摘 要：采取在無水狀態下進行封堵的施工方法，封堵滲漏水效果較好，但同時會影響到水利水電工程發電、灌溉、航運、養殖等效益，帶來巨大的經濟損失。以磨子潭水庫放水底涵豎井井壁的滲漏水為背景，針對高水頭壓力下水工建築物的滲漏水封堵方法進行研究，制訂與之相對應的封堵方案，並付諸實施，成功封堵了滲漏水，有效解決了高水頭壓力下的滲漏水封堵難題，經濟和社會效益顯著。
1.工程概況
本文以磨子潭水庫放水底涵豎井井壁的滲漏水為背景進行研究，采取現場調查、收集歷史資料、從理論上進行分析並輔以現場觀察和摸索的方法，對豎井井壁在高水頭壓力下的滲漏水封堵進行研究，制訂了針對性的滲漏水封堵方案，並付諸實施，成功封堵了滲漏水，徹底解決了豎井井壁滲漏水難題。
2.豎井井壁滲漏水封堵的背景資料及成因分析
2.1豎井井壁滲漏水背景資料
磨子潭水庫放水底涵設計有閘門豎井結構，高度近60m，為鋼筋混凝土結構，豎井壁厚0.6m。豎井高，受現場施工條件和當時施工技術水平制約，豎井是采取自下而上分成多段澆築施工的，各段高度約為10m。水庫蓄水執行期間豎井井壁滲漏水嚴重，現場觀察了解到，豎井井壁滲漏水點較多，輕的出現滲水，重的形成漏水，多處出現高壓噴射水流。
2.2豎井井壁滲漏水成因分析
水工建築物的滲漏水問題是水利工程品質通病之一，滲漏水問題不僅嚴重影響了水工建築物的安全執行和建築物的使用壽命，而且影響到各種安全觀測裝置和照明設施的正常執行，同時也給相關工作人員帶來很大不便和安全隱患。因此，必須了解滲漏水的成因，為封堵滲漏水施工提供依據。
磨子潭水庫蓄水執行期間豎井井壁多處出現嚴重滲漏水現象，透過充分的現場調查和觀察，並尋找和分析歷史資料，發現滲漏水主要出現在兩段混凝土接頭部位。很明顯，豎井井壁滲漏水的成因較為單一，是由於施工品質把關不嚴、分段澆築混凝土時新老結合面處理不當、混凝土振搗不密實，在兩次混凝土接頭的施工縫處產生品質缺陷，成為品質薄弱環節，部份施工縫周邊外露混凝土還存在蜂窩、麻面等品質缺陷。水庫蓄水後，在高水頭壓力作用下，有品質缺陷的施工縫成為滲漏水通道。據悉，經歷多年執行，閘門豎井井壁滲漏水處於逐年加重之勢，滲漏水流量逐漸加大，必須采取封堵處理措施。
3.豎井井壁滲漏水封堵思路與封堵方案的制訂
3.1滲漏水程度的分類
1)根據滲漏水程度大小分為：①滲水從縫隙中滲出，表現為滴水形式；②漏水從縫隙中流出，表現為流水形式，以緩慢速度連續流出；③噴水從縫隙中噴射而出，表現為壓力水流，形似水柱。
2)根據滲漏水的形式分為：①「點」式滲漏水施工時預留孔、灌漿鉆孔處理不當，封填不密實，產生滲漏水，形成點狀；②「線」式滲漏水施工縫處理品質不過關、伸縮縫兩側混凝土澆築不密實、結構混凝土裂縫等產生的滲漏水，形成線狀；③「面」式滲漏水混凝土蜂窩、麻面及混凝土酥松處的滲漏水，形成面狀。
3.2滲漏水封堵原則
根據水工建築物滲漏水程度大小確定滲漏水封堵原則。
1)滲水和漏水
采取內部壓力灌漿(包括化學和水泥灌漿)處理措施，表面裂縫采取開槽和止水處理措施。
2)噴水
