三峡船闸建筑物止排水设施检查及处理.pdf
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1、第 4 4卷 第 1 7期 2 0 1 3 年 9 月 人 民 长 江 Ya n g t z e Ri v e r V0 l _ 44 No 1 7 S e p, 2 01 3 文章编号 : 1 0 0 1 4 1 7 9 ( 2 0 1 3 ) 1 70 0 0 1 0 4 三峡船闸建筑物止排水设施检查及处理 陈 磊, 宋 志 忠, 彭 绍 才 ( 长江勘测规 划设 计研 究院 枢纽设计处 , 湖北 武 汉 4 3 0 0 1 0 ) 摘 要 : 三峡双线五级连 续船 闸主体段 总长 1 6 2 1 m, 大部 分采用衬砌 结构。船 闸结构厚度小 , 止水线路长 , 接 头 数 量 多, 结
2、构止 水失效后容 易形成 贯通性漏水通道 , 导致抽 排水量增 加 , 渗 压荷载条件 改变 , 甚至危及建筑物 稳定。止排水施工期 间, 制 定 了止排 水设施 的施 工质量控 制要 点 , 并提 出 了相应 的工艺要 求。施 工完成后 , 对 止排 水 的 施 工 质 量 进 行 了全 面检 查 , 对 不 合 格 的 止 排 水 设 施 采 取 多种 措 施 进 行 了处 理 。 船 闸运 行 后 , 经 过 了 两次大的检修处理 , 所获得 的宝贵经验对类似工程具有借鉴价值 。 关键词 : 建筑物 ; 止排水 ;设施检 查 ;三峡船 闸 中图法分类号 : U 6 4 1 文献标志码 :
3、 A 三峡船闸为双线连续五级船 闸, 修建于枢纽左岸 深切 开挖 的岩槽 中 , 船 闸主体 段 总 长 1 6 2 1 m, 每 线 船 闸各 有 5个 闸室和 6个 闸 首 , 单 个 闸 室平 面有 效 尺 寸 ( 长 宽 ) 2 8 0 m 3 4 m, 大 部 分 采 用 衬 砌 式 钢 筋 混 凝 土结 构 , 通过 高强 锚 杆 与 基 岩联 接 共 同受 力 。船 闸输 水 系统采 用 两侧 主廊 道 对 称输 水 、 闸底 支 廊 道 4区段 等惯性 出水 的输 水型式 , 输水 主廊道设 于地下 岩体 内 一 。 闸首 与闸室 均采 用 分 离 式 结 构 , 底 板 两侧
4、 距 闸墙 面 2 m处 设通 长 纵 向 结构 缝 , 缝 距 为 3 0 m, 部 分 底 板 在 中心 线上 也设 有纵 缝 , 缝 距 缩 小 为 1 5 m。闸 室横 缝 间距一般 1 2 m, 第 1 分流 口和第 2分流 口处横缝间距 为 2 4 m。衬 砌 式 闸墙 沿 高程方 向一 般 间 隔 1 5 m设 置 水 平结 构缝 , 混 合式 闸墙 的重 力 墙 与 衬 砌 墙 之 间均 设 水 平结 构缝 。 船 闸结 构缝 迎水 面设 置 两道 止 水 铜 片 , 间距 5 0 8 0 c m, 两道 铜止 水 之 间设 止 水 检 查 槽 , 通 过 分 区 止水 形成以
5、结构块为单元的封 闭检查 区, 检查槽两端预埋 0 2 5普通钢管引至 附近廊道壁 , 闸墙及底板 沿建基 面 ( 含结 构缝 ) 设排 水 管沟 汇入基 础排 水廊 道 。 船 闸结 构 厚 度 较 小 , 闸 室 边 墙 厚 度 为 1 52 1 m, 闸室底板输水廊道 以下厚度 1 5 m, 止排水之间渗 径短 , 结构 止水 失效 后 比较容 易形 成贯 通性 漏水 通道 , 造成集水井抽排量增大 , 并可能导致结构渗压荷载改 变 , 危及建筑物的稳定。 船闸主体工程在三峡二期工程期间完成 , 混凝土 总方量 4 6 5万 m , 1 9 9 9年 1 0月开始浇筑 , 2 0 0 3
6、年 6 月建成 并投 入试 运 行 , 2 0 0 4年 7月 正 式通 航 , 2 0 0 7年 5月 全部 完建 。 1 止排水设 施质 量控制及检 查 1 1 工艺要点 水平止水片出现渗漏是渗漏问题 的高发区, 但并 非不可避免, 其控制要点是: 止水片两翼呈 3 0 。 角度 上翘 , 并采 用 系统托 架 固定 牢 固 , 以防止水 片浇 筑时 翻 转和下部混凝土脱空; “ 十” 字接头 、 “ 丁” 字接头和 “ L ” 形接头部位 现场拼接会导致焊缝过度集 中、 局部 延伸性下降 , 应采用工厂冲压成 型产 品; 止水片周 围应浇筑小级配混凝土、 近距离均匀下料 , 小功率振捣
