馮家山水庫泄洪洞出口底板氣蝕破壞處理技術方案

魏紅俠

（寶雞市馮家山水庫管理局 陜西 寶雞 721300）

馮家山水庫泄洪洞位于大壩右岸，為深孔塔式有壓隧洞，主要起泄洪排沙減淤的作用。泄洪洞包括進水塔、壓力隧洞段、出口閘室和挑流鼻坎段，全長445.833 m，最大流量575 m3/s，最大流速34 m/s，于1975年10月投入使用。出口閘室及挑流鼻坎長度22 m，包括閘室底板、側墻、鼻砍和弧形閘門支撐混凝土梁等，為鋼筋混凝土整體式結構。泄洪洞是馮家山水庫泄洪排沙和放空水庫的主要設施，在水庫運行中發揮著重要作用，但經過三十多年的運行，該洞出口發生嚴重的氣蝕破壞，影響工程正常運行，亟須處理。

1 氣蝕破壞情況

2011年汛后檢查中發現，泄洪洞出口底板發生氣蝕破壞，破壞部位主要位于底板右側。氣蝕長度最長達9.3 m，最大寬度1.6 m，最大深度0.55 m，右側側墻底部也發生不同程度的淘刷破壞，最大高度0.7 m，深度0.2 m，最大深度0.2 m。洞身經檢查無明顯裂縫和滲漏，運行正常。

經分析，主要是該泄洪洞運行時間較長，而且在泄洪過程中小流量長期運行，高流速水流產生負壓爆破，形成氣蝕破壞，若不及時進行處理，將危及整個泄洪洞的運行。

2 處理方案的確定

該泄洪洞出口氣蝕破壞以前也有發生，均采用鋼砂混凝土修補，利用環氧砂漿補面，但經多次運行，新舊混凝土結合強度不夠，在同一部位屢次發生同樣的破壞。在多方論證，深入調研的基礎上，本次改造采用在原混凝土內栽植錨筋，然后用鋼板襯砌，環氧砂漿封口的方案。

2.1 底板處理

首先，對氣蝕破損部位的混凝土進行鑿除、清基，在新鮮的混凝土表面按50 c m×50 c m梅花形布置Φ22螺紋錨桿（為避免與原鋼筋交叉，可根據現場情況局部進行調整），錨桿一端過絲，在錨孔內灌注M 20砂漿錨固，并根據錨桿位置，在分塊襯砌鋼板上預留錨桿孔；其次，澆筑C 40混凝土填充氣蝕破壞部位，澆筑時表層預留10 c m，用做二次澆筑；第三，待混凝土初凝后，澆筑二次混凝土，鋪設鋼板，利用平板振搗器振搗及錨頭調整鋼板鋪設高程。二次混凝土初凝后，將鋼板與鋼板、鋼板與錨筋焊接，并割除錨頭，磨平。最后，用環氧砂漿對鋼板與原混凝土接縫進行鎖口處理。

2.2 側墻處理

首先，對氣蝕破損部位的混凝土進行鑿除，拆除原鋼板；其次，在干燥的混凝土表面布置Φ22螺紋錨桿，錨桿一端過絲（為避免與原鋼筋交叉，可根據現場情況局部進行調整），在錨孔內灌注M 20砂漿錨固；第三，安裝鋼板，將鋼板與鋼板、鋼板與錨桿焊接；第四，澆筑C 40混凝土，初凝后，割除錨頭并磨平；最后，對鋼板與原混凝土接縫用環氧砂漿鎖口處理。最終使得鋼板、底板和側墻成為一個平滑整體。

2.3 底板局部處理

對于該洞子底板局部處理，將其表層清理干凈，烘干后，用環氧砂漿補齊找平。

3 主要技術要點

3.1 圍堰

因泄洪洞洞身滲流，必須修建圍堰將滲漏水流封堵，導出底板以外，滿足施工需要，圍堰封堵采用內、外堰兩道封堵，設置于閘門內側。內堰用塑料編織袋裝堆砌，外堰磚砌，里外混凝土漿收面。圍堰均為1.0 m高，長5 m。雙重圍堰將洞內水封堵后，利用管道將堰內積水抽排至河道。

3.2 側墻及底板滲漏點封堵

因泄洪洞出口右側系山體，存在滲流，破壞側墻和底板部位有明水滲出，不利于混凝土澆筑和環氧砂漿施工，必須采用防水膠粉、堵漏靈封堵底板底部滲漏點及側墻施工縫滲水點，將水封堵住后，使滲水由鋼管導出。待側墻及底板混凝土澆筑完畢后，用木塞堵住管口，然后用鋼筋焊接封堵管口。

