，LW和HW可以任何比例混合配制趁成不同强度和弹性的浆材，以满足各种工程的需要。而低粘度环氧树脂化灌材料由于其起始粘度低，只有10-15厘泊，可灌性好，而且强度非常高，适用于细微裂缝的封闭和补强加固。
乐山交接缝堵漏公司    9105是一种单组份油溶性聚氨酯化学灌浆材料，由多异氰酸酯和多羟基聚醚在一定条件下反应而成，是一种能快速防渗堵漏、补强加固的产品。浆液中的NCO 基团和水接触后，就发生扩链、支化、交联和固化反应，具有快速止水和补强加固功能。同时产生很大的膨胀压力，促使浆液二次扩散，推动浆液向裂缝、孔隙深入渗透，故有更大的扩散和固结范围。可用于大流量涌水的封堵，岩石和混凝土裂隙的充填和加固，以及土壤稳定。几种常用化灌材料的性能见表1：
表1    几种常用化灌材料的物理力学性能
              性能
材料 粘结强度
（MPa） 抗压强度
（MPa） 遇水体积膨胀率
（ % ）
LW水溶性聚氨酯 1．70 -- 273
HW水溶性聚氨酯 2．80 19．8 --
LW：HW=60：40 1．86 11．8 30
低粘度环氧树脂 5．10 82．4 -- 

4.2封堵
    “堵”是指孔洞或缝面的封堵，这是化学灌浆施工过程中一道必不可少的工序。封堵质量的好坏会直接影响化学灌浆的效果。在干燥条件下，可供选择的封堵材料较多，如高分子涂料、聚合物水泥砂浆或普通水泥砂浆等。但在渗漏条件下，必须先采用快速堵漏材料进行封堵，将水从灌浆管中引出，必要时可在表面涂抹高分子涂料或聚合物水泥砂浆进行加强处理。水泥基快速堵漏材料通常可在几分钟内凝固，1天的抗压强度可达30 MPa以上，适用于渗漏的封堵。但当涌水量过大或在水下环境中，普通的快速堵漏材料由于易被水稀释、强度增长慢等原因，难以取得满意的封堵效果。PBM聚合物混凝土具有可在水中快速固化、强度增长迅速，与混凝土和金属粘结强度高等特点，适用于水下或涌水条件下混凝土孔洞和裂缝的快速封堵。PBM-7聚合物混凝土的水下性能见4.6 贴
    贴：就是指铺贴防水卷材，主要有高聚物改性沥青类防水卷材和合成高分子类片材等
    高聚物改性沥青类防水卷材是以高聚物改性沥青为涂盖物、以聚酯毡、玻纤毡等为胎体，卷材表面覆以聚乙烯膜或铝箔膜、或矿物粒（片），高聚物改性沥青类防水卷材有一定长度、宽度、和厚度，具有防水功能。用来改性沥青的高聚物的品种较多，主要可分为两大类：一类包括有公认改性效果显著的SBS、以及SBR(丁苯橡胶)EPDM(三元乙丙橡胶)、废胶粉等，另一类?饕蠥PP、APAO、EVA等，不同品种的改性剂对沥青的改性效果有一定的差别，如，以APP、APAO等塑性体改性沥青可有效地改善沥青耐高温的能力至高温110℃～130℃不流淌，而低温性能可在－15℃～－10℃。以SBS、SBR、EPDM等弹性体的加入则对改善沥青的低温性能有更大的贡献，可使沥青在低温－25℃时仍有一定的柔度而耐高温性能在90℃～100℃。沥青的品质是随着高聚物加入量的增加而改善的。
    自粘型橡胶沥青防水卷材：以橡胶沥青自粘层（不含溶剂）和覆面层组成的无胎型自粘橡胶沥青防水卷材。下附隔离纸（或双面自粘，外附隔离纸）具有一定长度、宽度、和厚度的卷材。
