碾压混凝土重力坝坝体渗漏封堵处理技术研究

碾压混凝土重力坝坝体渗漏封堵处理技术研究

刘孟

中国水电基础局有限公司天津市武清区301700

摘要：柬埔寨甘再水电站大坝迎水坝面存在渗漏通道，主要表现为坝体内廊道单一排水孔渗流量异常。为确保大坝安全度汛及正常运行，针对性采取沿漏水排水孔进行水泥浓浆灌注，回压渗漏通道内水流返回坝前水库，使浓浆充填密实内部渗漏通道，以达到封堵目的。本文依托柬埔寨甘再水电站坝工第一阶段综合技改项目EL.60m廊道渗漏处理工程，基于渗漏部位的渗漏特点、形成原因和具体施工条件及施工目的，采用适合渗漏部位的封堵施工技术进行封堵，为今后类似混凝土坝体渗漏处理工程施工提供有意义的借鉴和应用实例。

关键词：混凝土坝；坝体；渗漏；封堵

引言

混凝土坝坝体渗漏是一种常见现象，挡水运行年代长久的大坝比较突出，新近下闸蓄水的大坝也不乏其例。渗漏会使坝体内部产生较大的渗透压力和浮托力，还会引发溶蚀、侵蚀、钢筋锈蚀等病害，加速混凝土坝体的老化，缩短大坝的寿命，带来了一系列的不利影响，甚至危及坝体的稳定与安全。

甘再水电站位于柬埔寨王国西南贡布省境内Kamchay河干流上，坝体为碾压混凝土重力坝。甘再水电站运行期间，坝体内EL.60m廊道坝右0+87.5m处排水孔渗流量随时间不断增大至497L/min，排水量异常，伴随渗漏过程析出部分混凝土粗骨料。采用水下机器人探测结合渗漏排水孔钻孔电视成像检测发现：在迎水坝面坝右0+86.1m，EL.74.6m高程处存在一直径约15cm狗洞状渗漏通道，与渗漏排水孔采用钻孔电视成像发现的漏水部位高程和进水方向一致，初步判断该渗漏通道是形成EL.60m廊道排水孔渗漏量大的主要原因。

为确保大坝处于全面可控状态，保证电站正常安全运行，针对性对漏水排水孔采用水泥浓浆灌注结合渗漏区域内混凝土补强灌浆的方法对坝体渗漏部位进行封堵处理。

1封堵处理施工

1.1渗漏形成原因

根据水下机器人探明的坝前渗漏部位特点，分析渗漏通道形成的主要原因：碾压混凝土接缝处理不完全，长期库内水压力和水流的不断冲蚀，沿接缝位置形成渗漏通道。

1.2渗漏排水孔位置

EL.60m廊道为现浇混凝土结构，排水孔位于EL.60廊道坝右0+87.5m，廊道顶拱部位。

EL.88m廊道底板为现浇混凝土结构，边墙为预制混凝土结构。EL.88m廊道坝右0+87.5m排水孔与EL.60m廊道坝右0+87.5m排水孔上下贯通，为同一排水孔，位于EL.88廊道底板部位，排水孔为斜孔，向上游坝面偏7°。

1.3处理方案简述

鉴于坝体渗漏部位处于水库死水位以下，且水头压力较大，无法从坝前进行封堵施工。根据渗漏部位特点，最直接的封堵方法是沿漏水排水孔进行水泥灌浆，先对EL.60m廊道排水孔底部出水口进行封堵，之后沿EL.88m廊道排水孔进行浓水泥浆灌注，用压力浓水泥浆将孔内水流沿坝体内渗漏通道压回坝前水库中，之后采取小流量持续给压灌注，给水泥颗粒沉淀时间，尽量使水泥沉淀堆积靠近坝前渗漏部位，灌注一定量后，采取压力闭浆待凝。

