两河口导流隧洞混凝土产生缺陷的原因分析及处理方法

两河口导流隧洞混凝土产生缺陷的原因分析及处理方法摘要：笔者从两河口导流隧洞混凝土产生缺陷原因、类型、处理原则、处理类

型和方法、处理施工工艺进行了介绍，这些缺陷的存在，轻则影响建筑物的外观，

降低其耐久性，重则危及建筑物的安全运行；甚至酿成事故，给人类带来灾难。

大量的工程实践证明，各类缺陷都是可以修补的。两河口导流隧洞通过对缺陷进

行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并对缺陷进行分类，“对症

下药”进行修补（封闭或补强加固）后，保证了两河口导流隧洞建筑物和构件安

全、稳定地工作。

关键词：导流隧洞、混凝土缺陷、缺陷类型、处理方法、处理原则

1 工程概况

两河口水电站枢纽建筑物由砾石土心墙堆石坝、溢洪道、泄洪洞、放空洞、

地下厂房等建筑物组成。堆石坝最大坝高295.00m，电站装机容量3000MW，多

年平均发电量110.75亿kW·h。枢纽工程为一等大（1）型工程，永久性主要建

筑物级别为1级，永久性次要建筑物级别为3级。

大坝施工采用全年围堰挡水，雅砻江两河口水电站初期导流洞，即1#、2#

导流洞，均布置于雅砻江右岸，平面上呈双弯道，尾部直段与尾水洞结合。1#

导流洞长约1724.653m，进口高程2600m，出口高程2584m，导流洞纵坡1.34%，

于桩号1+200.000m后与尾水洞结合，结合段长约524.653m，结合段为平坡；2#

导流洞长约1983.428mm，进口高程2600m，出口高程2584m，导流洞纵坡为

1.31%，于桩号1+270.000m后与尾水洞结合，结合段长约713.428 m，结合段为

平坡。

导流洞洞身断面净尺寸为12×14m（宽×高），与尾水洞结合段洞身断面净尺

寸为12×15m（宽×高）。

导流洞进口闸室采用竖井式，闸室设一平面封堵闸门，闸室底高程为2597.50m，顶高程为2658.00m，闸室尺寸为16.5×26.4×60.5m（长×宽×高），闸

门孔口尺寸为2×6.0×14.0m（孔数×宽×高）。闸室顶设交通洞，交通洞宽14.5m，

高9.0m。

1#、2#导流洞出口尾水闸室，设一平面闸门，闸室底高程为2584.00m，顶高

程为2630.00m，闸门孔口尺寸为12.0×15.0m（宽×高）。

2 导流隧洞混凝土产生缺陷原因

2010年5月10日，导流洞底板混凝土开始浇筑施工，2011年12月7日混凝土浇筑施工结束。导流隧洞混凝土施工周期短，施工难度大，在混凝土施工过程中，由于模板固定不牢、模板拼接不严、模板因欠修欠保养，造成面板凹凸变形，混凝土振捣不足、不到位等因素造成混凝土出现超出规范要求的气泡、麻面、蜂窝、错台、挂帘、表面凹凸、露筋、裂缝等不可避免的出现各种混凝土缺陷。

特别是在高速水流冲击下，将引起局部挑流、紊流和分离，造成负压和剧烈的水流脉动，促使出现空化和空蚀，极易导致结构的破坏，混凝土表面的缺陷无疑会降低混凝土强度，使表面不平整恶化，从而加剧空蚀与磨损。

