阎王鼻子水库上游面横缝防渗处理工程

张宇

（辽宁省水利水电勘测设计研究院有限责任公司，辽宁 沈阳 110006）

1 工程概况

阎王鼻子水库位于辽宁省朝阳市大凌河干流上，是一座以供水、灌溉、防洪为主，兼具发电的综合利用水利枢纽工程。水库最大库容为2.17亿m3，为Ⅱ等大（2）型工程。水库大坝选用混凝土重力坝坝型，最大坝高34.50 m，坝长383.00 m，由挡水坝段、溢流坝段、冲砂闸坝段、工业取水坝段、农业取水坝段和电站坝段组合而成。

水库大坝横缝止水分为两种结构形式，均为两道止水，第一种为坝体内设2 道橡胶止水带，间距1.00 m，用于1～8 号挡水坝段、10～18 号溢流坝段；第二种为上游面SR 塑性嵌缝止水+橡胶止水带，间距0.90 m，用于8～10 号、18～20 号坝段间。横缝内设置分缝材料。

水库大坝自1999 年下闸蓄水，运行至今已有20 余年，经现场检查发现，9～10 号、18～19 号、19～20 号坝段间坝体横缝止水护板破碎，螺丝松动、脱落、止水撕裂。下游面18～19 号、19～20 号坝段间坝体横缝处均存在渗水现象，并有钙质析出和轻微的剥蚀、冻融破坏。

2 横缝渗漏原因初步分析

阎王鼻子水库大坝止水均为橡胶制品，受风吹日晒的影响，止水存在不同程度的老化。北方冬季气温较低，坝体上游面设置的SR 塑性嵌缝止水护板在冰推压力的作用下损坏严重，导致止水撕裂，进而造成横缝渗水，坝体横缝渗水随时间加剧，导致钙质析出。

若进一步发展，坝体横缝渗水会逐渐带走混凝土中胶凝颗粒，降低混凝土强度，将会影响坝体耐久性和结构安全。

3 处理方案比选

混凝土坝体横缝防渗加固常见处理方式有两种，一种是坝内增设1 道防渗，即在结构缝骑缝钻孔，并灌入柔性防渗材料（以下称钻孔+化灌），目前常用的为LW 水溶性聚氨酯等；另一种为上游面横缝封缝处理，常见的有SR防渗嵌缝止水，针对该工程采用拆除上游面SR嵌缝止水并重新安装。处理设计方案的优劣势对比见表1。

表1 坝体横缝防渗加固处理方案对比表

北方冬季的严寒天气对柔性材料耐久性的影响较大，不论采取哪种防渗加固方案，后期均要进行更换维护，鉴于钻孔+化灌方案后期更换填充的柔性材料较为方便，此次防渗加固推荐采用钻孔+化灌的方案。

4 横缝防渗加固处理方案

4.1 坝顶骑横缝钻孔

4.1.1 钻孔设计要求

在坝顶骑横缝垂直钻孔（原SR 嵌缝止水与橡胶止水带的中间位置，距离上游面0.45 m），钻孔需深入坝基以下0.50 m（原上游止水坑底）。钻孔位置如图1 所示。

图1 灌浆孔钻孔孔位平面图

考虑横缝宽度及钻孔的孔斜，钻孔后有效孔径设置为150 mm，钻孔过程中要严格控制孔斜，每钻进0.50 m 进行一次纠偏，同时通过钻孔取芯时芯样骑缝的情况进行随时调整，确保全孔骑缝，钻孔水平及垂直度偏差要求小于50 mm。

4.1.2 钻孔施工过程

施工中始终坚持骑横缝钻进的原则，确保钻孔贯通整个横缝上下。施工流程如下。

1）确定孔位

工程施工前按施工设计图开展量测定位，确定开孔所在位置。

2）开孔钻进

开钻前，校对钻机立轴中心，使其与测量放样的钻孔中心位置相重合，开孔钻进时以轻压慢转的方式进行钻进，以防止钻孔时发生孔位偏移。

3）孔身钻进

在钻进过程中，采用短钻具进行钻进，严格控制进尺，采用抽水泵从水库中抽取清水作为冲洗液。为了掌握钻孔与结构缝的相对位置关系，此次横缝钻孔采用全孔取芯的方式。每次岩芯提取后使用测斜仪对钻孔进行测斜，并记录在钻孔记录表上。孔斜符合设计要求（设计要求钻孔底部垂直度偏差小于50 mm，全过程孔斜控制在1%以内）后继续进行钻进。

4）成孔

开孔按工期要求完成后，采用清洗液对孔洞展开清洗，选用护套对孔洞实施防护，避免下一步施工前污物掉入洞内。

4.2 化学灌浆

4.2.1 灌浆材料

横缝防渗加固采用的化学灌浆材料为LW 水溶性聚氨酯，材料性能指标见表2。用一次灌浆法将LW 水溶性聚氨酯灌注孔内，液体扩展直到将内部缝全部空隙（包含人眼不能觉察的)填塞，遇水后充盈并发生化学反应，释放出大量气体，形成二度渗压，加压升力与二度渗压使发泡体填充全部缝隙，充满整个钻孔后形成柔性塞，实现止漏目的。

表2 LW 水溶性聚氨酯灌浆材料性能指标表

4.2.2 施工过程

1）下PVC 套管

在钻孔完成的成孔中下入ϕ110 mm的PVC套管，下孔前对PVC 套管进行梅花桩式打孔，并置入孔底。

2）埋设进浆管和出浆管

将进浆管与出浆管下入在PVC 套管中，采用快干水泥对孔口、进浆管及出浆管周边进行封闭。

3）化学灌浆

灌浆开始前打开进浆管和出浆管开关，保持管路通畅。通过齿轮灌浆泵先向孔内灌注隔水剂，形成隔离层，将LW 水溶性聚氨酯溶液与孔内积水隔离。待隔水剂灌注结束后，立即灌注LW水溶性聚氨酯溶液，灌浆压力在0.60～1.20 MPa 之间。待出浆管出现浓浆后，关闭出浆管开关并结束灌浆。

4）封孔

化学灌浆完成后，采用快干水泥对孔口及周边进行修复处理，恢复原状。

5 横缝防渗处理效果分析

在化学灌浆施工过程中，大坝下游侧横缝出水量逐渐减少，并出现少量LW水溶性聚氨酯，待结束灌浆后，大坝下游侧横缝已无渗漏。大坝下游侧横缝出现少量LW 水溶性聚氨酯，表明原坝体内橡胶止水已出现破损。大坝下游侧横缝已无渗漏，表明该工程已起到防渗作用，达到设计要求。

自大坝横缝防渗处理后运行至今，历经两个冬季，目前大坝下游侧横缝无渗水现象，表明该处理方法在北方寒冷地区具有一定的适用性。

6 结语

阎王鼻子水库大坝横缝在未进行防渗处理前，下游面18～19 号、19～20 号坝段间坝体横缝处均存在渗水现象，渗漏情况在不断加剧。坝顶骑横缝钻孔+化学灌浆形成了一道柔性止水，起到了良好的止水效果。经该工程后期运行验证，骑缝化灌防渗效果显著，在北方寒冷地区具有一定的适用性。