导航：安全管理网>> 安全论文>> 电力安全论文>>正文

瀑布沟水电站泄洪隧洞裂缝修补技术

文档作者：胡瀚尹黄会宝王龙董林文档来源：国电大渡河流域水电开发有限公司库坝管理中心		点击数：	更新时间： 2025年12月28日
下载地址：点击这里	文件大小： 614.11 KB 共4页	文档格式： PDF	下载点数： 1 点（VIP免费）

全屏查看

内容预览 [文件共4页]

本文件共4页，如需编辑使用，请下载。

注：预览效果可能会出现部分文字乱码（如口口口）、内容显示不全等问题，下载是正常的。

	文件大小：614.11 KB 共4页文件格式：PDF 下载点数：1 点（VIP会员免费）

上一篇：燃气冷热电三联供分布式能源站在武汉的发展

文本预览

仅提取页面文字内容，供快速阅读使用。

２０１３ 年第６ 期
２０１３ Ｎｕｍｂｅｒ ６
水电与新能源
ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＡＮＤ ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ
总第１１１ 期
Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．１１１
文章编号：１６７１ －３３５４（２０１３）０６ －００４４ －０４
收稿日期：２０１３ －０５ －２８ 作者简介：胡瀚尹，女，助理工程师，主要从事水电站大坝安全监测及水工建筑物修补相关工作。
瀑布沟水电站泄洪隧洞裂缝修补技术
胡瀚尹，黄会宝，王　龙，董　林
（国电大渡河流域水电开发有限公司库坝管理中心，四川乐山　６１４９００）
摘要：为满足瀑布沟水电站防洪度汛要求，确保泄洪隧洞安全运行，对泄洪洞衬砌裂缝进行了检查和测量，分析了洞内
衬砌产生裂缝的原因。采取聚氨酯和亲水性环氧灌浆料两序孔复合补强灌浆技术，对泄洪洞衬砌缺陷进行了修补。经
历了汛期泄洪过流的实践检验，修复后的泄洪洞运行状况良好。
关键词：瀑布沟水电站；泄洪洞；裂缝；修补
中图分类号：ＴＶ５５４：Ｕ４５５．４　　　文献标志码：Ａ
The Crack Repair Technology of Flood Discharging Tunnel
of Pubugou Hydropower Station
ＨＵ Ｈａｎｙｉｎ， ＨＵＡＮＧ Ｈｕｉｂａｏ， ＷＡＮＧ Ｌｏｎｇ， ＤＯＮＧ Ｌｉｎ
（Ｔｈｅ Ｄａｍ ａｎｄ Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｇｕｏｄｉａｎ Ｄａｄｕ Ｒｉｖｅｒ Ｂａｓｉｎ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ ．， Ｌｔｄ．， Ｌｅｓｈａｎ ６１４９００， Ｃｈｉｎａ）
Abstract： Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｆｌｏｏｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｐｕｂｕｇｏｕ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓａｆｅ ｏｐｅｒ -
ａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｏｏｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌ， ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｌｉｎｉｎｇ ｃｒａｃｋｓ ａｒｅ ｉｎｓｐｅｃｔｅｄ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｓ ｆｏｒ ｃｒａｃｋｓ ａｒｅ ａｎａ -