3 导流隧洞混凝土缺陷类型

两河口水电站初期导流洞工程混凝土缺陷主要有混凝土表面缺陷、混凝土裂缝、混凝土内部不密实或局部架空、混凝土低强及混凝土止排水缺陷等。

混凝土表面缺陷主要为表面不平整、气泡、麻面、蜂窝、错台、局部架空、露筋等；

混凝土裂缝、混凝土内部不密实或局部架空、混凝土低强及混凝土止排水缺陷等主要反应在混凝土表面，可通过目视、耳听、手摸等进行检查，同时辅以相应工具进行检查。

4导流隧洞混凝土缺陷处理原则

在进行混凝土修补前，首先调查分析缺陷产生的原因，根据混凝土的功能需要、工作环境、施工条件等，选择安全可靠、先进环保、经济合理的修补方法。

对于混凝土表面缺陷的修补，采用磨平和涂混凝土保护基液保护的方法，宜多磨少补、宁磨不凿，尽量不损坏建筑物表面混凝土的完整性，保证工程的质量。

混凝土修补前应将不符合要求的混凝土彻底凿除；清除松动碎块、残渣；凿成陡坡后再用高压风水冲洗干净；采用比原混凝土强度等级高一级的砂浆、混凝土或其它填料进行缺陷处理；修整部位应加强养护，确保修补材料牢固粘结、色泽一致、无明显痕迹。

对采用对人体有害的外加剂进行修补材料配制时，严格遵守相关的劳动保护规定，保证工作人员的人身安全。

过流面混凝土缺陷的处理要满足建筑物安全运行，永久外露面还需满足建筑物外观需要。在满足设计要求及建筑物运行需要的前提下，处理中严格遵循尽量减少损伤母体混凝土的原则。

5导流隧洞混凝土质量缺陷调查

联合监理工程师对混凝土缺陷进行调查统计和登记，然后根据每处缺陷填写缺陷处理工艺申报表，监理工程师同意后开始各个部位的砼缺陷修补。

对于混凝土表面缺陷采用打磨、补预缩砂浆的方法修补，对于混凝土渗水采用常规灌浆或化学灌浆。

1#、2#导流洞洞身混凝土缺陷情况调查见表5-1和5-2

表5-1 1#导流洞洞身混凝土缺陷调查表

表5-2 2#导流洞洞身混凝土缺陷调查表

6导流隧洞混凝土缺陷处理类型和方法

6.1土表面缺陷类型

导流隧洞混凝土表面缺陷主要存在混凝土表面不平整、蜂窝、麻面、气泡密集区、错台、挂帘、掉快、集料、层间砂线、边角破碎、模板拉筋头、露筋、膨胀螺栓孔、接安螺栓孔、模板定位锥孔、冷却水管预留坑、局部架空等缺陷。

6.1.1土表面缺陷处理方法

表面缺陷修补程序：缺陷调查和素描→素描图确认→基面打磨凿挖→基面确认→修补及养护→检测→验收。

6.2.1混凝土表面不平整、错台、挂帘

对于混凝土表面不平整、错台及漏浆形成的挂帘进行凿除及砂轮打磨处理，使其与周边混凝土平顺衔接，顺接坡度：上游坡不小于1：10、下游坡不小于1：5，打磨面表面涂刷环氧胶泥。对错台的处理在混凝土强度达到70%后进行。6.2.2混凝土蜂窝、麻面、气泡

麻面、气泡面积较小且数量不多的混凝土表面，通过采用环氧胶泥刮补，较大面积的蜂窝，按其全部深度凿去薄弱的混凝土层和个别突出的骨料颗粒，不足0.5cm深的修补区至少凿深至0.5cm；修补区平均蜂窝深度小于5cm，采用砂浆类材料，不足3cm的修复区至少凿除至3cm，修补区边缘不得形成深度小于3cm的边口。平面薄层修补区边缘凿成齿槽状，所凿出的边界大致规整，然后用钢丝刷或加压水洗刷处理，再回填预缩砂浆或环氧砂浆。

6.2.3混凝土局部架空、露筋

混凝土局部架空先将缺陷部位凿成规则形状，对局部架空处理进行凿挖清理时，在缺陷周围打孔压水检查，确定架空范围，对有渗水，在回填时预埋灌浆管以备灌浆使用，侧面和底板用同标号一级配混凝土、预缩砂浆或环氧砂浆填补。

漏筋处理是在混凝土顶面凿除深度大于4cm或漏筋的部位，采用自密实混凝土进行回填，对于凿除深度小于4cm的特殊缺陷，采用高强修补砂浆进行喷涂处理。

6.2.4混凝土表面孔洞

包括膨胀螺栓孔、膨胀螺栓孔、接安螺栓孔、模板定位锥孔、冷却水管预留孔等，将混凝土基面凿毛，回填预缩砂浆或环氧砂浆。

拉筋头在低速水流区和非过流面的采用角磨机将其磨除，且钢筋头低于周边混凝土1～2mm，后采用环氧胶泥进行刮补。对高速水流区用取芯钻机进行钻孔后将钢筋头割除，再加深2cm清理干净后用预缩砂浆回填。