    合成高分子防水卷材是以合成高分子材料为主体材料并经加入附料、经配制、加工而成的具有一定长度、宽度、和厚度、具有防水功能的卷材。合成高分子防水卷材具有传统的纸基石油沥青油毡无可比拟的高强度和高延伸率，很好的高低温性能，有的合成高分子防水卷材还具有很好的弹性，很好的耐久性，几乎所有的合成高分子防水卷材都有很轻的质量，并可采用单层冷粘工法施工，改善了施工环境，因此合成高分子防水卷材具有较强的生命力。
    合成高分子卷材的品种繁多，目前在国内最有影响的品种为三元乙丙橡胶防水卷材，氯化聚乙烯——橡胶共混防水卷材，聚氯乙烯卷材，氯化聚乙烯防水卷材，聚乙烯防水卷材等。
    根据渗漏情况的不同，可选择“先喷后灌”或“先灌后喷”的工艺。“灌、喷、嵌、堵、涂、贴”等工艺的有机结合，可以取得良好的渗漏治理效果。
5、渗漏综合治理技术的应用实例
5.1 盘道岭隧洞防渗加固处理
    引大入秦工程是国家“八五”攻关重点项目，是一项从青海大通河到甘肃秦王川地区的大型引水工程。工程总投资超过10亿元，盘道岭隧洞是引大入秦灌溉工程总干渠上最长的无压引水隧洞，长15．7 KM  隧洞穿过黄河支流大通河与庄浪河流域的分水岭，其输水设计流量为29 M3／s,流量为34 M3／s，设计纵坡是1／1000；断面型式为圆拱直墙带仰拱式底板，成洞净宽4.2 M，净高4.4 M；工程采用新奥法设计和施工，由日本国(株)熊谷组中标承建，并于1992年建成。在工程施工期间及完工后，发现拱墙带及底拱衬砌混凝土产生了大量的水平和环向裂缝，危及隧洞的正常使用和安全运行，亟需进行渗漏处理和加固处理。为此，建设单位和设计单位经过反复调研，决定采用水溶性聚氨酯化灌材料和聚合物水泥砂浆 P C C M对裂缝进行灌浆和嵌缝处理。其处理工艺如下：先沿缝切割或凿开一“V”型槽，混凝土表面清洗干净后用 P C C M嵌缝；然后在缝侧打斜孔，埋设灌浆管，养护一周后，用LW和HW水溶性聚氨酯进行化灌处理，逐孔灌浆。该工艺操作简便，施工快捷，共处理裂缝800O余米，防渗效果极为显著。
    在隧洞底板加固过程中，要在底板上浇注一层钢筋混凝土，原设计方案为在底板上凿毛、插筋，再浇混凝土。鉴于P C C M优良的粘结性能，后改为采用PCCM作为新老混凝土界面处理剂，省去了凿毛、插筋这道工序，省工省料。共处理一万多平方米，取得很好的效果。94年底防渗加固工程完成，并投入使用。
 5.2 江西东津水电站放空洞渗漏处理
    东津水电站位于江西省修水县境内，电站装机容量60MW，多年平均发电量1．164亿KWh。大坝为混凝土面板堆石坝，总库容7．95亿m3。水库下闸蓄水后，经检查发现放空洞洞身混凝土存在许多缺陷。据统计渗水点33处，漏水点11处，环向裂缝22条(含结构缝)，纵向裂缝16条，总长约160余m。在放空洞出口处渗漏水总量约0．32m3／min(含检修阀门平压孔漏水)。为防止水库放空时，高速水流将对衬砌混凝土进一步冲刷破坏，以及在进口检修阀门检修时，洞内充水，在高内水压力下，水将沿缺陷混凝土倒灌入山体内，抬高山体地下水位，这可能会影响地质条件差、结构单薄的右岸山脊梁的稳定性，经专家咨询和论证，认为有必要对放空洞渗水进行堵漏处理。先进行固结灌浆，最后对洞身混凝土表面缺陷、涌水点、渗水点、裂缝和伸缩缝处理。