ｌｙｚｅｄ．Ｔｗｏ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｈｏｌｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｗｉｔｈ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ａｎｄ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ ｅｐｏｘｙ ｇｒｏｕｔｉｎｇ
ｍａｔｅｒｉａｌ ａｒｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｆｏｒ ｒｅｐａｉｒｉｎｇ ｃｒａｃｋｓ．Ｔｈｅ ｒｅｐａｉｒｅｄ ｗａｔｅｒ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌ ｓｕｒｖｉｖｅｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｆｌｏｏｄ ｆｌｏｗ ，
ｗｈｉｃｈ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｇｏｏｄ ｒｅｐａｉｒ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．
Key words： Ｐｕｂｕｇｏｕ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ； ｆｌｏｏｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌ； ｃｒａｃｋ； ｒｅｐａｉｒｍｅｎｔ
１　泄洪洞工程概况
瀑布沟水电站是１ 座以发电为主，兼有防洪、拦沙
等综合利用效益的综合型水电工程。工程由砾石土心
墙堆石坝、泄洪洞、溢洪道、放空洞、引水发电建筑物及
尼日河引水工程等主要永久建筑物组成，大坝坝顶高
程８５６．００ ｍ， 最大坝高１８６ ｍ， 水库正常蓄水位
８５０．００ ｍ，汛期运行限制水位８４１．００ ｍ， 死水位
７９０．００ ｍ，总库容５３．９ 亿ｍ３ 。
泄洪洞布置在大坝左岸，是瀑布沟电站主要的泄
洪建筑物，为城门洞型无压隧洞，边墙和底板采用Ｃ５０
硅粉混凝土衬砌，进口高程７９５ ｍ，全长２ ０２４．８２ ｍ，
最大泄洪流量为３ ４１８ ｍ３ ／ｓ，最大流速约４０ ｍ／ｓ，主要
为Ⅱ、Ⅲ类围岩并以粗粒花岗岩为主，洞身从（泄）０ ＋
４００ ｍ 起每隔２００ ｍ 设置掺气设施， 在（泄） ０ ＋
９３１．００ ｍ 处设置补气洞，用以增加洞身中下游段的自
然掺气量。电站蓄水后泄洪洞累积运行２ ０８３ ｈ，停运
后经检查发现洞身混凝土衬砌裂缝较多，部分底板出
现冲槽，对安全运行十分不利。
２　裂缝状况及成因分析
对泄洪洞进行普查发现，新生衬砌混凝土裂缝
９３２ 条，表现为发丝裂缝，裂缝宽度在０．５ ～１．５ ｍｍ，
主要分布在（泄）０ ＋６００．００ 以前的底板和左右边墙
０ ～７ ｍ 范围，部分裂缝有水柱喷射和石灰质析出。在
（泄）０ ＋６００．００ ｍ 以前边墙与底板连接处出现裂缝射
水和混凝土层间出水，部分部位有钢筋裸露。另施工
期处理过的裂缝又重新发育，涂抹的环氧砂浆和环氧
４４
胡瀚尹，等：瀑布沟水电站泄洪隧洞裂缝修补技术２０１３ 年１１ 月
胶泥从混凝土面剥离。
泄洪洞属缓坡、大流量及低Ｆｒ 流动工程［１］ ，混凝
土表面为高速过流面，对表面平整度等要求较高。当
过流面出现错台、凹坑、表面波状起伏、钢筋头外露等
时，将引起局部挑流、绕流和分离，造成负压和剧烈的
水流脉动，出现空化、空蚀和磨损，极易导致建筑物结