6.2.5混凝土表面边角破碎

对于因意外碰撞或拆模不小心造成的边角破碎，在修补师先把边角修整成四边形，湿润后采用砂浆进行修补。

7导流隧洞混凝土表面缺陷处理施工工艺

7.1预缩砂浆修补

原材料性能控制指标：水泥应用与原混凝土同品种的高标号新鲜水泥。水泥质量满足国标GB200-89的各项指标要求，且新鲜无结块。预缩砂浆力学控制指标：抗压强度≥45 Mpa，抗拉强度≥2.0Mpa，与混凝土面粘结强度≥1.5Mpa。

拌制出预缩砂浆以手握成团，手上湿痕而无水膜为宜，拌制好的砂浆应用塑料布遮盖存放0.5～1h后使用，使其体积预缩一部分以减少修补后的体积收缩和基材脱开，并控制夏天2h，冬天4h内使用完毕。

对需要进行预缩砂浆修补的原混凝土基面做凿毛处理，清楚已凿松裂的混凝土等残留物，边缘最小深度大于2.0cm，并冲刷干净。修补面保持湿润，但不能形成水膜或残存积水。修补时在修补基面涂一层厚约1mm，水灰比0.4～0.45的水泥浆，分30～50mm层厚填入预缩砂浆。修补外露面用铁镘反复压实抹光，并与原混凝土接头平顺密实。拌制好的预缩砂浆控制夏天2h、冬天4h内使用完毕。修补完成后4～8h内有专人养护，保湿养护7d。养护期满后对修补部位进行磨光处理。对修补厚度大于8cm的，除表层4cm外，内部应填补预缩砂浆混凝土，即砂浆中加入直径0.5～2.0cm的小石，填补完成后，保湿养护7d。

7.2环氧砂浆修补

环氧砂浆力学性能指标：抗压强度≥60Mpa，与混凝土面粘结强度≥2.5Mpa。

环氧砂浆修补基面清除松裂混凝土残体，以高压水冲洗干净，并保持干燥。为保持良好的粘结力，环氧砂浆修补前，修补基面需先涂刷一层不超过1mm厚的环氧基液，力求基液涂刷薄而均匀，消除涂层中的气泡，并在用手触摸不粘手并能拔丝时（约30min）再填补环氧砂浆。

环氧砂浆修补时，砂浆摊铺均匀，每层厚度不宜超过1～1.5cm，用铁镘反复压抹，使表面翻出浆液，气泡必须刺破压紧；环氧砂浆修补完成后，养护温度

控制20℃±5℃，养护期5～7d。

7.3环氧胶泥

环氧胶泥力学性能指标：28天抗压强度≥60Mpa，抗拉强度≥8.0Mpa，与混凝土面粘结抗拉强度≥4.0Mpa。

环氧胶泥修补时，基面清理洁净，保持干燥，修补分多次进行，来回刮和挤压，将修补气泡孔内的气体排出，以保证孔内填充密实和胶泥与混凝土面粘结牢靠。环氧胶泥抹完后，进行保温养护，养护温度控制在15～25℃，养护期5～7d ,养护期内不得受水浸泡或外力冲击。待胶泥材料完成收缩后，在进行一次涂刷处理。最后进行局部填补和表面收光。

7.4高强修补砂浆

7.4.1高强修补砂浆技术性能（见下表）

高强修补砂浆压剪强度指标

7.4.2施工工艺

（1）按粉料：水=100：25～30比例搅拌成均匀的泥状，静止5～10min。（双组份型按粉料：乳液=100：20）

（2）基层清理干净、用抹刀在基层刮磨2～3mm厚胶泥，然后进行压实、抹匀即可。

（3）配置好的胶泥应在2h内用完，如变稠，可加少量水调稀。

7.4.3自密实混凝土和喷涂混凝土施工

局部架空进行凿挖清理时，在缺陷周围打孔压水检查，局部架空范围，若有

渗水，在回填时预埋灌浆管以备灌浆使用。修补导流隧洞顶板，在凿除面上按间排距20～30cm布置插筋，插筋深入老混凝土12～15cm。

自密实混凝土施工时，模板支撑牢靠，拼缝严密，并根据缺陷形状在较深点布置排气管，混凝土灌注完后，通过助推压力，使排气管都流出水泥浆，然后封堵。处理完成后对修复部位及时进行养护。

