耿達(dá)水電站引水隧洞管橋段震損修復(fù)

樊菊平，陳子海，劉超

(中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，四川成都 610072)

1 概述

耿達(dá)水電站位于四川省汶川縣映秀鎮(zhèn)的岷江上游右岸支流漁子溪上，是漁子溪河流上第二個(gè)梯級(jí)電站。電站為閘壩長(zhǎng)引水式開(kāi)發(fā)，裝機(jī)容量160 MW，具日調(diào)節(jié)能力。電站始建于1982年3月，1988年6月建成發(fā)電。

耿達(dá)水電站引水隧洞總長(zhǎng)度為7604.793 m，隧洞沿線穿越大陰溝，過(guò)溝段采用管橋布置。大陰溝管橋段全長(zhǎng)42 m，管橋內(nèi)徑5 m，內(nèi)水壓力為0.54 MPa。管橋結(jié)構(gòu)內(nèi)層采用鋼板襯砌，鋼板厚10 mm，外包0.8 m 厚(其中底部厚1 m)鋼筋混凝土。內(nèi)層鋼板承受內(nèi)水壓力，外包鋼筋混凝土承受自重、水重和其他荷載。為使管橋適應(yīng)變形，在其兩端設(shè)伸縮縫，伸縮縫采用三氈四油隔開(kāi)，兩道止水銅片止水。由于隧洞過(guò)溝處兩岸山體比較單薄，為防止?jié)B水，在靠近岸邊隧洞段采用鋼板襯護(hù)加強(qiáng)，鋼襯長(zhǎng)度為:上游側(cè)22 m，下游側(cè)28 m。鋼管外設(shè)16 mm×140 mm 加勁環(huán)加強(qiáng)，加勁環(huán)間距2 m。

管橋段布置情況見(jiàn)圖1。

圖1 管橋段布置圖(單位m)

2 管橋段震損情況及原因分析

“5.12”汶川大地震后的現(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn):

(1)管橋段上、下游有兩處滲水，管橋上游側(cè)底板下部支座平臺(tái)有股狀涌水現(xiàn)象，管橋下游支墩處外包混凝土周圈出現(xiàn)裂縫，沿縫涌水。

管橋段外觀見(jiàn)圖2，下游支墩涌水見(jiàn)圖3。

圖2 管橋段外觀圖

圖3 下游支墩涌水圖

(2)管橋段外包混凝土表面有多處裂縫。

(3)管橋段上、下游兩岸邊坡巖體大面積濕潤(rùn)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)滲水情況并結(jié)合管橋結(jié)構(gòu)分析，管橋段上下游的兩處明顯涌水主要為管橋段上下游鋼襯間伸縮縫涌水。伸縮縫在地震作用下產(chǎn)生了較大變形，縫內(nèi)填充物及止水銅片被破壞，在內(nèi)水作用下出現(xiàn)涌水現(xiàn)象。

管橋段外包混凝土自電站運(yùn)行以來(lái)常年暴露于大氣中，長(zhǎng)期的風(fēng)化、雨水侵蝕致使混凝土表面多處產(chǎn)生裂縫。

管橋上、下游兩岸邊坡的巖體濕潤(rùn)主要為管橋段鋼板襯砌與隧洞混凝土襯砌連接部位滲水。

3 管橋段滲水處理方案

(1)管橋段伸縮縫滲水的處理。

管橋段伸縮縫滲水是本次修復(fù)處理的重點(diǎn)和難點(diǎn)，伸縮縫的處理不僅要達(dá)到防止內(nèi)水外滲，還要滿足伸縮變形的要求。若采用常規(guī)設(shè)置波紋管的處理方案，工程處理難度及投資較大，工期長(zhǎng)。考慮到管橋整體基本未受破壞，經(jīng)復(fù)核結(jié)構(gòu)整體滿足防震、抗震要求，故結(jié)合業(yè)主工期要求，確定僅對(duì)受損的伸縮縫進(jìn)行修復(fù)處理。

首先對(duì)伸縮縫內(nèi)的填塞物進(jìn)行置換，填塞泡沫棒，在泡沫棒表面涂刷SM 遇水膨脹膠并灌入HA Flex LV 彈性聚氨酯漿液;對(duì)伸縮縫表面采用可承受變形和內(nèi)壓的Colflex HN 卷材進(jìn)行封閉。

具體處理方案如下:

①開(kāi)槽清理。

對(duì)伸縮縫進(jìn)行開(kāi)槽處理，開(kāi)槽至原安裝的內(nèi)層第一道止水銅片位置，除去縫內(nèi)填充物，將伸縮縫兩側(cè)鋼襯內(nèi)壁各打磨10 cm 寬。

