提要：大坝横缝渗漏是混凝土坝主要病害之一，传统处理方法是在上游面跨缝涂贴、嵌缝或在廊道周围进行封闭灌浆等，由于投资过大或施工条件的限制，处理效果均不理想。本文通过参窝水库等工程实践，介绍一种在水库正常运行情况下，进行横缝堵漏的方法----膨胀浆塞法，即在坝顶于大坝两道止水带之间骑横缝垂直造孔，用一次灌浆法，将水溶性聚氨酯复合料灌注孔内，达到胀紧横缝止漏的目的。该法工艺简单、效果明显、工程造价低、止漏全面彻底。 
    关键词：横缝堵漏、膨胀浆塞、水溶性聚氨酯、膨润土、一次灌浆。 


一、前言 
参窝水库是一座大型水库，位于辽阳市境内太子河干流上，是以防洪、灌溉、工业供水为主，结合发电的综合水利枢纽工程，水库坝址以上控制流域面积6175Km,占全流域面积的44.5%，水库总库容7.91亿立方米，为不完全年调节水库。大坝为混凝土重力坝，最大坝高50.3m，大坝全长532m，共分31个坝段。 
    该工程１９７０年１１月开工，１９７２年１０月基本建成。在工程建成后，陆续发现了大坝裂缝、横缝渗漏等质量问题。对此各级领导十分重视，并先后进行了检查和修补实验。１９７４年对主要裂缝进行了调查研究，编写了补强设计，并提出了“在23#坝段未处理前，限制最高库水位不超过97.0m运行”的意见。１９８２年水电部听取了辽宁省水利局关于“参窝水库现状及存在问题”的汇报，同意了“参窝水库加固设计工作大纲”。当时对工程提出两项措施：一是参窝水库最高蓄水位限制在95.5m；二是对问题较严重的23#坝段进行紧急加固处理。在全国大型水库三查三定中，被列入四十三座大型重点病险库之一。１９８５年开始了全面加固除险施工，1991年经专家对加固进行安全评审，同意恢复按设计标准运行。 
   参窝水库大坝横缝漏水是该工程主要病害之一。全坝31个坝段，各横缝均有程度不同的渗漏。渗漏水流自下游坝面和观测廊道、灌浆廊道等部位逸出，尤其观测廊道内渗漏十分严重，在横缝处形成渗漏水幕，严重者呈喷射状流出，不仅恶化工程运行条件，而且危及大坝安全。为处理漏水问题，多次进行了处理实验，先后做了凿槽涂贴、氰凝灌浆、丙凝灌浆、环氧树脂及SK一1、SK一4聚氨酯灌浆等修补实验，均未获得良好效果。1985年水库加固除险设计中确定采取两项措施：一是在上游面凿槽跨缝涂贴橡胶板；二是在坝顶两道止水带中间打孔灌注水泥浆。1986年首先按第一方案实施，由于横缝处粗骨料集中，最大粒径达120mm，难以凿成规定的槽形，无法涂贴，而且在水库正常蓄水条件下，水下部分无法进行，因而又采取了第二项措施，在进行过程中发现水泥浆在渗透水作用下，溶蚀严重，逐渐复渗如初。经有关部门共同对灌浆效果检查，确认水泥灌浆失效，进而提出化学灌浆处理方案。 
二、膨胀浆塞法堵漏方案的确立 


   处理大坝横缝渗漏，据国内外有关资料介绍，一般有四种方法，这就是在上游面跨缝涂贴法、凿槽嵌缝法、于横缝两侧打斜交孔向横缝予定部位灌浆法及廊道周围灌浆封闭法。涂贴法要求跨缝凿槽，槽底砂浆找平后涂贴橡皮，两侧锚固，外面再涂贴丁基橡胶等弹性防水材料，表面再抹砂浆等保护；于横缝打斜交孔向横缝予定部位灌浆法，因大坝横缝止水设计时，多设置两道止水，此法要点是向两道止水带之间横缝进行灌浆;嵌缝法，也是骑缝凿槽，基面处理后，镶嵌GB、SR等粘结强度好、能适应变形的防水材料，外层再加以保护，要彻底解决横缝渗漏问题，就必须从坝基做起，这就要求在空库条件下施工、或采用潜水作业，不仅损失和投入巨大，而且水下作业质量也不易保证；采用廊道周围封闭灌浆法，虽然改善廊道工作环境效果明显，但是对整个坝体防渗作用有限，无法降低坝体渗透压力，在设计施工中稍有不慎，会造成排水管堵塞，同时，有悖于水工上堵下排的设计原则，是不得已而为之的方法。