必須詳細調查，查明噴水點位置和滲漏水通道，先在外部采取封堵措施，消除噴水現象，再從內部采取灌漿(包括化學和水泥灌漿)的處理方案。本文主要論述噴水的封堵措施。
3.3滲漏水封堵思路
1)無水狀態下的滲漏水封堵思路無水狀態下滲漏水封堵難度小，施工容易。一般情況是在建築物的臨水面采取封堵滲水通道措施，修復臨水面混凝土。該種條件下的封堵品質容易得到保證，封堵效果好。無水狀態下的滲漏水封堵不是本文討論的重點。
2)壓力水狀態下的滲漏水封堵思路
水工建築物投入執行後出現滲漏水、需要進行封堵，一般情況下不可能將水庫中的水放空在無水狀態下修補，需要在高水頭壓力下進行封堵，即使利用枯水期低水位條件進行修補，仍然是處於高水頭壓力下的封堵。
壓力水狀態下，特別是在高水頭壓力條件下，水工建築物滲漏水封堵難度大，一些有「噴水」的滲漏點封堵十分困難。堵漏方法要根據實際條件而定，做到有針對性處理，達到預期的目的。具體的封堵滲漏水思路如下。
1)思路1
按照「將線狀、面狀滲漏水縮小為數點或一點滲漏水，將噴水轉變為漏水、更進一步轉變為滲水，最後堵塞漏水點」的原則對滲漏水進行處理，該方法可以降低封堵滲漏水的難度，較易達到預期的封堵效果。
2)思路2
水工建築物中的滲漏水在高水頭壓力作用下形成「動水」，在「動水」條件下要想封堵滲漏水很困難，特別是從結構物內部采取化學或水泥灌漿，均因滲漏水處於流動狀態，灌註的漿液短時間內不能凝固，被流動的水流帶走，無法達到封堵滲漏水的目的，因此首先要將「動水」轉變為「靜水」，在「靜水」壓力作用下采取灌註漿液措施，這樣才能取得可靠的封堵效果
3)思路3
采取措施止住建築物背水面的滲漏水，在背水側形成封閉面，再在混凝土結構內部以大於臨水側的高水頭壓力進行灌漿，灌註的漿液沿著結構內部的滲漏水通道滲入，並向建築物的臨水側滲透，灌註的漿液對混凝土結構中已存在的滲透水產生「擠壓」作用，此時，混凝土結構中存在的滲透水改變滲流方向，產生與原滲流方向相反的「逆流」，滲透水被推向混凝土結構的臨水側，排出混凝土結構體。經過這樣的處理，原混凝土結構中的滲透水被擠出，滲漏水通道被灌註的漿液填充，漿液凝結後形成致密體，起到封堵滲漏水作用。
3.4豎井井壁滲漏水封堵方案的優選
磨子潭水庫放水底涵豎井井壁存在較為嚴重的滲漏水問題，需要進行封堵。但該水庫已蓄水多年，不能采取放空庫水的修補方法，只能在高水頭壓力下從豎井內部的背水面進行封堵。根據滲漏水現狀，按照滲漏水封堵思路研究封堵方案。首先在閘門豎井臨水側大流量滲漏點處使用棉絮等柔軟材料進行覆蓋封堵，減少滲漏點的滲流量和水流壓力，緊接著使用木楔、棉絮等封堵背水側的滲漏點，經過處理後，閘門豎井內沒有噴射的水流，滲漏水由「動水」轉變為「靜水」，為灌漿處理創造了有利條件。然後在滲漏水點的上側鉆灌漿孔，灌註封堵漿液。封堵工作完成後對滲漏水點附近的混凝土表面采取鑲貼鋼板保護措施。
閘門豎井井壁厚0.6m，為「薄壁」結構，受到結構尺寸限制，灌漿孔短小，適於采取凝固快、灌漿效果好的化學灌漿處理措施。
圖1 豎井井壁滲漏水封堵示意
3.5豎井井壁滲漏水封堵主要步驟(見圖1)
