水電工程混凝土滲漏綜合治理技術(shù)

1、水電工程混凝土滲漏綜合治理技術(shù)呂聯(lián)亞（華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院杭州310014）1、概述在水利水電工程和市政、人防、隧道等工程中，一些建筑物由于設(shè)計(jì)不合理、施工不規(guī) 范或維護(hù)不當(dāng)而引起的混凝土滲漏水現(xiàn)象非常普遍。而那些運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的水工建筑物，因 長(zhǎng)期在水壓力的作用下，混凝土由于碳化、凍融破壞或腐蝕介質(zhì)侵蝕等原因也會(huì)引起不同程 度的滲漏?；炷恋臐B漏會(huì)導(dǎo)致鋼筋的銹蝕，這將會(huì)降低混凝土的強(qiáng)度，縮短其使用壽命； 從另一方面來(lái)說(shuō)，對(duì)于水庫(kù)大壩，由于混凝土的滲漏會(huì)直接影響到大壩的安全運(yùn)行，嚴(yán)重的 甚至?xí)绊懙较掠螐V大居民的生命安全，因此對(duì)于混凝土滲漏的治理就顯得非常重要。如何 采取有效的止水材料和方法來(lái)防治

2、混凝土滲漏水已成為水電行業(yè)目前急需解決的問(wèn)題。華東 院科研所長(zhǎng)期以來(lái)一直從事建筑物的防滲加固處理，在多年的工作實(shí)踐中，不僅摸索出解決 不同滲漏情況的處理辦法，也研制開(kāi)發(fā)了一系列新型防滲止水材料，本文就對(duì)這方面的工作 進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的總結(jié)。2、滲漏成因簡(jiǎn)析混凝土的滲漏通?？梢苑殖扇N情況，即點(diǎn)、線及面滲漏?！包c(diǎn)”漏“點(diǎn)”漏是指不連續(xù)的、無(wú)規(guī)律的滲漏現(xiàn)象，主要表現(xiàn)形式為孔洞滲漏水。產(chǎn)生點(diǎn)滲漏的原因 主要有：混凝土施工不當(dāng)造成的孔洞、模板對(duì)穿螺孔及其它孔眼未及時(shí)封堵或封堵不當(dāng)引起 的滲漏、鋼筋銹蝕引起的滲漏、穿墻管等細(xì)部構(gòu)造留設(shè)處理不當(dāng)引起的滲漏和二次施工或裝 修施工不慎，破壞了原防水層造成的滲漏等。

3、“線”漏“線”漏是指連續(xù)的、或有一定規(guī)律的，并以縫漏作為其主要表現(xiàn)形式的滲漏現(xiàn)象，線漏可分 為變形縫和非變形縫兩種，主要包括伸縮縫、沉降縫、施工縫和裂縫等。產(chǎn)生線漏的主要原 因有：（1）變形縫防水設(shè)計(jì)、施工不合理；（2）止水銅片、止水帶等材料質(zhì)量不佳或由于 老化等原因而引起的止水失效；（3）未按施工規(guī)范要求留設(shè)施工縫或未對(duì)新老混凝土結(jié)合 進(jìn)行嚴(yán)格處理，造成施工縫滲漏；（4）因混凝土配合比不當(dāng)，導(dǎo)致干燥收縮增大，或因結(jié) 構(gòu)變形、溫度應(yīng)力等原因使混凝土產(chǎn)生裂縫；（5）不同材質(zhì)之間接縫因防水處理不當(dāng)，所 產(chǎn)生的滲漏?！懊妗睗B“面”滲是指混凝土大面積潮濕和微滲水，俗稱“冒汗”。產(chǎn)生面滲漏的原因主要有：

4、（1）基 坑降水未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，為了搶進(jìn)度，混凝土帶水澆注，在水壓力作用下，形成滲水通道； （2）混凝土澆注過(guò)程中，由于混凝土拌合不均勻，振搗不密實(shí)，從而出現(xiàn)蜂窩、麻面等引 起的滲漏；（3）混凝土養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，造成早期失水嚴(yán)重，或因混凝土配合比不當(dāng)，如水灰比 過(guò)大，形成毛細(xì)管孔隙，從而形成滲水通道。3、混凝土滲漏治理方案的提出滲漏治理方案是混凝土滲漏處理的關(guān)鍵，設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防水構(gòu)造設(shè)置、混凝土施 工質(zhì)量和防水材料品質(zhì)及維護(hù)保養(yǎng)等因素進(jìn)行分析，找出產(chǎn)生滲漏的原因和滲漏水的來(lái)源， 并結(jié)合水工建筑物的防水要求，根據(jù)滲漏水的特點(diǎn)和防水材料性能及施工工藝選擇相應(yīng)的防 水材料和施工工藝。可供選擇的防

