色尔古电站地下厂房蝶阀廊道渗漏分析及处理

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国水电建设集团圣达水电有限公司 作者:胡群勋

  针对色尔古电站地下厂房不同部位采取有效的处理措施,消除因地震产生裂缝的安全隐患,使厂房内不存在渗漏现象,改善生产环境,促进电站的安全文明生产,取得良好的经济和社会效益。

1、工程背景

  色尔古水电站位于四川省阿坝藏族羌族自治州黑水县境内,是黑水河水电梯级开发的第四级,为单一发电工程。电站采用引水式开发,开发任务为发电,兼顾下游环境生态用水。

  色尔古电站闸址位于龙坝沟沟口下游约3km的黑水河干流上,闸址以上集水面积5785km2。通过右岸长约10km的引水隧洞引水,厂址在赤不苏沟沟口以上约300m的左岸,集水面积765km2,厂房枢纽为地下厂房,尾水紧接黑水河水电梯级开发的第五级电站一柳坪水电站的库区。

  色尔古水电站正常蓄水位为1873m,利用水头93m,引用流量213m3/s,电站装有3台水轮发电机组,总装机容量150MW。正常蓄水位以下库容404.5万m3,具日调节特性。

2、渗漏表现及原因分析

  色尔古地下厂房在进入机组启动试运行后,发现蝶阀层内有裂缝渗漏现象,影响着厂房的安全运行和安全生产环境。进行机组充水运转试验时,经过连续的观察,发现蝶阀层上游墙在机组试运转后渗水明显增大且呈有压状。为了防止上游墙内渗水压力过大而破坏墙体混凝土,必须尽快减小渗水压力,将墙体与山体岩石之间的渗水排出。通过查看,根据现场渗水情况并结合原施工情况,发现色尔古水电站厂房蝶阀层的裂缝和渗漏水主要表现在三个方面。

  1)原来结构伸缩缝、墙角缝因伸缩变形,地震拉裂使原防水结构失效。蝶阀层原设计的预留伸缩缝,墙角处混凝土浇筑的不同方位形成的结构缝,原施工中设置的防水结构可能在混凝土浇筑时受混凝土挤压已变形,加上地震的影响及结构本身的伸缩变形,使原防水结构不能迎合其反复变形,形成裂缝,引水洞水源及山体地下水沿裂缝渗出,在厂房蝶阀层内墙面上形成渗水。

  2)压力钢管周边等金属构件镶入处因震动和热胀冷缩形成裂隙。在蝶阀层内,压力钢管周边因发电机组的剧烈震动使压力钢管与周边的混凝土墙产生微小的裂缝,山体水和引水洞内压力水沿此薄弱处渗出,在内墙与空气接触,岩溶物质钙化,

  堆积在压力钢管周边,内墙的其他金属构件嵌入物同样因热胀冷缩变形,与周边混凝土墙形成微小的裂缝,原设计中在这些部位没有进行防渗处理,因而内墙的渗水便沿此薄弱处渗出,形成新的渗漏现象。

  3)墙面和地面漫渗水现象严重,蝶阀层的内墙到处潮湿且有明显渗水流出。经过各方专家的多次专题会议分析认为,在柳坪水电站库区蓄水后,赤不苏河道内正常蓄水位为EL1780.0,即色尔古水电站厂房尾水高程为EL.1780.0,而该水位高于厂房的蝶阀廊道,因此蝶阀廊道上游侧边墙贴坡混凝土出现渗水,且渗水量较大,对通行及设备运行环境产生不利影响。初步分析原因如下:主要是受2012年“5.12”汶川大地震影响,地下厂房岩体原有裂隙扩大后河道内的外水渗入厂房;蝶阀廊道边墙贴坡混凝土因其厚度较薄(仅厚0.7m),同样受“5.12汶川大地震”和余震影响,薄壁混凝土随岩体变形、破坏,产生较多的细小裂缝,地下渗水通过裂缝渗入到蝶阀廊道内。