可见以上几种方法，在技术经济方面都存在不足。经过比较分析确认，在坝顶于两道止水带之间骑横缝造孔灌浆的方案，施工不受水库运行工况的限制，具有明显的优越性，关键是作用机理和材料的选择。为了寻求最优方案，对此前各种处理实验进行了分析和取样检查，从钻取的混凝土芯样发现：对较宽裂缝灌注的水泥浆有结石体存在，但结石体与裂缝脱离：对较细裂缝灌注的水泥浆，只有灰白色颗粒状粉沫，无结石体；对环氧树脂等的灌浆，在裂缝处可见环氧浆片，但粘结不牢，浆片与混凝土界面之间有白色软弱夹层，可见裂缝届面已遭严重污染。这种污染一是来源于裂缝本身混凝土的溶蚀，二是来源于库水，参窝水库已投入运行二十年之久，运行初期就有渗漏，根据辽宁省水科所对参窝水库水质取样分析认为：混凝土在压力水渗透作用下，溶蚀情况十分明显，析出物沉积于裂缝表面，多数为白色，也有灰白、黄白掺混、砖红色等，其主要成份为碳酸钙，还有少量铅、镁、铁、硅及铁的氧化物等，经钻取混凝土芯样检查，在横缝界面处均有碳酸钙质薄膜；而太子河流经本溪市，本钢等21个企业每年向参窝水库排放2.6亿吨污水，除酚、氨氮、油、氰之外，还有大量粉煤灰、选矿水等，对于较宽的裂缝（如电站坝段）及横缝均可见黑水逸出，其对横缝界面的污染可见一斑。对于这种界面的污染，一经形成，难以清除。通过这一分析和总结，认识到，以前诸种方法处理渗漏所以未成功的原因是：仅按与缝面粘结机理选择材料，忽视了横缝温升张开的特性和缝面严重污染的客观事实。针对这一原因，确立了胀塞法堵漏机理。即在横缝处造骑缝孔后填充材料，靠缝内材料自身膨胀性能始终把横缝胀紧，达到防渗堵漏之目的。    三、膨胀浆塞材料的选择与实验 
   胀塞堵漏机理确定后，制作膨胀浆塞材料的选择就是该技术的关键。根据工程要求，膨胀浆塞应具备的主要性能为：一是有膨胀特性保证胀紧；二是能适应伸缩缝重复开合变形的能力；三是能快速固结，不为渗水所冲蚀；四是固结体的抗渗性能要满足防渗要求。基于这些要求，显见只有弹性材料可供选择。１９８１年本工程实验采用的SK-4聚氨酯，有一次膨胀和在水中快速固化特性，但无浸水膨胀和重复变形的能力。其他如水泥，环氧树脂等干缩性材料，更难以适用。经过多种材料对比分析，认为华东院科研所研制的水溶性聚氨酯最为理想。该材料以水做固化剂，遇水固化，固化时间在几秒至十几分钟内，时间可调。固结体浸水膨胀，可达原体三倍，而且有重复变形能力，永久变形为零。浆液固结后，基本无毒性反应。通过以上分析，选定用LW水溶性聚氨酯做为膨胀浆塞主剂。但此材料存在问题有二：第一是价格较高，需找出降低造价的途径；第二是抗渗性能满足不了本工程需要，尚需提高。针对上述问题，决定进行复合材料研究，即在主浆液里选择合适掺料，而不改变主要性能。为此，先后进行三种材料实验：首先，选择了细砾石：将0.5～20mm细砾石洗净后，向其孔隙内注入LW。此掺料固结体浸水膨胀后，发现聚氨酯与砾石脱壳，形成连通空腔，失去防渗性能；其次选择橡胶粉做为掺料，水溶性聚氨酯与橡胶粉混合固化后，其浸水膨胀与防渗性能无大改变，但固化前橡胶粉与LW因比重差异，橡胶粉上浮，离析现象明显，复合浆液质量的均一性无法保证；最后做了以膨润土做掺料的实验。膨润土也称斑脱岩，常做为水泥灌浆稳定剂，掺入后不沉淀、不离析，同时也有遇水膨胀特性，可吸收本体五倍水和浸水后膨胀达干体的十五倍的性能。因此，最后选定膨润土做为掺料，与LW组成复合灌浆材料。