5、水材料種類繁多，如防水卷材、防水涂料、密封材料、剛性防水材料、化學(xué)灌 漿材料等等。從防水施工工藝上來(lái)看，有貼、涂、嵌、抹、堵、灌等多種工藝。但滲漏水治 理與防水施工有很大區(qū)別。防水施工通常是主動(dòng)防水，防水材料、施工方案的選擇余地較大， 可以從容施工，可采用貼、涂、嵌、抹等工藝從迎水面進(jìn)行防水處理。而滲漏水治理則是被 動(dòng)防水，往往是對(duì)已產(chǎn)生滲漏的工程進(jìn)行防水處理，而且經(jīng)常是從背水面處理，有時(shí)還要帶 水作業(yè)，難度較大，限制了卷材、涂料及密封膠等多種防水材料的選用。對(duì)滲漏水處理通常 采用一些速凝材料如：五磯防水膠泥、水玻璃水泥、石膏水泥堵漏材料和各種快硬水泥、堵 漏劑等等。這些材料均具有較好的堵漏效

6、果，用于帶水作業(yè)時(shí)滲漏點(diǎn)的堵漏或面滲的臨時(shí)封 堵是有效的。但由于水泥速凝要產(chǎn)生的大量水化熱，冷卻后會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的收縮應(yīng)力，從而導(dǎo) 致砂漿或膠泥開(kāi)裂、起殼、剝落。此外，速凝材料僅僅是在混凝土的表面進(jìn)行處理，雖然可 使混凝土表面保持干燥，但混凝土中的滲水通道和孔隙仍然充水。長(zhǎng)此以往，會(huì)使鋼筋產(chǎn)生 銹蝕，混凝土的強(qiáng)度下降；銹蝕引起的膨脹會(huì)導(dǎo)致鋼筋的混凝土保護(hù)層脹裂，進(jìn)而產(chǎn)生滲漏。 因此僅僅采用速凝材料從表面進(jìn)行封堵是無(wú)法有效地保護(hù)混凝土的。根據(jù)以上分析，筆者提 出了“治本為主，治表為輔，表本結(jié)合，綜合治理的治理原則。所謂“治本為主”，是指在混 凝土滲漏水處理中應(yīng)盡可能地選擇合適的防水材料和工藝封閉混凝

7、土內(nèi)部的滲水通道和孔 隙，從而達(dá)到既防滲堵漏又保護(hù)混凝土免除水的侵蝕的雙重目的?！爸伪頌檩o”是指當(dāng)混凝土 內(nèi)部的滲水通道和孔隙非常細(xì)小難以封閉時(shí)，可采用噴、抹、堵、涂、嵌等工藝作為輔助手 段從混凝土表面進(jìn)行防滲處理。二者的有效結(jié)合、綜合治理，便可達(dá)到良好的滲漏治理效果。4、防水材料和施工工藝簡(jiǎn)述一般來(lái)說(shuō)，防水施工可根據(jù)所采取的“灌、堵、嵌、噴、涂、貼等不同工藝而選用不同的防 水材料。4.1灌漿工法“灌”即灌漿工法，灌漿工法就是采用泵送設(shè)備以一定的壓力將一些具有特殊性能的灌漿材料 灌入混凝土、巖石縫隙或地層中，使其在空隙中擴(kuò)散、凝固，從而封閉縫隙，達(dá)到防滲、堵 漏、補(bǔ)強(qiáng)、加固的目的。灌漿工法出現(xiàn)

