CN107012832A - 一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公布了一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵结构及方法，其特征在于：它包括如下步骤；①、水下灌注淤堵料：采用导管(1)在缝口(2)上灌注淤堵料(3)，通过渗透水流将所述的淤堵料(3)带入到面板(4)的下部；②、预埋灌浆管：预埋灌浆管(5)为直径不小于2厘米无缝钢制花管，所述的预埋灌浆管(5)的长度穿过面板进入垫料层(6)的深度为50厘米，在所述的预埋灌浆管(5)中下部侧壁设置有梅花型灌浆孔(5.1)，在所述的预埋灌浆管(5)的顶部设置有阀门(5.2)，并通过灌浆软管(5.3)引至水面灌浆平台(5.4)；它克服了现有技术中出现渗漏后若不及时处理，垫层料内细料不断被水流带走渗漏会不断恶化，威胁大坝安全的缺点，具有施工方便、效率较高，可在较短时间内对渗漏通道进行封堵的优点。
Description
技术领域
本发明涉及到混凝土面板堆石坝封堵技术领域，更加具体来说是一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵结构及方法。
背景技术
大坝渗漏是水利工程病害中最为常见的一种。我国100m级面板堆石坝中约有12.5％出现严重渗漏，如湖南白云面板堆石坝坝高120m，最大渗漏量1240L/s；株树桥面板坝坝高78m，最大渗漏量2500L/s。导致面板堆石坝渗漏的原因无外乎面板、止水等防渗体破坏和基础渗漏，且前者占绝大部分。对于渗漏治理，白云面板坝和株树桥面板采用放空水库干地处理，取得了良好的效果，但放空水库对效益和环境影响较大，且很多面板堆石坝无法放空水库。三板溪面板坝面板破损导致的渗漏采用水下处理，对破损面板凿除后浇筑水下PBM混凝土恢复面板，因大坝变形仍在继续且水下浇筑混凝土存在新老混凝土界面处理难度极大，经过三次处理仍未彻底解决渗漏问题。
面板堆石坝面板和止水结构出现破坏往往发生在初次蓄至高水位或高水位运行一段时间后，出现渗漏后若不及时处理，垫层料内细料不断被水流带走渗漏会不断恶化，威胁大坝安全。然而，多数水库承担各种防洪、供水、灌溉等功能，难以在短时间内放空水库或汛期无法放水。
发明内容
本发明的第一目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵方法。
本发明的技术方案通过如下措施来实施的：一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵方法；它包括如下步骤；
①、水下灌注淤堵料：采用导管在缝口上灌注淤堵料，通过渗透水流将所述的淤堵料带入到面板的下部；
②、预埋灌浆管：预埋灌浆管为直径不小于2厘米无缝钢制花管，所述的预埋灌浆管的长度穿过面板进入垫料层的深度为50厘米，在所述的预埋灌浆管中下部侧壁设置有梅花型灌浆孔，在所述的预埋灌浆管的顶部设置有阀门，并通过灌浆软管引至水面灌浆平台；
③、破损裂缝找平：采用水下密封材料对缝口的表面进行封闭，对错台进行找平；
④、灌浆填充：对所述的垫料层进行水泥粉煤灰灌浆，然后对所述的缝口进行化学灌浆；
⑤、面板表面封闭：采用防渗盖片将破损的区的面板整体覆盖，相邻的所述的防渗盖片的两端搭接处采用不锈钢压条和膨胀螺栓锚固。
在上述技术方案中：在步骤①中；水下灌注淤堵料灌注采用导管法，对于宽且吸力大的裂缝，淤堵料灌注采用反滤原则，先粗后细；对于细小的缝口可直接灌注混合的级配细料。
在上述技术方案中：在步骤②中；所述的预埋灌浆管的灌浆范围应根据面板破损程度和下部脱空确定，所述的预埋灌浆管呈梅花型布置，所述的预埋灌浆管之间的间距和排距为1米。
在上述技术方案中：在步骤③中；所述的缝口找平材料根据缝口的宽度确定，对于宽且深的裂缝采用水下环氧砂浆进行封堵填充和找平，对于小的破损裂缝采用水下快速密封剂进行嵌缝。
在上述技术方案中：在步骤④中；所述的灌浆填充采用水泥粉煤灰混合浆液，水泥和粉煤灰按重量比1:2混合，浆液与水比为：1；所述的灌浆填充按照自流灌浆，对于吸入量大的灌浆孔可采用限量间歇灌浆。
在上述技术方案中：在步骤⑤中；在粘贴防渗盖片前，需对粘贴基面进行水下清理，并涂刷一层水下粘接剂。