待排水孔成功进行灌注待凝后，沿EL.88m廊道排水孔底板处钻斜孔，斜孔采用合适角度，使钻孔深度在穿越渗漏部位高程1m的同时，尽量靠近坝前，沿斜孔进行水泥补强灌浆，形成一道类似帷幕的屏障，以增强封堵效果。

1.4排水孔灌浆

（1）排水孔封堵

灌浆施工前先对排水孔上下孔口进行封堵，具备封闭灌浆条件。

①对EL.60m廊道排水孔下孔口进行水压塞封堵，封堵用水压塞直径73mm，总长度110cm，气囊长度80cm，水压塞外接直径40mm排水阀门，对水压塞进行加压至3.0Mpa，使水压塞充分膨胀封堵孔口，水压塞外部采用架管支顶，排水阀门关闭后，可以起到良好的封堵作用。

②对EL.88m廊道排水孔上孔口进行封堵，封堵采用已加工好的110mm半封闭锥形钢管头强力楔入排水孔，钢管与孔壁间采用棉纱填充，以保证孔壁与钢管无间隙。钢管外部焊接直径40mm排水阀门，阀门外接变径34mm短管，以方便高压灌浆管接入。

（2）排水孔灌浆

沿EL.88m廊道坝右0+87.5m排水孔进行水泥浆灌注，因渗漏通道较大，呈狗洞状，灌浆直接采用0.5：1浓浆灌注，浓浆比重大，能使浆液更好的回压渗漏通道内水流返回坝前水库，浓浆占据渗漏通道凝固后水泥强度较高，可有效抵挡坝前水流冲蚀。

具体施工步骤及灌浆情况如下：

①灌浆压力调整

灌浆开始后，派专人对EL.60m廊道排水孔进行观察，待EL.60m廊道排水孔流出水泥浆液后关闭阀门。灌注压力根据可达到的实际压力进行灌注，以保证水泥浆液能沿孔顺利进浆，使浆液有足够压力沿渗漏通道推进。初始灌浆压力达到0.4MPa，水泥浆开始进入孔内，灌注压力根据进浆量进行不断调整，以使水泥浆液能大流量进入，回压孔内水流返回坝前水库。

②大流量定量灌注

按照110mm排水孔孔径和150mm渗漏通道估算，渗漏通道总体积约400L，灌浆时以2倍的渗漏通道体积即约800L做大流量定量灌注。灌注时，EL.60m廊道无发现漏浆，定量的水泥浆液在0.4-0.5Mpa压力下顺利进入孔内，且流量较大，初步判断水泥浆液已沿渗漏通道进入，并回压孔内水流返回坝前水库内。为充分保证渗漏通道内可以全部充满浓浆，在灌注800L后又增加灌注约150L浓浆。

③低流量持续灌注

为使已灌入的水泥浆液加快凝固、尽快提高灌浆压力和强度，采取限流措施，低流量持续灌注，压力调整以保持能持续低流量灌入浆液为准，使水泥颗粒尽快沉淀堆积。

在保持低流量灌注过程中，随着水泥浆持续灌入，灌浆压力不断提升，保持低流量灌注持续时间大约1h，注入流量保持大约10L/min，灌入浓水泥浆液约500L，压力由初始灌浆压力0.4MPa提升至1.2MPa且不吃浆的情况下适时结束了灌浆，结束灌浆前先关闭孔口节门，后关闭灌浆泵，以使孔内浆液在保持压力状态下闭浆待凝，待凝时间72h。

总体灌浆持续时间110min，总体注入浆量1420L，注入水泥量1746.6kg，灌浆压力最终提升至1.2MPa，且孔内不再进浆，说明整孔以被浓水泥浆填充密实。

1.5钻孔补强灌浆

排水孔灌浆顺利完成，则最重要的封堵施工已完成，为加强封堵效果，在EL.88m廊道渗漏排水孔部位进行钻孔补强灌浆，补强灌浆在排水孔灌浆待凝72h后进行。

（1）钻孔

①为减少对坝体扰动，补强灌浆钻孔采用56mm孔径，金刚石钻头回转钻进。

②为使补强灌浆范围尽可能的靠近坝前渗漏部位和达到有效的补强效果，根据现场实际条件，布置7个灌浆孔，钻孔间距30cm，分两序进行施工：I序孔钻孔顶角21°，II序孔钻孔顶角14°，I序孔钻孔深度15.35m，II序孔钻孔深度14.81m，均超过渗水部位高程1.0m。具体详见图1-1补强灌浆钻孔平面布置图和1-2补强灌浆钻孔剖面图。