8导流隧洞混凝土内部缺陷处理

8.1内部缺陷类型

包括内部架空、骨料分散不均匀、混凝土强度不足、钢筋布置（间排距、保护层厚度）及配筋不符合设计要求等，通过对混凝土内部进行钻孔取芯、压水及钢筋探测等方法检查。

8.2内部缺陷处理程序

一般内部缺陷处理程序为：钻孔取芯→压水检查及无损检测→确定处理范围→补强灌浆→检查孔→罐后检测→现场验收。

8.3内部缺陷处理方法及施工工艺

（1）挖除后回填：对于强度不足部分，首先确定其部位和范围，然后将其挖除，再进行混凝土回填修复，回填混凝土可与原混凝土同强度等级或高一个强度等级。

（2）水泥灌浆：对于内部架空补强处理采用水泥灌浆，所有钻孔均作为灌浆孔。对于互不串通的孔采用单孔孔循环灌浆。穿通孔采用并联灌浆，串通区灌浆时采用由一侧向另一侧灌的顺序。

9导流隧洞混凝土裂缝处理

9.1裂缝处理原则

根据设计下发初期导流洞砼缺陷处理技术要求，具体见表9-1表中裂缝宽度按每条裂缝的最大宽度取值。

表9-1 初期导流洞裂缝处理表

9.2裂缝处理施工方法及工艺

9.2.1表面处理法

表面处理法：包括表面涂抹和表面贴补法。

（1）表面涂抹主要用于浆材难以灌入的细而浅的裂缝，深度未达到钢筋表面得发丝裂缝，不漏水的缝，不伸缩的裂缝以及不再活动的裂缝。处理措施是先清理冲洗干净封面后在裂缝的表面涂抹弹性涂膜防水材料，采用聚合物水泥或水泥基防渗涂料。聚合物水泥砂浆指标及水泥基渗透结晶防水材料指标见表9-2;9-3

表8-2聚合物水泥砂浆技术指标

表9-3泥基渗透结晶防水材料技术指标

（2）表面贴补(土工膜或其它防水片)法用于大面积漏水（蜂窝麻面等或不易确定具体漏水位置、边形缝）的防水堵漏。采用在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施。

9.2.2充填法

充填法：对较浅的表面裂缝（不需灌浆），需进行封缝处理，即沿缝刻深约5cm、宽约10cm的梯形槽，将槽面清洗干净并烘干后涂上环氧基液，然后回填水泥砂浆或环氧砂浆。见图9-1

图9-1 裂缝处理示意图

9.2.3灌浆法

（1）灌浆孔的布置

沿缝两侧布置d42mm 斜孔，孔距：对于δ≤0.4mm 的裂缝采用1.0m 孔距；对于δ＞0.4mm 的裂缝采用1.5m 孔距。各斜孔与缝面交于不同深度，也可采用

垂直的骑缝孔，骑缝孔的深度与缝深一致，缝深可通过检查孔确定。见图8-2。骑缝孔无法避开钢筋处，以不打断钢筋为宜。

图8-2 灌浆孔布置示意图

（2）压风检查

压风应在裂缝表面充填完成7 天后进行。风压为0.2MPa，压风从一端开始，逐孔进行。压风检查主要是检查灌浆孔间的通畅情况及裂缝口是否密封，有外漏的则需重新作封缝处理。

（3）缝面止浆（灌浆前已做充填法的可不做）

化学灌浆材料的渗透性能较好，造价高，为保证注浆质量，节省浆液，要求对缝面进行止浆。止浆方法是沿缝凿槽，洗刷干净后再嵌填改性砂浆（如上）或者速凝早强砂浆，并将表面压实抹光。