本发明的第二目的在于克服上述背景技术的不足之处，而提出一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵结构。
本发明的技术方案通过如下措施来实施的：在所述的面板上有缝口，在所述的缝口上安装有导管，所述的淤堵料沿所述的导管进入到所述的面板的下部；
预埋灌浆管穿过所述的面板进入到垫料层内，在所述的预埋灌浆管中下部设置有呈梅花型的灌浆孔，在所述的预埋灌浆管的顶部设置有阀门，所述的预埋灌浆管通过灌浆软管引至水面灌浆平台；在所述的面板上覆盖有防渗盖片，相邻的所述的防渗盖片的两端搭接处通过不锈钢压条和膨胀螺栓配合锚固。
在上述技术方案中：相邻的两个面板之间的缝口和错台进行嵌缝和找平；所述的预埋灌浆管之间的间距和排距均为1米。
在上述技术方案中：所述的灌浆填充采用水泥粉煤灰混合浆液，水泥和粉煤灰按重量比1:2混合，浆液比为(0.5-2)：1。
本发明具有如下技术优点：1、本发明可在不降低库水位或少降低的前提下进行施工，减少了放空水库处理带来的效益损失和环境影响。2、本发明对裂缝进行化学灌浆且表面粘贴防渗盖片均能适应一定的变形。3、本方法在封堵渗漏通道的同时对面板支撑体(即是垫层料)进行加密充填处理，可有效恢复面板支撑条件，避免再次蓄水后的反复破坏。4、本发明通过实践提出按反滤原则对渗漏通道进行淤堵，既保证了淤堵效果，又避免了淤堵料在渗漏通道内扩散太远造成浪费；5、本发明所述工艺需潜水员水下作业，但很多工序可在水面平台上进行施工，如淤堵料灌注、灌浆充填等仅需要潜水员配合，该方法施工方便、效率较高，可在较短时间内对渗漏通道进行封堵。
附图说明
图1为本发明施工水下灌注淤堵料时结构布置图。
图2为本发明中施工预埋灌浆管时结构示意图。
图3为本发明中施工破损裂缝找平时结构示意图。
图4为本发明中施工面板表面封闭时俯视图。
图5为本发明中施工面板表面封闭时的剖视图。
图中：导管1、缝口2、淤堵料3、面板4、预埋灌浆管5、灌浆孔5.1、阀门5.2、灌浆软管5.3、灌浆平台5.4、垫料层6、防渗盖片7、不锈钢压条7.1、膨胀螺栓7.2、封边剂8。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已，同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
参照图1-5所示：本发明一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵方法，其特征在于：它包括如下步骤；
①、水下灌注淤堵料：位于水面以下的错台裂缝或张开接缝处渗漏流速较大，且流速随着深度增大而增大。渗漏长期作用往往会将垫层料中的细颗粒带走，使面板4下部脱空并造成塌陷，如直接对裂缝进行封堵难度巨大且会造成脱空面板的塌陷；采用导管1在缝口2上灌注淤堵料3，通过渗透水流将所述的淤堵料3带入到面板4的下部；起到充填面板、降低缝口流速的作用。
为下一步裂缝封闭提供条件。进一步地，淤堵料3根据错台裂缝宽度、缝口2流速大小确定，对于较宽、吸力较大的裂缝，淤堵料可为中石、小石、粗砂、粉细砂等；对于缝宽较小的裂缝或接缝，淤堵料可为粉细砂、粉煤灰或重晶石粉等。淤堵料灌注采用导管法，对于较宽、吸力较大裂缝，淤堵料灌注应按照反滤原则，先粗后细；对于细小裂缝，可直接灌注混合的级配细料。灌注过程中，应采用水下电视或潜水员对灌注效果进行监控，及时调整淤堵料3粒径和级配。
②、预埋灌浆管：预埋灌浆管5为直径不小于2厘米无缝钢制花管，所述的预埋灌浆管5的长度穿过面板进入垫料层6的深度为50厘米，在所述的预埋灌浆管5中下部侧壁设置有梅花型灌浆孔5.1，在所述的预埋灌浆管5的顶部设置有阀门5.2，并通过灌浆软管5.3引至水面灌浆平台5.4；
③、破损裂缝找平：对淤堵的所述的缝口2的表面进行封闭，对错台进行找平；嵌缝找平材料根据裂缝接缝宽度确定，对于较宽、较深的裂缝采用水下环氧砂浆细石混凝土进行封堵充填和找平；对于较小的破损裂缝采用水下快速密封剂进行嵌缝。
④、灌浆填充：对所述的垫料层6进行水泥粉煤灰灌浆，然后对所述的缝口2进行化学灌浆；水泥粉煤灰灌浆主要目的是对破损面板区下部已冲刷的垫层料进行充填，使淤堵料3和原垫层料在浆液胶结作用下更加密实，以恢复面板4的支撑条件。
化学灌浆浆液采用LW和HW水溶性聚氨酯浆材混合而成，因浆材遇水反应体积膨胀，可有效封堵面板厚度范围内的渗漏通道。