1)先在大流量滲漏點的臨水側用棉絮覆蓋，將大流量轉變為小流量滲漏水，再在背水側用木楔、棉絮封堵滲漏點，在背水側形成封閉面。
2)混凝土結構內部灌漿處理。按I，II，III序鉆孔並灌漿，完成混凝土結構主要封堵工序。
3)在背水側清除滲漏點附近酥松的混凝土，鑲貼鋼板，使用改性環氧樹脂註漿材料灌漿，將鋼板與豎井壁之間的縫隙充填密實。至此，完成井壁滲漏水封堵作業。
4.豎井井壁滲漏水封堵技術
4.1封堵程式
閘門豎井井壁滲漏水封堵程式為：施工準備→使用棉絮封堵臨水面滲漏點→使用木楔和棉絮封堵背水面滲漏點→鉆灌漿孔→化學壓力灌漿→清除滲漏點附近酥松的混凝土→鑲貼鋼板→二次(充填)灌漿→完工驗收。
4.2施工準備
1)封堵材料準備封堵施工之前準備充足的封堵材料，包括化學灌漿材料、鋼板、棉絮、木楔等。
2)施工機械準備鉆孔機械、灌漿機械、豎井內的垂直運輸機械等。
3)勞動力準備主要是封堵施工的專業技術工人。
4.3使用棉絮封堵臨水面滲漏
由於棉絮過於柔軟，不好直接用於封堵臨水側滲漏點，必須使用鋼筋網將棉絮夾住，然後沿豎井井壁臨水側滲漏點鋪設。使用棉絮封堵臨水側滲漏點效果良好，背水面滲漏水明顯減少，有利於堵漏施工，如圖1a所示。
4.4使用木楔和棉絮封堵背水面滲漏點
在豎井井壁的背水面使用木楔和棉絮封堵滲漏點，技術工人將木楔打入滲漏點，或將木楔和棉絮同時打入滲漏點，將背水面的明流水封堵住，如圖1a所示。
4.5鉆灌漿孔
豎井井壁的滲漏水是沿施工縫分布的，大多數滲漏水呈水平線狀，灌漿孔宜采取水平線狀布置，在滲漏水施工縫的上方鉆孔，孔斜與水平面呈45°為宜，鉆孔穿過滲漏水施工縫，鉆孔深度控制在豎井壁厚的1/2～2/3。灌漿孔間距以0.3m為宜，孔徑14mm。
為保證灌漿密實，灌漿孔布置成3序孔，分別是I，II，III序孔：①I序孔位於井壁下遊側，屬於先期堵漏灌漿孔；②II序孔其孔位與I序孔間隔布置，起到加密灌漿作用；③III序孔孔位位於I，II序孔之間，起到鞏固堵漏效果作用。鉆孔布置如圖1b和圖2所示。
圖2 豎井壁(背水側立面)灌漿孔布置
4.6化學壓力灌漿
4.6.1化學灌漿材料
1)灌漿材料選擇滲漏水的封堵要求具有高滲透性的特點，因此選擇高滲透改性環氧樹脂材料。
2)高滲透改性環氧樹脂的物理效能外觀為無色透明或淡褐透明液體，分A，B組，主劑A，固化劑B；比例1.16；混合比A∶B=5∶1；操作時間30min；初期硬化10h，抗壓力度≥70MPa，拉伸剪下強度≥8.0MPa，抗拉強度≥15MPa，抗滲壓力≥1.2MPa。
3)高滲透改性環氧樹脂為低黏度、雙液型、常溫硬化型的註入修補用環氧樹脂主要用於混凝土結構裂縫的修補，硬化後放熱低，收縮性小，對各種結構物具有極優越的黏結力，尤其對混凝土的黏結更佳。借著機械高壓灌註，深入混凝土結構極其細微的裂縫，充分達到修補和防滲的效果，使結構物恢復其整體性。
4.6.2配漿
確保灌漿材料及固化物達到如下技術指標：漿液密度＞1.11g/cm3，初始黏度＜30MPa•s，可操作時間＞30min；固化物，幹黏結≥4.0MPa，濕黏結≥3.0MPa，抗滲壓力≥2.5MPa，抗滲壓力比≥400%。