（4）试漏

目的检查止浆效果，以选择主注浆孔。注浆材料采用环氧树脂，则采用压气检测，压力大于灌浆压力，当发现止浆有缺陷时，应在灌浆前进行修补。

（5）灌浆材料

灌浆材料采用环氧树脂。因环氧树脂适用较干燥裂缝或经处理后已无渗水裂缝的补强，能灌0.3mm左右的细裂缝。环氧树脂粘度较高，在潮湿或水中粘合强度不高，应选在裂缝较干燥或经处理后裂缝已无渗水时施工。

①环氧树脂浆液的组成

环氧树脂灌浆：环氧树脂浆液是环氧树脂为主体，加入一定比例的固化剂，稀释剂，增韧剂等混合而成。硬化后，粘结力强，收缩性小，强度高，稳定性好，

在抗渗、抗冲、抗气蚀方面，亦有良好性能。环氧树脂因有毒性，故在配方浆液和施工中应注意防护。

主剂：环氧树脂是含有环氧基的线型高分子聚合物，目前广泛使用的是双酚A型环氧树脂，它是环氧氯丙烷与二酚基丙烷在苛性钠溶液中缩聚而成的。

固化剂：灌浆对固化剂的要求是粘度低并能在低温和潮湿状态下固化，固化剂的掺量须适宜，如固化不全，则强度降低。常用的固化剂有乙二胺、二乙烯三胺、多烯多胺等。

稀释剂：掺用稀释剂目的是降低环氧树脂浆液的粘度，增强其流动性。稀释剂有活性和非活性之分。非活性稀释剂仅起稀释作用，不参加化学反应，如丙酮、甲苯、乙醇等。活性稀释剂不仅起稀释作用，还参加化学反应，如690＃环氧丙烷苯基醚、501＃环氧丙烷苯丁基醚、662＃甘油环氧树脂、糠醛-丙酮等。

增韧剂：其作用是改善浆液固化后的脆性。常用的增韧剂有650＃聚酰胺树脂、651＃聚酰胺树脂、304＃聚酯树脂、邻苯二甲酸二丁脂等。

促进剂：其作用是缩短固化时间，常用是促进剂是苯酚。

②环氧树脂浆液的基本配方

环氧树脂浆液的配方根据现场试验得出，下表4.4-4仅为设计提供初配建议值，可作参考。

表4.4-4 环氧树脂浆液的基本配方（重量比）

（6）灌浆

①浆材与缝面粘结强度≥1.0MPa。

②灌浆压力：灌浆压力控制在0.2~0.4MPa。

③起灌顺序：从最下端开始向上逐孔进行，同一裂缝的灌浆应由深到浅进行。

④灌浆结束标准：吸浆量小于0.02L/5min，再继续灌注30min压力不下降即可结束灌浆。

（7）封孔

对于固化后强度达到或超过混凝土强度的灌浆材料，灌浆后孔内的固结物不必清除。

（8）灌浆注意事项

①加强对基岩面渗水的封堵

在缝面处理之前应切断渗水的来源，建议对裂缝周边砼与基岩的接触面先采用灌浆措施进行封堵，钻孔孔位如下图4.4-3所示，孔距1m，深入围岩1m，孔径不小于32mm，钻孔前应采用钢筋探测仪探测钢筋。钻孔后应立即用高压水流冲洗直至回水澄清10min 后结束，并测量、记录冲洗后钻孔孔深。钻孔冲洗完成后应作简易压水试验和孔内钩槽、压水试验。

图4.4-3 灌浆孔布置示意图

②调整灌浆孔孔深

由于导流洞衬砌结构较厚，考虑到浆液的扩散效果，必须向裂缝深部加打灌

浆深孔，深孔穿透裂缝缝面的位置不小于实际衬砌厚度的2/3，并根据灌浆材料的渗透半径对浅孔孔深及灌浆分序作相应调整。

③选择灌浆时机

为保证裂缝处理效果，其处理（灌浆）时机在低温季节末期进行；裂缝的修复一定要在其停止发育以后进行，以免修复部分被重新拉裂。

10隧洞混凝土止排水缺陷

止排水缺陷主要指：建筑物结构缝的接缝止水失效及建筑物排水孔失效。

混凝土止水缺陷处理可采用嵌填法、粘贴法、锚固法、灌浆法及补灌沥青等。非过流面结构缝接缝止水失效时，采用灌浆法修补。如失效严重，补做接缝止水，止水的补做宜采用嵌填法、粘贴法、锚固法进行施工。过流面结构缝接缝止水失效时，宜进行止水补做。