⑤、面板表面封闭：采用防渗盖片7将破损的区的面板4整体覆盖，所述的防渗盖片7的两端搭接处采用不锈钢压条7.1和膨胀螺栓7.2锚固。
所述面板4表面封闭采用防渗盖片7将破损区面板整体覆盖，起到辅助防渗和保护作用。防渗盖片7单宽1m，顺坡向粘贴，两条防渗盖片7之间搭接不少于10cm，搭接处和防渗盖片7两端采用不锈钢压条7.1和膨胀螺栓7.2配合锚固。粘贴盖片前，需对粘贴基面进行水下清理，并涂刷一层水下粘结剂。所述水下粘结剂采用HK-963水下粘结剂。
在步骤①中；水下灌注淤堵料灌注采用导管法，对于宽且吸力大的裂缝，淤堵料灌注采用反滤原则，先粗后细；对于细小的缝口2可直接灌注混合的级配细料。
在步骤②中；所述的预埋灌浆管5的灌浆范围应根据面板4破损程度和下部脱空确定，所述的预埋灌浆管5呈梅花型布置，所述的预埋灌浆管5之间的排距为1米。
在步骤③中；所述的缝口2找平材料根据缝口2的宽度确定，对于宽且深的裂缝采用水下环氧砂浆进行封堵填充和找平，对于小的破损裂缝采用水下快速密封剂进行嵌缝。
在步骤④中；所述的灌浆填充采用水泥粉煤灰混合浆液，水泥和粉煤灰按重量比1:2混合，浆液与水比为0.5-2：1；所述的灌浆填充按照自流灌浆，按照先浓后稀的方式进行，对于吸入量大的灌浆孔可采用限量间歇灌浆。
在步骤⑤中；在粘贴防渗盖片7前，需对粘贴基面进行水下清理，并涂刷一层水下粘接剂。
本发明一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵结构，在所述的面板4上有缝口2，在所述的缝口2上安装有导管1，所述的淤堵料3沿所述的导管1进入到所述的面板4的下部；
预埋灌浆管5穿过所述的面板4进入到垫料层6内，在所述的预埋灌浆管5中下部设置有呈梅花型的灌浆孔5.1，在所述的预埋灌浆管5的顶部设置有阀门5.2，所述的预埋灌浆管5通过灌浆软管5.3引至水面灌浆平台5.4；在所述的面板4上覆盖有防渗盖片7，所述的防渗盖片7的两端搭接处通过不锈钢压条7.1和膨胀螺栓7.2配合锚固。
相邻的两个面板4之间对错台找平(对错台即具有一定高度差的面板)；在所述的面板4的一侧通过封边剂8封边，避免水和其它杂质进入面板4的内部；所述的预埋灌浆管5之间的间距和排距为1米。
所述的灌浆填充采用水泥粉煤灰混合浆液，水泥和粉煤灰按重量比1:2混合，浆液比为(0.5-2)：1。
本发明技术在各种面板堆石坝中已验证其优越性：
I：重庆某面板堆石坝，最大坝高62m，上下游坝坡均为1:1.4。2015年12月8日坝后渗漏量突然增大，2016年汛期库水位抬升后，大坝渗漏量持续增大，最大渗漏量381L/s。经水下检测后发现大坝右岸33#面板底部、周边缝内侧面板存在一条高度3～5cm的错台裂缝，为大坝的集中渗漏区。2016年8月中旬，采用本发明提出的水下封堵方法进行水下处理。处理期间，作业区水深约20m。
水下封堵前，首先对破损区及周围进行清理和描述。根据错台裂缝高度，淤堵料选择先灌入粗砂和粉细砂，待缝口流速降低后灌注粉煤灰和粉细砂混合料，共计灌注淤堵料15m3。然后骑缝按70cm间距预埋水泥粉煤灰灌浆管，并灌注水灰比1:1的水泥粉煤灰浆液，共计17.9m3。聚氨酯灌浆主要对错台裂缝和破损区内其他细小裂缝进行骑缝贴嘴灌浆，灌注聚氨酯浆液40kg。切除灌浆管后，对整个破损区进行清理，然后粘贴防渗盖片。
经过20余天处理，坝后量水堰内渗漏量由最大381L/s降至1.7L/s。
II、新疆某面板堆石坝，最大坝高140m，上游坝坡1:1.5，位于我国西北严寒地区。2015年5月底，水库第一次蓄至高水位(距离正常蓄水位约6m)后，坝脚出现渗水，坝后估算渗漏量达1000L/s左右。经潜水员水下检查发现大坝左岸19#面板下部存在一处由3条错台裂缝组成的集中渗漏区，最大错台高度20cm。2016年10月上旬，采用本发明提出的水下封堵方法进行水下处理。处理期间，作业区水深35m左右。
因本项目裂缝两侧错台高度较大，且经钻孔检查发现面板下存在脱空，因此，水下灌注淤堵料采用中石-小石-粗砂-粉细砂和粉煤灰混合料的灌注方式，共计灌注淤堵料月200m3。因面板存在严重脱空，灌浆管在破损区及周边范围内按照1m间距均匀布置，共计灌注水泥粉煤灰浆液120m3、聚氨酯灌浆1200kg。粘贴防渗盖片70m2。