4.6.3化學灌漿施工
1)灌漿方法
灌漿采用孔口封閉、純壓式灌漿法。
2)初始灌漿壓力選擇
高水頭壓力下的灌漿不同於無外壓力條件下的灌漿，為保證漿液能順利灌入混凝土結構縫隙中，高水頭下的初始灌漿壓力應大於灌註點的水頭壓力，即最小灌漿壓力應＞p水gh(p水為水的密度，g為重力加速度，h為水頭高度)，現場灌註試驗表明，取1.2p水gh較為合適。
3)灌漿壓力控制
灌漿壓力應盡快達到初始灌漿壓力值，灌漿壓力表指標擺動範圍應小於灌漿壓力的20%。
4)灌漿結束標準
在設計壓力下，註入率≤0.02L/(min•m)後繼續灌註30min或達到膠凝時間停止灌漿。
5)封孔
當灌漿段灌漿結束以後，立即關閉進漿閥門進行閉漿，待壓力表指標自然回零後進行灌漿封孔。
4.7清除滲漏點附近酥松的混凝土
灌漿結束後，清除先前打入的木楔、棉絮、灌漿溢位物及長期滲流產生的雜物等，鑿除施工縫周邊酥松的混凝土，對施工縫周邊的蜂窩、麻面進行清理，鑿除表面的松散層。鑿除混凝土後的部位使用高強度砂漿進行修補。
4.8鑲貼鋼板
為提高滲漏水封堵後豎井井壁混凝土結構的耐久性，使用鋼板作為施工縫的保護裝置。
當滲漏點附近酥松混凝土鑿除並修補後鑲貼鋼板，覆蓋外露的施工縫(見圖1c)。鋼板厚度以12mm為宜，外露表面做油漆防腐處理，鋼板上預留灌漿孔、觀測孔，與井壁接觸面的鋼板周邊安裝1cm厚橡膠帶作為止漿帶(兼作擠壓緩沖帶)。鋼板與墻面連線采用12mm的膨脹錨栓固定，間距20cm。
4.9二次(充填)灌漿
鋼板鑲貼完成後，使用改性環氧樹脂註漿材料灌漿，將鋼板與豎井壁之間的縫隙充填密實，如圖1c所示。
4.10完工驗收
豎井井壁的所有滲漏水封堵完成後，按照要求進行檢查驗收。
5.滲漏水封堵效果及效益分析
5.1滲漏水封堵效果
磨子潭水庫放水底涵豎井井壁有多條施工縫滲漏水，使用灌漿機將改性環氧樹脂材料註入混凝土裂縫中進行封堵，施工縫表面采用鋼板鑲貼加固。采用該方法一次性地堵住了滲漏水，經過執行後未發現滲漏水現象。該方法施工安全、進度快、品質可靠。
5.2效益分析
高水頭壓力下的滲漏水封堵是在不降低水位條件下開展的施工技術，沒有因為要封堵滲漏水采取降低水位或放空水庫措施，很明顯，該方法可以避免因封堵時放空水庫造成的經濟損失，如養殖、發電、灌溉、航運、旅遊等方面的損失均可避免，產生的經濟效益可以說是「巨大」的，其社會效益也是廣泛的。
6.結語
高水頭壓力下的滲漏水封堵是在高風險條件下的作業，不僅要有可靠的封堵方案，而且要註意以下幾方面事項。
1)查閱工程建設的歷史資料，並詳細做好現場調查，將兩者進行對比、分析，尋找出滲漏水的原因，針對滲漏水的成因制訂相應的封堵方案。
2)封堵方案要反復研究，並經相關專家評審，必要時輔以試驗驗證。
3)用於封堵的材料包括封堵的永久性材料和臨時性材料，必須滿足品質要求
4)做好安全工作極其重要，封堵工作本身就是高風險作業，封堵位置不僅面臨通常施工中的高空作業，而且面臨深水、狹小空間、高壓水流等一系列復雜環境。封堵前必須制定極為嚴格的安全管理制度，采取超過一般工程的安全保證措施。