构破坏。分析可能存在的原因有：施工期混凝土浇筑
工艺要求高，拌合料场距离施工地点较远，混凝土运输
时因振荡产生分层离析，导致浇筑不均匀，振捣不密
实，影响浇筑质量［２］ ；另掺气设施局部单体１∶３５ 水力
学模型实验结果表明，库水位在８３０．００ ｍ 以上时，１
号掺气坎会形成稳定空腔； 其余掺气坎在高程
８２０．００ ｍ 以上时形成稳定空腔。只有库水位在
８４０．００ ｍ 以上时各级掺气坎积水才能基本消除。根
据库水位运行实际，泄洪洞过流时库水位多集中在高
程８３０ ～８３４ ｍ 之间，低于８４０ ｍ，低水位泄洪水流流
态不佳，对建筑物的冲刷破坏造成一定影响。
３　裂缝修补中的常规方法
国内水电站水工建筑物过流面缺陷修补主要有水
泥灌浆修补、环氧树脂类材料修补、丙凝类材料修补和
聚氨酯类材料修补等。
采用水泥灌浆修补技术，方便快捷，投资少，工期
短，但与混凝土粘结强度低，易从本体粘结面脱离，抗
冲耐磨性能差。
环氧树脂类浆液在水工建筑物混凝土缺陷修补中
应用最广，用量最大，不仅可用在补强加固，还可用于
防渗和堵漏。采用环氧砂浆修补具有无毒无污染、与
混凝土的匹配性和耐久性能优良、柔韧性良好、主要力
学性能优良、施工方便快捷、抗冲磨强度高等优越性，
但其成本相对较高，不适宜于较大体积缺陷的修补。
丙烯酰胺类浆液又称丙凝浆液，是以丙烯酰胺为
主剂与其他交联剂、促凝剂和引发剂等材料混合组成
的。浆液具有黏度低（仅１．２ ＭＰａ· ｓ）、渗透能力好、
抗渗性能好、耐久性强、凝胶时间可准确控制等优点，
但其有毒、结石体强度低和价格昂贵等缺点。在工程
实践中丙凝固化后强度不高，只能用于堵漏，不能用于
补强，对于较大缝隙或空洞需与环氧树脂配合使用。
水溶性聚氨酯类浆液由预聚体和其他外加剂组
成，遇水后发生化学反应，体积迅速膨胀，生成一种不
溶于水、有较高强度和弹性的凝胶体，从而达到堵水、
防渗、加固的作用，是新一代的防水、堵漏、补强材料。
其优点在于具有弹性止水和膨胀止水的双重作用，浆
液能均匀地分散或溶解在大量水中，凝胶后形成包有
大量水的弹性体；浆液相对密度１．１０，黏度０．１ Ｐａ· ｓ
左右，浆液黏度可调，可灌１ ｍｍ 左右的细缝；也可通
过加入不同种类的催化剂来调节凝胶时间，以适应一
些工程的特殊需求；固化体抗压强度为０．１ ～５ ＭＰａ，
凝胶体强度可达２ ＭＰａ，可修补活裂缝。其主要缺点
是储存稳定性差，胶凝时间难控制。
４　修补材料的选择
混凝土裂缝修补材料是工程质量的关键，经过对
各种材料的研究和分析，选择了以下材料。
（１）聚氨酯。选用水溶性聚氨酯（见表１）进行灌
浆，其主要特性是遇水立即产生化学反应，形成不透水
的弹性胶状固结体，同时释放ＣＯ２ 气体，借助气体压
力进一步压进结构的空隙，使多孔性结构或地层能完
全充填密实，有良好的止水性能。
表１　水溶性聚氨酯化学灌浆材料特性指标
序号参数名称性能指标
１ 外观 淡棕色透明液 ２ 粘度／（ＭＰａ· ｓ） （２５℃±０．５℃）　６０ ～２００ ３ 密度／（ｇ· ｃｍ－３ ） （２５℃±０．５℃）　０．９８ ～１．１０ ４ 诱导凝固时间／ｓ １０ ～１２００ ５ 抗压强度／ＭＰａ ≥０．９８ ６ 包水量／倍 ≥１０ 　　（２）聚脲。主要特性是固化快速，可在任意曲面、
斜面及垂直上喷涂成形，不产生流挂现象，５ ｓ 可凝胶，
１ ｍｉｎ 即可达到步行强度，对湿气、温度不敏感，施工
不受环境温度、湿度的影响（可在－２８℃下施工；可在
冰面上喷涂固化），具有良好的热稳定性，可在１２０℃
下长期使用，可承受３５０℃的短时热冲击。具有抗张
抗冲击、柔韧性、耐磨性、防湿滑、耐老化、防腐蚀等特
性，见表２。
（３）ＮＥ －Ⅳ环氧灌浆材料。主要特性具有粘度
低、粘结强度及拉剪强度高的特点；具有亲水性、无毒、
无溶剂、韧性好、低黏度、湿粘接强度高、水下固化、耐