8、于19世紀(jì)初，采用灌漿技術(shù)以解決土建工程的有關(guān) 技術(shù)難題，至今已有近二個(gè)世紀(jì)的歷史。隨著灌漿技術(shù)的廣泛應(yīng)用，灌漿材料得到了較大的 發(fā)展。灌漿材料從最早的石灰和粘土、水泥，發(fā)展到今天的水泥水玻璃漿液和各種化學(xué) 灌漿漿液。而灌漿材料的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，又反過(guò)來(lái)推動(dòng)了灌漿工法在更廣泛的領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。 化學(xué)灌漿是用高分子材料配制成的溶液作為漿液的一種新型灌漿技術(shù)。漿液灌入地基或建筑 物裂隙中，經(jīng)凝固后，可以達(dá)到較好的防滲、堵漏和補(bǔ)強(qiáng)加固的效果?；瘜W(xué)灌漿材料應(yīng)具有 較好的可灌性，其膠凝時(shí)間可根據(jù)工程需要調(diào)節(jié)。有的可在瞬間固化，適用于大流量漏水、 涌水的處理；有的膠凝時(shí)間長(zhǎng)，起始粘度低，適用于混凝土細(xì)微裂縫的滲

9、漏處理。可供選擇 的化學(xué)灌漿材料有很多，常用的有水玻璃類、木質(zhì)素類灌漿材料、丙烯酰胺類灌漿材料、丙 烯酸鹽類灌漿材料、聚氨酯類灌漿材料、環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料、甲基丙烯酸酯類灌漿材料、脲 醛樹(shù)脂類、其它類化學(xué)灌漿材料等等。一般可根據(jù)孔隙的大小和材料的可灌性選用適當(dāng)?shù)幕?灌材料。水溶性聚氨酯材料具有良好的親水性，遇水可分散、乳化進(jìn)而凝固，適用于潮濕或 帶水部位的防滲堵漏處理LW型水溶性聚氨酯的固結(jié)體是一種彈性體，伸長(zhǎng)率達(dá)3 0 0 %， 而且具有遇水膨脹性能，其體積膨脹率達(dá)273%，具有彈性止水和以水止水的雙重功能， 尤其適用于變形縫的處理。而HW水溶性聚氨酯的可灌性好，強(qiáng)度高，可以起到補(bǔ)強(qiáng)的作用，

10、將LW與HW以合適的比例混合，就能得到不同性能的漿液，可滿足不同工程的需要。而低 粘度環(huán)氧灌漿材料由于起始粘度低，可灌性好，而且強(qiáng)度非常高，適用于細(xì)微裂縫的封閉和 補(bǔ)強(qiáng)加固。幾種常用的化學(xué)灌漿材料性能見(jiàn)表1。4.2封堵“堵”是指對(duì)孔洞或縫面的封堵，對(duì)于化學(xué)灌漿來(lái)說(shuō)，這是施工過(guò)程中一道必不可少的工序， 封堵質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響化學(xué)灌漿的效果。在干燥條件下，可供選擇的封堵材料較多，如 高分子涂料、聚合物水泥砂漿或普通水泥砂漿等。在滲漏條件下，必須先采用快速堵漏材料 進(jìn)行封堵，將水從灌漿管中引出，必要時(shí)可在表面涂抹高分子涂料或聚合物水泥砂漿進(jìn)行加 強(qiáng)處理。常用的快速堵漏材料有五磯防水膠泥、水不漏、堵

11、漏靈、防水寶、堵漏王等等。但 在水下作業(yè)時(shí)，上述材料卻無(wú)法滿足工程的要求，為此，華東院研發(fā)了 SXM水下快速密封 劑和PBM聚合物混凝土兩種水下專用堵漏材料。SXM水下快速密封劑可在幾分鐘內(nèi)快速 凝固，1天的抗壓強(qiáng)度可達(dá)2 5MPa以上，適用于潮濕表面甚至水下混凝土表面裂縫的快 速封堵。PBM聚合物混凝土系互穿網(wǎng)絡(luò)高分子材料，具有可在水中快速固化、強(qiáng)度增長(zhǎng)迅 速，與混凝土和金屬粘結(jié)強(qiáng)度高等特點(diǎn)，而且它在水中可自流平、自密實(shí)，同時(shí)還可以進(jìn)行 薄層澆注，適用于水下混凝土孔洞和裂縫的快速封堵。SXM水下密封劑和PBM聚合物混 凝土的性能見(jiàn)表2及表3。4.3嵌縫“嵌”是指沿裂縫鑿槽，并在槽中嵌填彈塑性