3.3 鋼筋制安、鋼板鋪設

按原底板鋼筋網布設間距，采用焊接工藝，補齊鋼筋網與錨桿連接成整體。

先用C 40碎石混凝土澆筑填充氣蝕破壞部位，初凝后，澆筑二次混凝土，鋪設厚度15 m m鋼板襯砌，保證鋼板與原混凝土高程平齊，鋼板與原混凝土接茬部位用環氧砂漿填充鎖口。側墻用鋼板封堵，澆筑C 40碎石混凝土，接縫用環氧砂漿填充鎖口。底板其余部位經表層清理后，用環氧砂漿找平。

3.4 局部破損處理

泄洪洞出口底板左側平直段局部破損部位，對表層進行鑿毛烘干，然后采用環氧砂漿處理，要求表面光滑平整。

3.5 配合比的選擇

3.5.1 C 40碎石混凝土重量配合比

水泥∶中砂∶碎石∶水∶外加劑比例為 1∶1.54∶2.92∶0.37∶0.01（1 m3混凝土中材料含量分別為：水泥420 k g，砂子645 k g，碎石 1225 k g，水 155 k g，外加劑 4.2 k g），其中碎石粒徑5 m m～31.5 m m，砂率控制率為34%，混凝土坍落度控制為35 m m～50 m m。

3.5.2 M20砂漿重量配合比

水泥∶砂子∶水=1∶4.03∶0.89（1 m3砂漿中材料含量分別為：水泥360 k g，砂子1450 k g，水 320 k g）。

3.5.3 環氧砂漿重量配合比（單位：g）

環氧樹脂∶聚酰胺∶丙酮∶水泥∶砂=1000∶500∶100∶1000∶1500。

3.5.4 環氧基液配合比（單位：g）

環氧樹脂∶乙二胺∶二丁酯∶丙酮=100∶6∶15∶20。

3.5.5 環氧砂漿施工技術要求

環氧砂漿配置工藝過程：先將環氧樹脂放入容器，加熱至60℃，然后加入一定比例的丙酮（稀釋劑），再加入一定比例的乙二胺（固化劑），充分攪拌，再將預熱至30℃的填充料（水泥和砂）加入攪勻，配置好的環氧砂漿應在40 m i n內用完（每次配置不超過2 k g）。

環氧基液配置過程：先將環氧樹脂放入容器，加熱至60℃，加入二丁酯和丙酮拌勻，再加入乙二胺拌勻即可。

環氧砂漿施工工藝：首先對處理好的混凝土表面進行噴燈烘干，然后用毛刷均勻地涂抹一層底層基液（涂抹厚度不能超過1 m m），盡可能做到均勻，不流淌、不漏刷。待基液初凝（表面不流動，手觸拉絲，大約40分鐘）時，用抹刀涂抹環氧砂漿，涂抹時要邊抹平邊壓光。用量控制:環氧砂漿為2000 k g/m3，底層基液為0.5 k g/m2。

環氧砂漿涂抹完畢后，要進行隔離養護3 d～7 d，嚴禁環氧砂漿表面被水浸濕、踐踏和撞擊。養護環境低于15℃時，應該采取加熱保溫養護。

4 施工過程注意事項

馮家山水庫泄洪洞改造施工過程中，除以上涉及的圍堰、側墻及底版滲漏點的封堵、鋼筋的制安、鋪設以及混凝土比例的選擇都應該嚴格按照施工程序進行外，對于原混凝土面的鑿除、鋼筋除銹、混凝土所用材料的選擇以及混凝土試樣的測試都應嚴格按照工程施工操作規程進行，以保證該工程的質量。

5 處理效果

該工程用鋼板襯砌代替了鋼砂等高強度混凝土簡單修補的傳統工藝，施工簡捷可靠，減少了鑿除難度，縮短了工期，提高了效率。襯砌鋼板在錨桿的錨固力和環氧砂漿的黏結力作用下，能與原混凝土共同變形，共同受力，增強了整體性和避免抗氣蝕破壞的強度，具有抗沖磨、抗氣蝕性能強，施工簡捷快速，使用壽命長等諸多優點。

6 結論

馮家山水庫泄洪洞出口底板氣蝕破壞處理技術方案經過連續八個月的試運行，監測表明管道底部鋼板黏結牢靠，表面光滑，無任何異常現象，達到了預期的加固效果，可以在同類工程中應用。陜西水利