久性好、柔韧性良好，体积无收缩，可灌性好的特性，凝
固时间可在数小时至数１０ 小时范围内调节；操作简
便，可按比例混合均匀后使用，见表３。
４５
水电与新能源２０１３ 年第６ 期
表２　聚脲主要性能指标统计
序号项目名称性能指标
１ 固含量／％ １００ ２ 硬度／ＨＡ 邵 Ａ ８０ ～８５ ３ 撕裂强度／（ｋＮ· ｍ－１ ） ≥４２ ４ 密度／（ｇ· ｃｍ－３） １．０１ ±０．１ ５ 不透水性／（ＭＰａ· （２４ｈ） －１） ≥０．５ ６ 凝胶时间／ｓ １１ ７ 附着力／ＭＰａ ≥６．０ ８ 拉伸强度／ＭＰａ ≥１１．８ ９ 断裂伸长率／％ ３００ ～３５０ １０ 推荐厚度／ｍｍ １ ～２ 表３　ＮＥ －Ⅳ型环氧灌浆材料性能参数
序号
固化物
参数名称性能指标
浆液
参数名称性能指标
１ 抗压强度／ＭＰａ ≥７０．０ 外观 均匀无分层 ２ 拉伸剪切度／ＭＰａ ≥８．０ 浆液密度
／（ｇ· ｃｍ－３ ） １．０５ ±０．０５ ３ 抗拉强度／ＭＰａ ≥１５．０ 初始粘度／（ＭＰａ· ｓ） ≤１８０ ４ 抗渗压力／ＭＰａ ≥１．２ 可操作时间／ｍｉｎ ≥６０ ５ 渗透压力／ＭＰａ ≥４００ 　　（４）ＮＥ －Ⅱ环氧砂浆。常温条件下无需加热即可
施工，施工便捷，不粘工器具，施工面平整光洁；无毒无
污染，其毒性试验检测结果符合国家饮用水标准要求；
具有良好的柔韧性和抗冲击性，线性膨胀系数与混凝
土基本一致，与混凝土的匹配性和相溶性良好，使用耐
久性优良；产品系列化，能够适合于干燥面、潮湿面以
及低温环境等不同施工条件要求，见表４。
表４　ＮＥ －Ⅱ型环氧砂浆性能参数
序号参数名称性能指标
１ 抗压强度／ＭＰａ ≥８５．０ ２ 抗拉强度／ＭＰａ ≥１０．０ ３ 与混凝土粘结抗拉强度／ＭＰａ ＞４．０ ４ 与钢板粘结抗拉强度／ＭＰａ ＞６．０ ５ 抗冲磨强度／（ｈ· ｍ２ · ｋｇ－１ ） ７．６ ６ 抗压弹性模量／ＭＰａ ２ １５０ ７ 线性热膨胀系数／℃ ９．２ ×１０ －６ ８ 碳化深度／ｍｍ ０．８６ ９ 抗冲击性／（ｋＪ· ｍ－２ ） ２．１ ５　施工工艺及难点分析
５．１　裂缝修补工艺
对宽度＜０．２ ｍｍ 的渗水裂缝采用聚氨酯化学灌
浆进行处理， 缝面采用聚脲进行封闭处理； 对宽
度≥０．２ ｍｍ 的渗水裂缝采用聚氨酯、环氧浆材两序孔
复合化学灌浆进行止水补强，缝面采用ＮＥ －Ⅱ型环氧
砂浆进行封闭处理。
（１）聚氨酯化学灌浆工艺。在裂缝中心线两侧
１０ ～１５ ｃｍ 钻斜孔， 孔距一般为２０ ～３０ ｃｍ， 孔
径矱１４ ｍｍ，然后采用０．３ ＭＰａ 的风压进行通风检查，
用高压水将孔清洗干净后灌浆嘴并将下部的密封胶圈
压紧固定，用堵漏灵封闭灌浆嘴周边的渗水缝面及漏
水孔洞，向裂缝内灌注聚氨酯浆材。灌浆结束后用电
动角磨机将缝面溢出的灌浆材料清除干净，采用涂抹
环氧砂浆封闭灌浆孔，采用宽２０ ｃｍ 的聚脲涂层封闭
裂缝表面。
（２）两序孔复合补强灌浆工艺。将裂缝缝面的钙
质析出物及污垢磨除干净，确定裂缝的出水部位、宽
度、走向、长度等基本指标。在裂缝出水部位中心线两
侧５ ～１０ ｃｍ 局部钻倾角约３０°的斜孔， 孔径
为矱１４ ｍｍ，钻孔深度为１０ ～２０ ｃｍ，钻孔要穿过裂
缝，孔深的确定以在上下两层止水之间和缝相交为
原则。
Ｉ 序孔。选择出水量最大的钻孔安装导水管，采
用快速堵漏灵封闭导水管周边空隙。用高压水将孔清
洗干净，安装灌浆嘴，按从下至上，从深至浅的顺序灌
注聚氨酯浆材，灌浆压力一般控制在０．３ ～０．５ ＭＰａ。
当浆液溢出灌浆孔或裂缝时即可结束该孔的灌浆。灌
浆过程中，当浆液溢出裂缝可通过短时间停泵阻止浆
液持续外流，延长裂缝中浆材的反应时间，待流出的浆
液发泡变硬后灌浆工作可进行。
Ⅱ序孔。当Ⅰ序孔灌浆结束缝面干燥后，开始钻
Ⅱ序孔。Ⅱ序孔钻孔孔径为矱１４ ｍｍ，当缝宽大于