7、器抵近振捣 ; 混凝土收仓面不得与止水齐平。 排水管沟的控制要点是 : 保持管沟轴线顺直 ; 施工过程中管 口加盖临时保护帽, 并设醒 目标 志; 每 次浇筑 前后 通水 冲洗 , 发现 堵塞应 及 时清理 。 止排 水设 施 的施工 质量 与工艺 要求及 现 场的监 管 落 实有 直接 的关联 。施 工期 间 , 船 闸止 水 片 “ 十 ” 字 接 头和“ 丁” 字接头等未按设计要求采用定型成品的区 收稿 日期 : 2 0 1 3 0 6 0 7 作者简介 : 陈磊 , 男, 副总工程师 , 教授级 高级工程师 , 主要从 事水利 工程 的设计 工作 。Em a i l : c w c h
8、 e n l e i 1 6 3 c o rn 2 人 民 长 江 域 , 分 区压水 检查 渗漏量 合计 超过 1 0 0 0 0 L m i n , 外漏 点 多数集 中在 这些 部位 , 为此 , 被迫将 基础 排水泵 站抽 排 能力 配置 由 2 7 0 n l h加大 到 2 2 5 0 m h 。而墙 背 排 水 管 由于 措 施 执 行 到 位 , 畅 通 检 查 合 格 率 达 到 1 0 0 , 居 三峡 枢纽各 单项 工程之 首 。 1 2 质量检查 ( 1 )止 水检查 。检查 方 式 主 要是 压 水试 验 , 从 止 水检查槽 的预埋管路进行 , 未设止水检查槽的部位
9、需 另外打孔。水压力一般按运行水头的 0 8倍 取值 , 合 格标准参照混凝土防渗层透水率标准( 0 1 L u ) 换算成 分 区渗 漏量 。三 峡船 闸设 计压 水合格 标准 按结 构块 尺 寸不 同 , 定 为单个 止水 分 区在 0 3 MP a 压 力 下 漏 水量 不 大 于 2 3 L m i n 。但 渗漏 量并 不 是 唯一 标 准 , 不论 其渗 漏量 是 否 达 标 , 对 发 现 的 外 漏 点 均 予 以 了处 理 。 压风 检查一 般用来 帮 助 查找 外 漏 点 , 为 避免 发 生 抬 动 变形 , 压力一 般不 超过 0 1 MP a 。 ( 2 )排 水检
10、查 。竖 向排 水 检 查 一般 采 用 通 光 、 通 水 或 吊锤方 式 , 通 水时应 记 录进 出水 流量 并作对 比 , 检 查 时要 注意 防止 内部形 成过 大水头 。位 于结构 底部 的 水平排水沟可通过观察 出水情况或结合疏通工具进行 检查 。 2 止排水渗漏处理原则与措施 对混凝 土结 构缝 止水 片渗漏 问题 的处理 主要是 封 堵 和截断 漏水 通道 , 为使 处 理 材料 能够 适 应结 构 缝 的 伸缩 变形 , 一般 采用柔 性材 料 , 针 对船 闸各部 位具体 情 况 , 采取 不同方 式进行 处理 , 主要 有 以下 措施 。 ( 1 )闸室 底 板 止 水
11、 渗漏 处 理采 取 缝 口凿 槽 嵌 填 S R 2胶 泥 , 表 面粘贴 S R 2盖 片 , 外 浇混凝 土 防护 板 。 ( 2 )为保 持 闸室边 墙 平 顺 , 止 水处 理 全 部 在墙 面 以内进行 , 主要 采取 沿缝 口锯 2 o m 4 e m( 宽 深 ) 窄 槽嵌 填 聚硫密 封胶 。 ( 3 )地 下洞 室流 速 大 , 结 构 缝 止 水处 理 采 用缝 内 灌 注水 溶性 弹性 聚胺脂 L W, 表 面粘贴 玻璃 丝布封缝 。 ( 4 )对渗 漏 比较严 重 的区域 , 除采取 上述措 施外 , 还对 止水检查 槽灌 注 L W 进 行封填 。 ( 5 )如果