3、裂缝处理原理

  水电站地下厂房因长期处在地下水的侵蚀之中,原混凝土浇筑过程中可能存在的微细裂缝等薄弱处,渗水点难免存在;而混凝土墙的微小沉降变化,新旧混凝土浇筑接合部位会形成微小裂缝而产生渗水,墙体预留的结构缝、伸缩缝,可能局部存在施工疏忽或防水结构老化而形成渗水源很难确定,雨、水、地表水的直接渗入,地下水、水库水的浇渗都有可能在薄弱处渗出。因此,处理厂房内的渗漏现象,必须解决:①不能使用防水材料隔离渗水源与建筑物方法,防渗只能背水面施工。②有地下水的长期侵蚀,防渗只能带水作业,防水材料要具有亲水性。③渗水系压力水,防水结构必须抵抗静水压力,补强渗水薄弱处。④渗水处反复伸缩变形,防水结构必须能抵抗伸缩变形。

  根据处理水电站厂房渗漏长期积累的经验和色尔古水电站内墙面渗漏的实际情况,拟采用“表层设置防水结构封堵、深层注浆密实补强,增强整体抗渗能力”的处理方法。首先对表面进行开凿处理,找出渗水点,渗水裂缝和渗水结构缝,分别设置防水结构,使用抗渗能力强的刚性防水材料和能迎合伸缩变形的柔性材料,对渗水处进行堵水处理,保证防水结构能长久发挥堵水作用,同时根据渗漏状况,设置深层注浆孔,使注浆堵水材料在深层密实微细裂缝等薄弱处,形成整体抗渗体,避免出现新的浇渗现象,保证厂房内墙无明显渗水。而对地震产生的裂缝,它既是渗水的直接通道,又是厂房建筑物的潜在隐患,因而既要在表层直接封堵渗水通道,又要在深层密实充填固结,消除安全隐患,达到加固建筑物基础的目的。因此必须对裂缝进行密实灌浆,充填裂缝,使之形成稳定整体。

4、渗漏处理措施

  治理好厂房蝶阀层因地震加剧的渗漏现象,有利于电站的安全文明生产,改善生产环境,消除安全生产隐患。色尔古水电站引进专业的渗水处理队伍进行处理,参照处理类似水电站厂房裂缝渗漏的经验与成果,结合该电站的具体状况,采取点面结合,综合治理的方法,对地震形成的裂缝进行深层补强密实,表层抗渗封堵;对伸缩缝、渗水裂缝重新设置防水结构,使薄弱处形成整体抗渗层,达到深层阻断渗水,表层抗议渗美观的目的。消除因地震产生裂缝的安全隐患,使厂房内不存在渗漏现象,达到美观整洁的目的。

  经过仔细研究分析,针对蝶阀廊道的渗漏,先采用增设排水孔引排的方式,在上游墙墙面钻孔并凿槽埋管引排,然后按照查明的渗漏点进行化学灌浆处理。

  4.1、蝶阀廊道渗漏处理方案

  蝶阀廊道的渗漏处理涉及到将来电站的安全运行,处理较为复杂。经过分析,按以下方式布在蝶阀廊道设排水孔:在上游墙墙面布置 Φ50排水孔,孔距2m,排距2m,孔深5m,孔向以垂直墙面水平上仰10°。孔内安装Φ40PVC花管至孔口,孔外安装Φ40PVC管接孔内花管,外接管垂直引至蝶阀廊道底板内侧排水沟。孔位布置见图1;排水管安装布置见图2。

色尔古电站地下厂房蝶阀廊道渗漏分析及处理

图1 排水孔布置示意图(单位:cm)

色尔古电站地下厂房蝶阀廊道渗漏分析及处理

图2 排水管布置图(单位:cm)

  4.1.1、蝶阀廊道排水孔施工措施

  首先,采用YT28手风钻钻孔,孔径50mm,除遇钢筋适当调整孔位外,孔位偏差不>10cm。排水孔完成后,安装排水花管。利用Φ40的PVC管制成花式排水管,在排水孔钻成后将花管插入孔内并在孔口用砂浆固定。之后,在蝶阀层上游墙面沿排水孔垂直线凿槽,槽宽10cm,深10cm。利用膨胀螺栓和管箍将Φ40的PVC管固定在管槽内,每层排水花管伸入到垂直管内,接口处用密封胶封实。垂直排水管出水口布置在底板排水沟内,形成垂直排水管。