经过30余天处理，坝后渗漏量明显降低，因坝后量水堰量程较小，无准确渗漏量测量，但发电尾水边墙排水孔出水大幅减少。
Claims (9)
1.一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵方法，其特征在于：它包括如下步骤；
①、水下灌注淤堵料：采用导管(1)在缝口(2)上灌注淤堵料(3)，通过渗透水流将所述的淤堵料(3)经缝口(2)带入到面板(4)的下部；
②、预埋灌浆管：预埋灌浆管(5)为直径不小于2厘米无缝钢制花管，所述的预埋灌浆管(5)穿过面板进入垫料层(6)的深度为50厘米，在所述的预埋灌浆管(5)中下部侧壁设置有梅花型灌浆孔(5.1)，在所述的预埋灌浆管(5)的顶部设置有阀门(5.2)，并通过灌浆软管(5.3)引至水面灌浆平台(5.4)；
③、破损裂缝找平：采用水下密封材料对所述的缝口(2)的表面进行封闭，对错台进行找平；
④、灌浆填充：对所述的垫料层(6)进行水泥粉煤灰灌浆，然后对所述的缝口(2)进行化学灌浆；
⑤、面板表面封闭：采用防渗盖片(7)将破损的区的面板(4)整体覆盖，相邻的所述的防渗盖片(7)的两端搭接处采用不锈钢压条(7.1)和膨胀螺栓(7.2)锚固。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵方法，其特征在于：在步骤①中；水下灌注淤堵料灌注采用导管法，对于宽且吸力大的裂缝，淤堵料灌注采用反滤原则，先粗后细；对于细小的缝口(2)可直接灌注混合的级配细料。
3.根据权利要求1或2所述的一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵方法，其特征在于：在步骤②中；所述的预埋灌浆管(5)的灌浆范围应根据面板(4)破损程度和下部脱空确定，所述的预埋灌浆管(5)呈梅花型布置，所述的预埋灌浆管(5)之间的间距和排距为1米。
4.根据权利要求3所述的一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵方法，其特征在于：在步骤③中；所述的缝口(2)找平材料根据缝口(2)的宽度确定，对于宽且深的裂缝采用水下环氧砂浆进行封堵填充和找平，对于小的破损裂缝采用水下快速密封剂进行嵌缝。
5.根据权利要求4所述的一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵方法，其特征在于：在步骤④中；所述的灌浆填充采用水泥粉煤灰混合浆液，水泥和粉煤灰按重量比1:2混合，浆液与水比为(0.5-2)：1；所述的灌浆填充采用自流灌浆，对于吸入量大的灌浆孔可采用限量间歇灌浆。
6.根据权利要求4或5所述的一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵方法，其特征在于：在步骤⑤中；在粘贴防渗盖片(7)前，需对粘贴基面进行水下清理，并涂刷一层水下粘接剂。
7.一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵结构，其特征在于：在所述的面板(4)上有缝口(2)，在所述的缝口(2)上安装有导管(1)，所述的淤堵料(3)沿所述的导管(1)进入到所述的面板(4)的下部；预埋灌浆管(5)穿过所述的面板(4)进入到垫料层(6)内，在所述的预埋灌浆管(5)中下部设置有呈梅花型的灌浆孔(5.1)，在所述的预埋灌浆管(5)的顶部设置有阀门(5.2)，所述的预埋灌浆管(5)通过灌浆软管(5.3)引至水面灌浆平台(5.4)；在所述的面板(4)上覆盖有防渗盖片(7)，相邻的所述的防渗盖片(7)的两端搭接处通过不锈钢压条(7.1)和膨胀螺栓(7.2)配合锚固。
8.根据权利要求7所述的一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵结构，其特征在于：相邻的两个面板(4)之间的缝口和错台进行嵌缝和找平；所述的预埋灌浆管(5)之间的间距和排距均为1米。
9.根据权利要求7或8所述的一种混凝土面板堆石坝渗漏水下封堵结构，其特征在于：所述的灌浆填充采用水泥粉煤灰混合浆液，水泥和粉煤灰按重量比1:2混合，浆液比为(0.5-2)：1。
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