    对混凝土表面诸如蜂窝、麻面、露筋等缺陷，先凿除其表面混凝土，深入无缺陷混凝土 2-5cm，清除表面浮尘，凿除面积视缺陷大小而定。先在表面抹一层5 mm厚的水泥砂浆基液，然后回填预缩砂浆并分层夯实；距表面1cm左右采用903聚合物水泥砂浆，压抹后应与衬砌表面齐平。
    在渗、涌水点部位钻孔进行化学灌浆处理。首先进行凿槽，槽宽不小于5cm，槽深不小于5cm，采用Ф15 mm手风钻钻孔，孔深15—20cm，孔向对准渗漏水通道，埋设灌浆铜管（Ф10 mm)引出孔内水。槽内采用903聚合物水泥砂浆封堵，并分层压实，表面压抹平整，养护5天后进行化学灌浆。化灌材料按设计要求采用LW和HW型水溶性聚氨酯化灌材料按比例配制，对渗水点( Q＜0.50升／分)，LW﹕HW=4﹕6；对涌水点( Q>0.50升／分) ，LW﹕HW=6﹕4，外加15% 的丙酮稀释。灌注时，先用丙酮清洗裂缝，灌浆压力0.30-0.40MPa，在设计压力下，吸浆率小于10毫升／分，稳定10分钟即结束灌浆并保持在该压力下凝固。
    东津水电站放空洞采用水泥灌浆、化学灌浆及多种化学材料对混凝土渗漏进行综合治理。放空洞经过洞身堵漏处理后，洞身段混凝土未发现有明显渗水、面渗等现象，但在放空洞顶部的排水廊道渗水量明显增大，且廊道底板发现有多孔涌水，表明放空洞的处理效果十分明显。
5.3湖南镇大坝导墙裂缝处理
    湖南镇电站是浙江省境内钱塘江支流乌溪江二级开发的级电站。其拦河坝坝顶全长440米,坝高129米,共分23个坝段。工程于1980年全部建成。
乐山交接缝堵漏公司    七坝段是半边挡水,半边溢流坝段。七坝段导墙于1980年6月浇筑,同年12月检查时发现坝下0+66.2米处导墙临空的三面都已产生裂缝,缝宽1毫米左右。1981年 4月原施工单位采用环氧砂浆对裂缝进行了处理,并在裂缝上粘贴了玻璃丝布。由于裂缝变形和开度逐渐增大,绝大部分环氧玻璃丝布已被拉裂。
    1996年底,乌溪江水电厂委托电力部华东院科研所对七坝段导墙裂缝进行处理。根据电厂的要求,我们提出了“表本结合,综合治理”的处理方案,即采用化学灌浆和表面封堵相结合进行处理,以防止缝内钢筋进一步锈蚀。化学灌浆拟采用LW HW 水溶性聚氨酯化学灌浆材料,而表面封堵则采用SR塑性止水材料、903聚合物水泥砂浆和 HK-96系列增厚型环氧涂料等。根据电厂的要求,裂缝处理分二步进行,先对表面进行封堵,必要时再采用水溶性聚氨酯化学灌浆材料进行灌浆处理。施工工艺如下：
1）沿缝凿"V"形槽,清除混凝土缝内的杂物，保持缝面干燥、清洁；如缝内有渗漏水则应先作止水处理。
2）在干燥、清洁的缝面上均匀涂刷SR塑性止水材料专用基液;
3）在基液实干前嵌填SR塑性止水材料;
4）修理及保护。密封胶在表干以前，可用小刮刀等工具抹平，使表面平整。
5）在经嵌缝的缝面上撒水，保持缝面潮湿；
6）将按比例配制的PCCM砂浆用刮刀嵌压入缝中，再用抹子抹平；
7）PCCM砂浆终凝后，要撒水养护3～5天。
8）按比例配制964增厚型环氧涂料，反复搅拌均匀待用；
9）在干燥、平整的缝面上均匀涂刷964涂料二道，避免漏涂。
10）施工结束后，对使用SR和964涂料的工具要用溶剂及时冲洗；PCCM的使用工具可用水清洗干净，待用。
    该工程从1997年3月12日进点，4月18日竣工，共处理裂缝总长度178延米。完工至今已十年有余，据电厂水工分场反映，处理效果良好。
5.4 三峡工程三期RCC围堰上游面裂缝水下处理工程
