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1、潘家口大坝水下裂缝封堵技术赵素桥牛淑金张会文迁西064309)邢京萍肖田元(水利部海委引滦工程管理局(中国水利水电科学研究院北京100038)摘要潘家口水库主坝41#坝段,在上游坝面196.6m高程附近出现1条贯穿整个坝段近似水平的裂缝,深度为6～9m。在实施“前堵后排,预应力锚固”的综合处理措施中,上游面裂缝封堵是裂缝处理的主要工程措施之一,其处理特点是水深(最深23m),水温低(6～8℃)。介绍了裂缝封堵所采取的新技术,新材料和新工艺。关键词水下裂缝封堵凿槽嵌缝锚固橡胶板灌浆潘家口水库水下23m左右潜水施工是可行的。根据贵州红枫水库水下锚
2、固橡胶防渗试验及北京西郊珠窝水库水下锚固橡胶防渗层的施工经验,在技术上也是有保证的。3水下封堵材料水下裂缝封堵能否取得成功,关键在于材料和工艺技术两个方面。在正式施工前,对工程施工中所采用的材料及施工工艺进行了试验,其中包括橡胶板、锚固粘接材料、灌浆材料、嵌缝材料等。3.1橡胶板性能对用于坝面封堵的橡胶板(厚5mm,长19.2m),其力学性能如下:(1)硬度(邵氏A型)65±51工程概况潘家口水库是滦河干流上以供水为主,并具有发电、防洪等综合效益的大型控制工程,主坝为低宽缝混凝土重力坝。1991年1月检查发现41#溢流坝段坝体排水管漏水异常,
3、至1996年漏水量已达到297m3ƒd,经过打探测孔、水下电视录像、孔内电视录像等多种手段检测,在41#坝段上游坝面196.6m高程附近发现一条近似水平的裂缝,裂缝上下游方向深度为6～9m,沿左右方向贯穿整个坝段。41#坝段出现的水平裂缝减小了196.6m高程受力断面达1ƒ3,裂缝的出现大大增加了扬压力和渗漏水量,降低了该坝段的整体性和稳定性,同时,根据分析,其水平裂缝可能还会发展。上述情况表明该坝段的安全受到威胁。因此,经过多方案研究论证,决定采用以“裂缝封堵、预应力锚固、增打坝体排水孔”的综合工程措施,其中上游面水下裂缝封堵是裂缝处理的主
4、要工程措施之一。2水下锚固橡胶板封堵方案由潜水员在水下进行施工作业。其主要方法是:①安装一块长19m的大型橡胶板;②沿裂缝开挖5cm×5cm的V型槽或U型槽,然后在槽内嵌入复合柔性材料;③在橡胶板外面增加一块PVC模板进行支护,待灌入的粘接浆液凝固后拆除。水下封堵方案可不降低库水位,不影响水库正常运行,只要选择一个经验丰富的水下施工队伍,在(2)拉伸强度MPa)(3)扯断伸长率(4)脆性3.2锚固粘接材料≥18MPa(实测18.9≥450%(实测532%)-40℃无裂缝水下锚固剂的凝胶时间和强度是锚固效果的主要指标。针对潘家口水库的情况,对水
5、下环氧树脂锚固剂和粘接材料,进行了现场和室内试验。3～5月份潘家口水库水下温度为6～8℃,水温低,要求固化剂有较好的低温反应活性,否则凝胶时间太长,强度增长太慢,满足不了施工工期要求,经试验锚固粘接材料性能如下:水下锚固剂凝胶时间24h(变硬)。水下锚杆、锚固螺栓拉拔抗剪抗度2.75～4.6MPa混凝土与灰浆的粘接强度2.03MPa收稿日期:1998-05-18·24·19981No15潘家口大坝水下裂缝封堵技术作业,整个施工层面有3层:坝顶(230.5m)、工作平台(219～208m)、水下作业(196.6m)。纯浆与橡胶板的粘接强度1.6
6、8MPa根据试验结果推算,水下锚杆3d龄期可达到10t的拉拔力。3.3水溶性聚氨酯Lw浆液为出厂Lw性能如下:粘度(25℃)凝胶时间凝胶体延伸率遇水反应膨胀率3.4嵌缝材料加入20%丙酮配制而成,100mPa·s20～120s>300%300%～400%以往化学灌浆多用环氧灰浆(或砂浆)作为嵌缝材料,基本上是脆性材料。这次嵌缝处理,设计要求使用延伸率≥100%的柔性材料,用单纯的环氧灰浆是不可能的。许多柔性材料水上可以应用,但在水下粘接性能很差。为了满足设计要求,根据环氧水泥砂浆在水下能与混凝土坝面粘接的特点,采用了环氧灰浆粘接橡胶条(1cm
7、厚橡胶板粘成2cm×3cm的橡胶条)进行嵌缝。嵌缝材料性能如下:图1上游坝面水下封堵布置示意图≥100%(实测350%)≥8.0MPa橡胶条的延伸率抗拉强度与环氧灰浆的粘接强度≥0.8MPa(实测0.93MPa)4水下封堵施工工艺及技术措施4.1施工工艺流程潘家口水库41#坝段上游坝面水下封堵布置及剖面见图1、图2。4.2潜水工作平台的搭设与布置在41#坝段闸墩的一侧,焊制一个可以随水位升降的工作平台。工作平台至坝顶焊一垂直扶梯,作为施工人员上下的通道,工作平台离水面1.5m左右,水位下降时平台也随之下降。工程初期水位在219m,施工后期水位
8、降至208m,下降了11m,平台也随之下降11m。在平台上作业,既不受水位、风浪影响,又便于潜水员下水作业。其他人员在坝顶上图2A-A剖面示意图4.3坝面检查及清理