  排水管安装完毕,经检查无漏水后采用砂浆填槽并抹面。最后按上游墙装修标准进行墙装修。

  4.1.2、蝶阀廊道渗水处理化学灌浆措施

  由于3台机组均已发电,因此在进行蝶在蝶阀廊道墙面渗水时将分为三段,即按各机组分段逐一进行。为了确保渗水处理效果,拟先对上游墙面进行处理,然后再处理两侧和下游墙面。

  施工平台根据分段布置,在底板上搭设满堂红脚手架,在1#机附近布置有检修水泵房,脚手架须从其底部(EL.1769.7)开始搭设。架子每层铺设跳板并用铁丝捆扎牢固。在蝶阀、仪器、仪表、配电柜等设备附近须搭设防护棚并覆盖安全网或防护挡板。

  施工用风、水、电采取就近布置的原则,在水轮机层布置一台4立方的移动式电动空压机供风;施工用电从发电机层总控制柜接入,然后再用电缆接至工作面;由于处理渗水施工用水量较小,必要时可用水桶从交通洞外盛水运入蝶阀层。

  1)厂房内墙潮湿面处理方法。将潮湿表面表层凿毛,清理脱落杂特,冲洗衣干净后,找出渗水点及渗水裂缝,对其进行裂缝伸缩缝防渗补强处理。刮涂防水宝砂浆,使之与墙体表面基本平整。表层涂刷防水宝浆液,使之平滑。墙面涂刷油漆,恢复原墙休颜色。

  2)普遍裂缝、渗水点抗渗处理方法。清理渗水裂缝周边钙化及脱落杂物,找出渗水点、渗水裂缝。沿渗水点、渗水裂缝开凿20cm´20cm规则槽,使渗水集中到槽底部。将开凿槽冲洗干净备用。在槽底部埋设浆管,用防水宝砂浆抹平,并每隔1m引出注浆孔。

  待抹平的防水宝砂浆达到强度,在曹内镶嵌BW交止水条,然后在上砼面用膨胀螺钉安装橡胶止水板。用防水宝砂浆回填至原面,形成抗渗体。待抗渗体凝固稳定后,用单缸注浆沿预埋的注浆管压力注入HW聚胺脂。根据浆液注入情况控制好注浆压力,使浆液密实深层裂缝。

  最后,用防水宝砂浆堵住浆孔,对周边用防水宝砂浆进行整体抗渗面施工。

  3)伸缩缝、金属构件缝抗渗处理。沿裂缝开凿20´20cm规则槽,在槽底部每隔1m设置钻孔位置。设定钻孔位置后,垂直于砼面钻孔,孔径3-5cm,孔深1-2m,根据裂缝位置、裂缝大小确定。

  将注浆孔用注浆管引出砼面,同时沿槽底部裂缝处布设水平化学注浆管,用防水宝砂浆平整固定。在槽底部沿裂缝挤压BW止水条,用防水宝砂浆平整并固定BW止水条。用膨胀螺钉安装橡胶止水板。用防水宝砂浆回填至原面,形成整体抗渗体。

  待抗渗体稳定后,用单缸注浆把泵沿预设的注浆管进行化学注浆,密实深层裂缝。根据浆液注入情况控制好注浆压力,使浆液密实到深层裂缝。沿注浆孔压力注入水泥浆,对裂缝进行固结注浆,控制注浆压力,使深层裂缝基本密实。最后,用防水宝砂浆封堵注浆孔,对槽周边刮涂防水宝砂浆,使之平整连接。

5、结语

  色尔谷水电站蝶阀层渗水处理全部完成,总共处理工期不到2个月。同年底,色尔古水电站通过各项省级验收,顺利达标投产。经过4年多的运行,地下厂房未发现任何渗漏破坏,电站安全可靠。渗漏处理圆满的达到了预期目标,取得了良好的工程效益。

  该处理方案技术合理、经济节约、计算全部直接费用、间接费用,取得良好的经济效益;解决色尔古地下厂房的渗漏问题,保障了电站的安全,更重要的是确保了下游当地居民的生命财产安全,取得了优异的社会效益。

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