③钻孔轴线位置为沿坝体左右岸方向，距离廊道边墙1.0m。布孔桩号为左岸方向超过渗水部位桩号（坝右0+86.1m）0.2m，即坝右0+85.90m。右岸方向超过排水孔桩号（坝右0+87.5m）0.2m，即坝右0+87.70m。

④钻孔采取一次成孔，钻至设计孔深后再进行灌浆。

图2-8封堵后EL.60廊道新排水孔渗流量情况

（3）封堵前后对比

虽然排水孔为新设排水孔，但它与原排水孔处于同一部位，经过封堵前后新旧排水孔渗流量对比，封堵后新排水孔渗流量很小，说明封堵处理效果良好，内部渗漏通道已充填密实。

2.4封堵效果检查总结

经封堵处理前后水下机器人坝前渗漏部位探测检查情况、漏水排水孔孔口情况和新设排水孔的渗流量对比情况，充分说明坝体渗漏封堵处理效果良好。

3结语

众所周知，坝体渗漏水的一个重要特点是有压渗流，其源头在水库，入渗点在上游面，逸出点在廊道或下游坝面，渗漏水在坝体内为承压状态，从逸出点排出时压力才消失。对于在有压渗流量较大的逸出点--廊道或下游坝面进行灌浆处理时，应设法将渗漏通道直至库水入口处全部封堵密实，这样处理效果才会持久。

此次封堵结合坝体渗漏部位特点和EL.60廊道渗漏的具体情况，针对性采取水泥浓浆灌注回压渗漏通道内水流返回坝前水库，使浓浆充填密实内部渗漏通道，同时结合渗漏区域混凝土补强灌浆加强封堵效果。

根据运行监测部数据显示，封堵效果十分明显：

（1）封堵前，EL.88廊道以下渗流量为750.57L/min，封堵后，EL.88廊道以下渗流量为306.50L/min，渗流量减少了444.07L/min。

（2）封堵前，大坝渗漏集水井约110min启动一次排水泵，封堵后，集水井约300min启动一次排水泵，排水泵启动时间延长了约190min。

此次封堵对坝体渗漏进行了有效封堵，大幅度减小了坝体总渗流量，处理效果良好，达到预期封堵目标，保证了坝体的安全度汛。封堵处理技术的研究提供了一些有实际意义的施工经验和技术总结，为今后类似碾压混凝土重力坝坝体渗漏处理施工提供了借鉴和应用实例。

鉴于坝体渗漏部位长期处于高水头压力和坝前水流冲蚀之中，可能会再次产生破坏，为达到永久封堵目的，建议汛后对迎水面坝体渗漏部位进行表面加固处理。

参考文献：

[1]邢林生.《混凝土坝坝体渗漏危害性分析及其处理》.《水力发电学报》2001年第3期，108-116；

[2]孟丽娟，林健.《RCD碾压混凝土坝坝体渗漏的研究》.《吉林水利》2010年第1期，69-70；

[3]杨佳伟，元丽媛，杨嘉冰.《混凝土坝渗漏的原因与处理措施》.《黑龙江水利科技》2006年第5期，124-125；

[4]彭望，张镭.《柬埔寨甘再水电站上游坝面裂缝及渗漏ROV水下检查成果报告》，昆明：中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司.2018。

作者简介：

刘孟（1986-），男，中国水电基础局有限公司，国际公司市场开发部，工程师，本科学士学位，主要从事基础处理及土建工程施工。