12、渗漏 原 因 不仅 只 是 止水 本 身 破坏 , 而且 包括 止水周 边混凝 土 不 密 实 , 则 需 同 时 对混 凝 土 漏水 通道进 行处 理 。 ( 6 )对堵塞的排水管沟主要采取机械疏通和冲洗 方式处理 , 必要时可补打排水孔。 船 闸投 入运 行前 , 对 包 括 止排 水 系 统 在 内 的混 凝 土工 程质量 进行 了较 为 全 面 的检 查 和处 理 , 发现 并 消 除了施工 中遗留的各种质量缺陷和隐患 。 3 运行检修 三 峡船 闸 2 0 0 3年投 入 运行 , 至 今 已满 1 0 a , 其 问 共 进行 过两 次全 面检修 。 3 1完建期检修 船 闸运行
13、3 a后 , 于 2 0 0 6年 9月 1 5 日至 2 0 0 7年 4月 3 0日, 南北线 船 闸先后 实 施完 建工 程 , 以抬 高 一、 二 闸首 底槛 和二 闸首人 字 门 , 适 应 水 库运 行 水 位 抬 升 的要求 。每线船闸的施工 时间为 4个 月左右 , 利用这 段时 间 , 安排 对船 闸进行 了运 行 以来 的首 次全 面检修 。 船闸投入运行至完建前 , 基排廊道渗漏量呈稳定 周期性 变化 , 一 般 在 3月最 大 , 9月最 小 , 南 线 最 大 总 渗漏量 7 3 8 L rai n 、 北线 为 9 3 7 L mi n 。 完 建期 问 的检 查
14、表 明 , 基础 排 水 廊道 结 构 缝 局 部 湿润 、 少数有 微渗 , 沿 缝有 乳 白色 析 出物 , 个 别 处 有 集 中漏水点。部分止水检查槽引水管、 灌浆管 口封堵不 严密 , 有化 灌材料 析 出现象 。 完建期 间对 发现 的问题基 本按 照原方 案进 行 了修 复处理 , 完建 结束 后 , 南 北线基 础排 水廊道 的渗 漏量 并 没有 减小 , 反而 增大 了近一倍 , 但廊 道 内未发 现明显 异 常 。 由于完 建排 干时 间 达 4个 多 月 , 当 时判 断 可 能 与 原灌浆和嵌填的化学材料较长时间失水引起收缩干裂 有关 。其 后至 2 0 1 0年 的
15、3 a间 , 船 闸 渗漏 量 测值 呈 稳 定周期 性 变化 , 未继续增 大 。 3 2 2 0 1 2 2 0 1 3岁修 船 闸完建 6 a 后 , 分别 于 2 0 1 2年 3月 和 2 0 1 3年 3 月 对南北 两线 先后 实施 了 首 次计 划 性 停航 检 修 , 工 期 2 0 d , 由于计 划每 年轮换 进行一 次 , 亦 称 岁修 。 自2 0 1 0年起 , 船 闸基础排 水廊 道渗漏 量呈 逐年 增 大趋势 , 至岁修停航前 , 南线最大总渗漏量达到 3 1 6 9 L mi n , 北线 最大 总渗漏 量达 到 3 1 9 0 L m i n , 相 当于船
16、 闸运行初 期 的 3倍 以上 。经对 闸室基础 排水 廊道进 行 巡检 , 发现部分止水检查槽引出管存在集中出流现象。 至 船 闸首 次 岁 修 前 , 共 查 明 流 状 出 水 点 南 线 6 9 个、 北线 7 1个 ; 其 中大于 1 L m i n的漏 点南线 5 3个 、 北线 5 4个 ; 大 于 1 0 L m i n的漏 点 南北 线 均 为 2 8个 ; 最大单 点流 量南线 3 0 0 L m i n 、 北线 1 1 2 L m i n ; 各漏水 点平 均流量 合计 , 南线 为 1 5 4 1 6 L mi n 、 北 线 为 8 3 4 3 L m i n ;
17、涉 及底 板结 构块南 线 3 1 个 、 北线 3 8个 。 岁修期 间 , 对 闸室 底 板 止水 检 查槽 灌 注水 溶性 弹 性 聚胺 脂 L W , 并 对 压 水 检 查 发 现 的 迎 水 面 渗 漏 处 的 防渗盖片进行了局部修复; 闸室边墙迎水面原嵌填聚 硫密 封胶 因普遍 老化 脱落 , 岁修期 间全部 进行 了更换 。 岁修完成并恢复通航后 , 基础排水廊道的渗水量 第 1 7期 陈 磊 , 等: 三峡船 闸建筑物止排水设施检查及处理 3 南线为 6 3 5 L ra i n 、 北线为 6 9 2 L m i n , 降至船闸完建前 的水 平 。 4 相关问题探讨 4