12、或剛性止水材料，以達(dá)到封閉裂縫的目的。一般 來(lái)說(shuō)變形縫宜采用彈塑性止水材料，且在迎水面采用塑性止水材料，而在背水面則采用彈性 止水材料，非變形縫則可采用剛性止水材料。彈性密封材料種類有許多，如聚氨酯材料、丙 烯酸酯材料、有機(jī)硅材料等，應(yīng)用也較廣泛。塑性止水材料以往常用的有聚氯乙烯膠泥等， 但這些材料由于需加熱施工，施工極不方便，且環(huán)境污染嚴(yán)重，目前已逐漸淘汰。SR塑性 止水材料是華東院結(jié)合我國(guó)面板堆石壩工程而專門為面板壩周邊縫和伸縮縫止水研制的嵌 縫止水材料，具有接縫變形適應(yīng)性強(qiáng)、抗?jié)B耐老化性好、與混凝土基面粘接性強(qiáng)、冷施工操 作簡(jiǎn)便、材料成本低等特性，在我國(guó)面板壩工程建設(shè)中獲得廣泛應(yīng)用，到目

13、前為止，已先后 在包括黑龍江蓮花電站、吉林松江河電站、新疆烏魯瓦提電站、廣州抽水蓄能電站、浙江天 荒坪抽水蓄能電站、湖北古洞口電站等近五十項(xiàng)大中型面板壩工程以及數(shù)百項(xiàng)水利及民用工 程中得到應(yīng)用，均取得了良好的工程防滲效果。其主要性能見(jiàn)表4。4.4噴涂“噴”是指聚合物水泥砂漿噴涂。聚合物水泥砂漿簡(jiǎn)稱PCM，是采用水泥和聚合物作為膠結(jié) 料來(lái)膠結(jié)骨料的砂漿，當(dāng)水泥與水形成水泥石的同時(shí)，聚合物乳液本身脫水干燥在砂漿集料 表面形成了有自粘性和粘結(jié)性的聚合物薄膜，封閉了砂漿內(nèi)的細(xì)微裂縫和毛細(xì)通道，將水泥 石和填料牢固地結(jié)合在一起。因此，聚合物水泥砂漿具有優(yōu)良的防水、抗凍、防腐、防碳化 及其它物理力學(xué)性能，

14、已在水電、交通、土建、市政等工程中得到廣泛的應(yīng)用。華東院在開(kāi) 展國(guó)家“八五”攻關(guān)。5、滲漏綜合治理技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例5.1盤道嶺隧洞防滲加固處理引大入秦工程是國(guó)家“八五”攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目，是一項(xiàng)從青海大通河到甘肅秦王川地區(qū)的大型引 水工程。盤道嶺隧洞是引大入秦灌溉工程總干渠上最長(zhǎng)的無(wú)壓引水隧洞，長(zhǎng)15.7KM， 成洞凈寬4.2M，凈高4.4M；工程采用新奧法設(shè)計(jì)和施工，由日本國(guó)口株口熊谷組中 標(biāo)承建，并于1 9 9 2年建成。在工程施工期間及完工后，發(fā)現(xiàn)拱墻帶及底拱襯砌混凝土產(chǎn) 生了大量的水平和環(huán)向裂縫，危及隧洞的正常使用和安全運(yùn)行，亟需進(jìn)行滲漏處理和加固處 理。為此，建設(shè)單位和設(shè)計(jì)單位經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)研，

15、決定采用水溶性聚氨酯化灌材料和聚合物水 泥砂漿PCCM對(duì)裂縫進(jìn)行灌漿和嵌縫處理。其處理工藝如下：先沿縫切割或鑿開(kāi)一 “V” 型槽，混凝土表面清洗干凈后用PCCM嵌縫，然后在縫側(cè)打斜孔，埋設(shè)灌漿管，養(yǎng)護(hù)一周 后，用LW和HW水溶性聚氨酯進(jìn)行化灌處理，逐孔灌漿。該工藝操作簡(jiǎn)便，施工快捷，共 處理裂縫8 0 0 0余米，防滲效果極為顯著。在隧洞底板加固過(guò)程中，要在底板上澆注一層鋼筋混凝土，原設(shè)計(jì)方案為在底板上鑿毛、插 筋，再澆混凝土。鑒于PCCM優(yōu)良的粘結(jié)性能，后改為采用PCCM作為新老混凝土界面 處理劑，省去了鑿毛、插筋這道工序，省工省料。共處理一萬(wàn)多平方米，取得很好的效果。 94年底防滲工程完成