混凝土排水系统堵塞时应重新补钻排水孔，排水孔孔径与原排水孔相同。补钻排水孔伸入围岩的深度不小于50cm，排水孔中应填充反滤料。在排水孔钻孔过程中应严格控制施工工艺，不应对钻孔周围的混凝土造成损害。

11流隧洞混凝土其他缺陷

11.1流隧洞混凝土与围岩脱离

对检查发现衬砌与围岩脱离甚至架空部位，应采取回填灌浆；对于较大空腔部位应先用砼回填再进行回填灌浆，回填灌浆参数可参考顶拱部位回填灌浆。

对于不渗水的施工缝经监理工程师核准后可不作处理，对于渗水的施工缝采用环氧树脂材料进行灌浆。

对于不渗水的伸缩缝（沉降缝）可不作处理，对于渗水的伸缩缝（沉降缝）采用LW 水溶性聚氨酯灌浆材料进行灌浆。其主要性能指标详见表10-1。

表11-1LW水溶性聚氨酯灌浆材料主要性能指标

12 结束语

导流洞为过水隧洞，要求混凝土表面平整、光滑、无缺陷。为保证导流洞工

程安全投入运行，必须保证混凝土表面平整、光滑、无缺陷。缺陷处理完成后，

报监理工程师进行质量检查及验收，验收合格后，方可投入使用。

缺陷处理施工过程中的每个环节进行严格的自检工作，发现施工中质量问题

应及时上报监理工程师，并按监理工程师的指示及时处理。

混凝土表面缺陷处理质量检查一般采取目测、锤击等方法。修补后的混凝土

表面平整度应达到本技术要求及原设计文件规定的平整度标准，与老混凝土结构

应连接紧密，锤击声音清脆，无气泡、孔洞。

采用填充法、粘贴法进行修补的部位，应用取芯机进行随机钻孔取样、压水

及芯样力学性能检测。混凝土机口和仓面取样的混凝土强度均应满足设计要求修

补后按监理工程师指示进行检测。

修补后的裂缝表面应干燥、无渗出物，内部浆液结石充填、胶结、扩散良好，

缝面粘结强度应达到设计要求。芯样劈拉试验，平均抗拉强度不应小于1.5Mpa。

压水试验，0.5Mpa压力或设计文件规定的压力下，平均透水率应小于0.1Lu。

采用钻孔注浆法或取芯检查法进行灌浆质量检查时，应向孔内注入水灰比为

2：1的浆液，在设计文件规定或监理工程师指定的压力下，初始10min内注入

量不超过10L。所有检查孔检查完毕后，应采用与钻孔周围原材料一致的材料将

孔封填密实，并将孔口压抹平整。

导流隧洞混凝土缺陷是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它不但会影响构件的耐久性、疲劳强度，还会使导流隧洞混凝土结构产生不利的影响，只有对其进行认真研究、区别对待，采用合理的方法进行处理，并在施工中采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展，保证建筑物和构件安全、稳定的工作。具体施工中要靠我们多观察、多比较，出现问题后多分析、多总结，结合多种预防处理措施，导流隧洞混凝土的缺陷是

完全可以避免的。

参考文献：

（1）两河口水电站初期导流洞工程招投标文件；

（2）两河口水电站初期导流洞工程施工组织设计；

（3）水工混凝土施工规范 DL/T 5144－2001；

（4）两河口水电站初期导流洞砼缺陷处理技术要求。

作者简介：

1、陈怀均，1962，男，湖北宜昌，本科，国家注册安全工程师，中国葛洲坝集团二公司四川省甘孜州雅江县葛洲坝集团二公司两河口项目部质保部部长，长期从事公路和大中型地下水电站建设质量安全管理。

联系电话号码：187********，QQ：865424439

2、陈科全，1988，男，湖北宜昌，本科，技术员，中国葛洲坝集团一公司

柬埔寨达岱河水电站项目部试验室，主要从事水利水电工程混凝土和土石方试验及施工技术