１ ｍｍ 时采用骑缝孔，小于１ ｍｍ 时采用斜孔。斜孔中
心距离裂缝一般１５ ～２０ ｃｍ，孔深为４０ ～６０ ｃｍ，孔向
向上（有利于出渣）并与混凝土面成约４５°～６０°夹角，
使其穿过裂缝缝面。钻孔完成后埋设专用灌浆嘴。然
后在缝面切凿梯形槽，宽７ ～１０ ｃｍ，深２ ｃｍ，采用ＮＥ
弹性环氧砂浆封缝，此材料弹性好、粘接强度和抗冲磨
强度高，能够满足裂缝的封闭和保护。采用大于高压
气体检查各灌浆孔之间的串通及封缝密闭效果，发现
４６
胡瀚尹，等：瀑布沟水电站泄洪隧洞裂缝修补技术２０１３ 年１１ 月
遗漏或盲孔及时修补或补钻。在灌浆孔内灌注
ＮＥ －Ⅳ型亲水性环氧浆材，灌浆结束后４８ ｈ，即可拆
除灌浆嘴，用环氧砂浆封闭灌浆孔和导水管孔，结束裂
缝修补。
５．２　关键技术及难点分析
（１）施工条件局限。泄洪洞布置在大坝左岸山体
内部，全长２ ０２４．８２ ｍ，洞内阴暗潮湿。且洞内的山体
渗水亦较大，底板上常年都有积水，为流道的修补工作
带来困难。采用常规的修补方法无法在潮湿的环境中
取得良好的效果，只有选取亲水性的修补材料才能取
得理想的效果。
（２）灌浆压力控制。聚氨酯和亲水性环氧浆材灌
浆时，选用的灌浆压力不同，压力控制范围不合理均会
造成弃浆或漏浆。聚氨酯灌浆压力需控制在０．５ ～
１．０ ＭＰａ，当浆液溢出时需紧急停止灌浆泵，防止浆液
持续外流延长裂缝中浆材的反应时间；亲水性环氧浆
材灌浆压力控制在０．３ ～０．５ ＭＰａ，以浆赶水。
（３）灌浆孔钻孔控制。钻孔总顺序为：自下而上
（高度），自大到小（渗水量），先骑缝后斜孔。钻孔应
先以１ －２ 个孔为基础，通风检查后再视具体情况加钻
以防止在灌浆过程中发生串浆。在钻孔时遇到钢筋需
另换孔，尽量避开蜂窝面，若遇到蜂窝面需及时清渣并
放慢钻进速度，防止破坏混凝土表面。
（４）浆液配合比控制。浆液的配合比是裂缝处理
的关键。在灌浆前进行实验，实验条件为泄洪洞内温
度为１５ ～２０℃，水质ｐＨ 值为６ ～７，选择浆液浓度为
７０％，ＮＣＯ 含量为８％，苯丙乳液用量为浆液用量的
１／２，缓凝剂用量为０．８％，加水量为２ 倍。浆液可在
５ ～３０ ｍｉｎ 内调节胶凝时间， 浆材的粘接强度为
０．８８ ～１．９２ ＭＰａ，抗压强度达到１．３８ ～３．７２ ＭＰａ。在
修补工程中堵水效果显著，止水快，取得了良好的
效果。
６　结　语
泄洪洞裂缝修补完成后，在２０１２ 年汛期共运行了
３５０ 次， 累计泄洪时间２ ６３０ ｈ， 最大泄流量
２ ３００ ｍ３ ／ｓ，经历了上游库水位高低水位和大小流量
不等条件下的长时间运行。汛期过后，检查发现泄洪
洞运行良好，未发现明显的冲刷破坏，确保了瀑布沟水
电站的安全度汛。
鉴于聚氨酯、聚脲和环氧材料在高流速泄洪洞流
道修补中取得的成功，可广泛地运用于类似泄洪洞衬
砌裂缝的修补工程中。
参考文献：
［１］辛玉传， 刘子榕．低弗汝德数水跃特性的实验研究［Ｊ］．郑
州工学院学报， １９８７， ８（２）： ２５ －３４
［２］李文彩．混凝土浇筑质量问题研究［Ｊ］．中小企业管理与
科技， ２０１２（１０）： １７５ －１７６
（上接第４３ 页）
图３　ＸＢＦ 系列补气阀结构原理图
了球形设计，对上涌的水力冲击也有很好的缓冲效果，
即使上涌的水冲击力很大，对浮筒周向的作用力也被
分解成很小。
建议对现有机组进行补气阀换型，通过改变缓冲
介质达到根本解决补气阀漏油的问题。
参考文献：
［１］姜德政．三峡ＡＬＳＴＯＭ 水轮发电机组大轴补气阀的改进
［Ｊ］．水电与新能源， ２０１０（２）： ３８ －３９
［２］刘云．水轮发电机故障处理与检修［Ｍ］．北京： 中国水利
水电出版社， ２００２
［３］张诚， 陈国庆．水轮发电机组检修［Ｍ］．北京： 中国电力
出版社， ２０１２
４７

网友评论 more

电力安全论文最新内容

12-28