16、，并投入使用。5.2柘溪水電站大壩1#、2#支墩劈頭縫水下處理柘溪水電站位于湖南省資水中游安化縣境內(nèi)，庫(kù)容3 5. 6億m3,裝機(jī)容量4 4 7. 5 M w,大壩溢流段由8個(gè)單支墩大頭壩段組成，每個(gè)壩段寬16m，支墩底部厚8m,頂部最 窄處厚5.5 2m，兩岸非溢流段為寬縫重力壩，壩段寬15m，最大壩高10 4m，壩頂 全長(zhǎng)3 3 0 m。工程于1 9 5 8年開(kāi)始興建，19 6 1年蓄水，1 9 6 2年發(fā)電。大壩各壩 段混凝土在澆筑后不久即出現(xiàn)較多的表面裂縫，在以后的運(yùn)行中，表面裂縫不斷向下游發(fā)展， 形成劈頭裂縫，并于1 9 6 9年6月、1 9 7 7年5月和1 9 8 3年2月出現(xiàn)三

17、次較大的漏 水險(xiǎn)情。針對(duì)這種情況，電站曾采用瓷泥、手抹環(huán)氧膠泥和壓貼環(huán)氧砂漿塊等材料多次進(jìn)行 水下堵漏處理，在當(dāng)時(shí)取得較好的效果，但隨著時(shí)間推移，原粘貼塊普遍存在松動(dòng)脫落現(xiàn)象。 經(jīng)1 9 9 8年底至1 9 9 9年初最后一次裂縫封堵，到2 0 0 0年初漏水量又有所增大。為 從根本上解決大壩裂縫漏水問(wèn)題，柘溪水電站委拖托華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院科研所進(jìn)行水下處 理方案的設(shè)計(jì)研究工作。通過(guò)招標(biāo)，由杭州國(guó)電大壩安全工程有限公司中標(biāo)，對(duì)柘溪大壩1#、2#支墩劈頭裂縫進(jìn) 行水下修補(bǔ)，1#支墩處理工程于2 0 0 2年1月10日正式開(kāi)工，并于同年3月2 5日完 工。2#支墩處理工程于2002年12月初進(jìn)點(diǎn)，

18、于2003年3月中旬完工。該工程共處理裂縫總長(zhǎng)184延米。據(jù)電廠水工分場(chǎng)反映，處理效果良好。5.3新疆烏魯瓦提面板壩壩面裂縫修補(bǔ)處理新疆烏魯瓦提面板堆石壩，壩高13 5米，是目前我國(guó)在建最高的砂礫石面板壩，19 9 8 年和1 9 9 9年分別澆注一、二期面板。由于當(dāng)?shù)貧夂驐l件十分惡劣，年平均蒸發(fā)量為2 4 0 0毫米，而年降水量則只有2 0多毫米，再加上日溫差高達(dá)2 0多度，因此給面板養(yǎng)護(hù)帶 來(lái)困難，在面板澆注完成后不久即發(fā)現(xiàn)大量裂縫，最寬達(dá)3毫米，有些已貫穿面板。為此施 工單位于1998年請(qǐng)新疆一家防水施工單位進(jìn)行了防水修補(bǔ)處理，但由于選擇材料不當(dāng)， 直到1 9 9 9年5月蓄水驗(yàn)收時(shí)發(fā)現(xiàn)部分灌漿材料尚未固化，因而未能通過(guò)蓄水驗(yàn)收。19 9 9年7月，業(yè)主單位委托華東院科研所進(jìn)行裂縫的處理。我們根據(jù)裂縫的不同情況，采用 了以下三種方法：（1）對(duì)于縫寬小于0. 3mm的非貫穿性裂縫，只進(jìn)行表面處理，其止水結(jié)構(gòu)如圖2 （如 有必要，可對(duì)裂縫先進(jìn)行HK-G環(huán)氧材料灌漿）。（2）對(duì)于縫寬大于0.3mm、小于0.5mm的非貫穿性裂縫，建議首先進(jìn)行灌漿處 理（用LW：HW=3 0：7 0的混合漿液），然后進(jìn)行表面處理，其止水結(jié)構(gòu)如圖3。 （3） 對(duì)于縫寬大于0 .5 mm的裂縫，建議首先進(jìn)行灌漿處理（LW：HW=30： 7 0），然后沿縫鑿出4 0 x 3 0 mm的V型