    三峡工程位于湖北省宜昌市境内，是我国的水利枢纽工程。三期碾压混凝土围堰位于右岸导流明渠，承担三峡工程围堰发电期挡水发电、通航和保护右岸三期主体工程干地施工任务，围堰挡水位为139m时，拦蓄库容达142亿m3。围堰为重力式结构，堰高115m，属I级临时建筑物，混凝土工程量为162.41万m3。三期碾压混凝土围堰自2003年12月中旬发现高程107.5m廊道漏水以后，呈逐渐增大的趋势；后发现高程107.5m廊道至基础廊道间堰体排水孔开始大量漏水；大量漏水对围堰的安全运行产生了严重的影响。急需进行处理。受三峡总公司的委托，华东勘测设计研究院承担了此次水下裂缝处理任务。
    通过钻孔、孔内录像、水下电视、潜水员水下查看等方式对渗漏进行检查后，我们通过综合分析认为，漏水的主要原因是围堰上游面产生了近乎水平的裂缝，江水通过水平裂缝进入堰体排水槽、排水孔。
    根据裂缝漏水检查情况和对产生漏水原因的分析，我们认为107 m、88m、82m高程的水平裂缝是出现大量漏水的主要原因，因此水平裂缝处理是处理工作的关键。此外，少数横缝或诱导缝与水平裂缝交汇处也出现了明显的渗漏，有必要进行处理。根据对围堰水下裂缝的检查结果，结合以往的水下裂缝处理经验，我们提出了以下处理方案：
    水平裂缝处理方案为水下检查、骑缝切V型槽、缝面清理、涂刷HK-963、嵌压SR止水条、粘贴SR盖片、扁铁压条固定的方案；对水平裂缝与围堰结构缝（横缝及诱导缝）的交叉部位采用灌浆封闭、粘贴SR盖片的技术方案。
    水下处理工程从2004年1月20日开始，现场所有工作于4月3日上午结束。历时73天，累计完成水平裂缝封闭处理697.2米，诱导缝、横缝交汇处灌浆处理31.0米。40.0m廊道的漏水总量降至250升/分钟，降幅达97%，处理效果显著。4月3日下午三峡总公司厂坝项目部会同长江委三峡工程代表局、三峡发展公司厂坝监理部与杭州国电大坝安全工程有限公司一起进行现场验收。有关各方对此次处理工作质量与处理效果均表示满意。水下处理工程完全达到了三峡总公司对渗漏量控制的要求，得到了国务院三峡工程建设委员会专家组等各方的高度评价与充分肯定。
    实践证明，三峡工程三期RCC围堰水下裂缝处理所采用的水下处理技术和材料是十分有效的。
6、结语
6.1渗漏水治理与防水施工有明显的区别，由于需在背水面带水操作，故其施工难度大。为此笔者提出了“治本为主，治表为辅，表本结合，综合治理”的渗漏治理原则和灌、堵、喷、涂、嵌、贴相结合渗漏治理技术。
6.2根据孔隙大小和施工现场的渗漏情况，选择可灌性各异的化灌材料进行灌浆处理，可地保护混凝土不受水的侵蚀。水溶性聚氨酯化灌材料具有良好的亲水性，遇水可分散、乳化进而凝固，可在防渗堵漏工程中得到广泛的应用。
6.3聚合物水泥砂浆 P C C M是一种有机和无机复合的材料，具有优良的物理力学性能，并可在潮湿面施工，是一种有效的混凝土表面防渗材料。此外，PCCM 具有突出的粘结强度，也可用作新老混凝土的界面处理剂。
6.4 “灌、堵、喷、涂、嵌、贴相结合渗漏治理技术”是从工程实践中总结出来的一种防水技术。实践证明，这是一种工艺简便，行之有效的实用施工技术。

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