18、1 渗漏原 因及 危害 长 江设 计 院监测 项 目部 自 2 0 1 1年 1 1月起 对船 闸 渗 漏 问题 进 行 了专项 调 查 和 观 测 分 析 , 对基 础廊 道 内 流状 渗漏 点 进 行 了 全 面 排 查 , 对 所 有 出 水 点 ( 包 括 引 水管、 排水孔 、 灌浆管等 ) 的位置逐个观测流量、 编号、 现场标识并绘制了定位图, 对漏水量每月观测一次 , 至 岁修排干前 , 南线船闸累计观测 5个 回次 、 北线船闸累 计 观测 9个 回次 。 观测 结 果 显 示 , 渗 漏 主要 沿结 构 缝 发 生 , 其 中各 闸室均 有 一 定 数量 止 水 检 查 槽
19、引 出 管发 生集中出流现象, 且水量与闸室水位密切相关 , 各 出水 点 平均 流 量累计 值 约 占 2 0 1 0年后 基 础 排 水 廊 道 渗漏 量 增加 值 的 8 0 9 0 , 闸室排 干 后 所有 管 口基本 停 止 出水 。 船 闸 基础 排水 廊道 渗流 的可 能来 源 有两 个 : 来 自航槽 内的水体; 来 自基岩的地下水。船闸南北两 侧边坡岩体内各布置有 7层排水洞 , 除五闸室外 , 排水 洞底高程均低于基础排水廊道 , 各层之 间设有排水幕 , 可对地下渗流进行有效拦截。监测数据显示 , 岁修期 间闸室 完全排 干条 件 下, 南北线 渗流 量分 别为 2 9
20、2 L m i n 和 1 3 7 L mi n , 仅 相 当于排 干 前各 线 总渗 漏 量 的 1 1 01 2 0 , 也远小于 2 0 1 0年后渗漏量的增加值。由 于其 中包含上游挡水坝和相邻船闸运行 的渗漏影响 , 实际的地下水渗流量应当更小。 综 上 , 基 础排 水廊 道渗 流量 的增 加 , 来 源 于航槽 内 水体 , 结构缝止水片薄弱部位及处理材料在经历一定 时 间运 行后 逐渐 破损 和失 效 , 从 而 在 破 损 处形 成 漏 水 通 道 , 通 过止 水检 查槽 及其 连通 管大 量进 入基 础廊 道 , 造 成船 闸渗 漏量 的持 续上 升 。 由于漏 水 通
21、道 大小 取决 于止水破损的程度和结构缝的开度 , 从而使渗 流量呈 现 既逐 年增 大 又随年 气 温 周 期 性 变 化 的特 征 ; 同 时 闸 室 底板 及墙 背渗 压 观测 值 无 异 常 变 化 , 说 明基 底 和墙 背排水管网畅通 , 渗漏 尚未导致 闸室周 围岩体地下水 位 的上升 和结 构渗压 荷 载 的变 化 。 需要补充说明的是 , 正常情况下 , 埋设在混凝土内 部 的止水铜片是不会 在运行若干年后成批失效 的, 根 本 原 因还是 施工 质量 的先 天不 足 ( 见本 文 1 1 ) 。篇 幅 所 限 , 在此 不再 赘述 。 4 2止水检查槽 的作 用 由于船闸普
22、遍采用薄衬砌结构 , 为确保建筑物抗 浮 、 抗倾稳定 , 在闸底板和边墙两道止水之间设有止水 检查槽 , 其作用为 : 通过分区压水 , 检查止水系统 的 密封性 ; 对止水已破坏的区域可通过 向检查槽灌注 弹性止水材料封堵漏水通道 , 恢复止水功能 。此外 , 因 止 水检 查槽 具有 排水 减 压 的 作用 , 有 些 工 程 也称 之 为 排 水槽 。 考 虑 到止水 检查 槽 的 回填 具有 不 可 重 复性 , 为慎 重起见 , 在三峡船闸施工期, 闸底板采取表面封堵和灌 填止水检查槽相结合 的处理方式 , 即缝 口普遍切槽嵌 填 S R 2胶 泥 +粘贴 防渗 盖 片 +混 凝
23、土 防护 板 , 只对 外 漏 点 多 、 漏 量大 的严 重 区段 的 检查 槽 进 行 了灌 填 。对 输水廊道过流面等不适宜采取表面封堵 的部位 , 采取 钻孔堵塞方式将一个 区段分成若干小段进行部分 回 填 , 尽可能保留止水检查槽 , 以便对止水运行后的状况 作进一步观察。施工期有超过 5 0 的止水检查槽 进 行 了 回填 处理 , 完 建期 间约 为 2 0 。 岁修前 , 两线总渗漏量均 已超过 3 0 0 0 L mi n , 漏 水 的部位 主要集 中在施工 期 和完建 期检查 槽 未 回填 的 区段 , 占止水 分 区总 数 的 1 4 。如 果 施 工 期 和 完 建
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