②縫內(nèi)處理。

在開(kāi)槽后的伸縮縫內(nèi)填塞泡沫棒，埋設(shè)固定注漿管至縫面;在泡沫棒表面涂抹SM 遇水膨脹膠，厚1～2 cm。SM 遇水膨脹膠材料本身具有柔性，遇水膨脹倍率可達(dá)原始體積的350%，從而起到防水作用;待SM 遇水膨脹膠固化后，用修補(bǔ)砂漿(厚1～2 cm)進(jìn)行封縫處理。

在修補(bǔ)砂漿固化后，通過(guò)注漿管注入HA Flex LV 彈性聚氨酯漿液，漿液在壓力作用下會(huì)自行串漿填滿縫隙并對(duì)混凝土內(nèi)部裂縫自動(dòng)修補(bǔ)。HA Flex LV 聚氨酯漿液遇水膨脹，快速固化形成憎水、有韌性和彈性的閉孔聚氨酯泡沫，達(dá)到封縫和堵漏作用。

③縫面處理。

在縫兩側(cè)各10 cm 范圍內(nèi)涂抹一層SDW 環(huán)氧膠泥，粘貼一層寬度為20 cm 的Colflex HN 卷材。Colflex HN 是一種即用型的卷材，為專門針對(duì)滲漏變形縫的密封材料，用于有較大膨脹性、伸縮性的部位，拉伸延長(zhǎng)率橫向達(dá)360%，縱向達(dá)440%，可滿足伸縮縫的變形要求;將其粘貼在迎水面，可承擔(dān)1.5 MPa 水壓。SDW 環(huán)氧膠泥與鋼板的粘結(jié)力達(dá)11 N/mm2，與Colfex HN 結(jié)合使用，能夠形成高質(zhì)量、高性能的接縫密封系統(tǒng)，耐摩擦、耐撞擊，能夠抵抗水流沖刷的破壞。

為避免卷材受到水流反復(fù)沖刷，提高結(jié)構(gòu)的安全可靠性，在Colflex HN 卷材表面依次粘貼了兩層碳纖維布，完全包裹Colflex HN 卷材。碳纖維布寬80 cm，采用二布三粘，表面涂刷2～3次環(huán)氧漿液，以此形成0.1～0.2 mm 厚的增強(qiáng)保護(hù)層。伸縮縫處理情況見(jiàn)圖4。

(2)管橋段外包混凝土裂縫的處理。

圖4 伸縮縫處理示意圖

為避免管橋段外包混凝土表面裂縫進(jìn)一步開(kāi)展，進(jìn)而造成鋼筋銹蝕，影響管橋段安全，對(duì)其表面裂紋進(jìn)行封閉處理是十分必要的。

采用化學(xué)灌漿方式對(duì)混凝土表面裂紋進(jìn)行了加固補(bǔ)強(qiáng)處理，灌漿材料為DP40環(huán)氧樹(shù)脂漿料。DP40環(huán)氧樹(shù)脂漿料具有超低粘稠度，能夠深入地滲透到干、濕混凝土裂縫或細(xì)縫內(nèi)部，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性粘接，粘接強(qiáng)度超過(guò)混凝土自身強(qiáng)度，達(dá)到完全封縫的目的，且其耐酸、堿等化學(xué)物。待化學(xué)灌漿固結(jié)后，用砂漿對(duì)處理部位外圍進(jìn)行抹面處理。

(3)管橋上、下游與鋼襯相連的隧洞混凝土襯砌段的處理。

為減少與管橋連接的隧洞段內(nèi)水外滲，保障管橋兩岸邊坡穩(wěn)定，對(duì)與管橋連接的引水隧洞混凝土襯砌段進(jìn)行固結(jié)灌漿并在襯砌內(nèi)壁涂刷防水涂料，具體方案如下:

①對(duì)管橋上下游25 m 范圍內(nèi)的隧洞混凝土襯砌段進(jìn)行固結(jié)灌漿，孔深3 m，每排8孔，排距2.5 m。

②固結(jié)灌漿達(dá)到齡期后，在管橋上下游25 m范圍內(nèi)的隧洞混凝土襯砌內(nèi)表面涂刷水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料，該涂料與水作用后，材料中的活性化學(xué)物質(zhì)通過(guò)載體水向混凝土內(nèi)部滲透，形成不溶于水的結(jié)晶體，堵塞毛細(xì)孔道，從而使混凝土致密，達(dá)到防水的目的。

③待防水涂料固化后，對(duì)鋼襯與混凝土襯砌連接處，鋼板段寬度1 m、混凝土襯砌段寬度2 m范圍內(nèi)壁表面粘貼兩層碳纖維布，以減少鋼襯與混凝土襯砌連接處的內(nèi)水外滲。

4 結(jié)語(yǔ)

管橋段修復(fù)處理于2011年5月29日開(kāi)始施工，2011年6月30日處理完成并充水發(fā)電。管橋段及兩岸邊坡未發(fā)現(xiàn)有滲漏水現(xiàn)象，電站運(yùn)行正常。

管橋段的震損修復(fù)方案施工方便、工期短、投資省，滿足了施工進(jìn)度和工程安全運(yùn)行的要求。