潘家口電廠下池大壩混凝土缺陷大修施工技術(shù)

李玉春 劉 梅 劉永川 翟祝賀 喬一龍

1河南建筑材料研究設(shè)計院有限責任公司（450002） 2蓬萊市建設(shè)工程事務(wù)服務(wù)中心（265600）

0 前言

潘家口水利樞紐位于河北省遷西縣境內(nèi)灤河上游，樞紐由兩部分組成，分二期建設(shè)。根據(jù)潘家口電廠下池大壩首次定檢意見，2000年對壩體混凝土剝蝕凍融、裂縫等缺陷進行了全面處理，包括泄洪閘閘墩凍融剝蝕面和溢流面沖蝕等，主要采取鑿舊補新的方法，即鑿除破損的混凝土表面，回填更高性能指標（C30W6F200）的丙乳砂漿或膨脹混凝土。經(jīng)過16年的運行，目前潘家口電廠下池大壩上游迎水面混凝土存在大面積凍融剝蝕、裂縫、局部破損、蜂窩、麻面等缺陷，個別剝蝕嚴重部位發(fā)現(xiàn)有鋼筋外露。泄洪閘閘墩存在不同程度的凍融剝蝕，其中泄洪閘弧形閘門后過流面混凝土剝蝕較普遍，部分閘孔剝蝕較嚴重。

1 混凝土凍融剝蝕破損修補

混凝土凍融剝蝕破損修補施工工藝：凍融剝蝕破損混凝土切邊鑿除及基面清洗處理→涂刷水泥凈漿→高強水泥砂漿的拌制和取樣→分層涂抹高強水泥砂漿→養(yǎng)護。

1.1 凍融剝蝕破損混凝土切邊鑿除及基面清洗處理

潘家口電廠下池大壩上游壩面、泄洪閘壩段下游閘墩與底板混凝土凍融損壞部位采用高強水泥砂漿處理。首先采用電動切割機把不密實部位的混凝土邊沿切割，再用風鎬鑿除掉松散混凝土，直至密實混凝土部位，不同的凍融剝蝕深度采取不同的處理方式：①當凍融剝蝕深度小于0.5 cm時不鑿除；②當凍融剝蝕深度在0.5～5 cm范圍時鑿除深度不小于1 cm；當凍融剝蝕深度大于5 cm時鑿除深度不小于10 cm。

應(yīng)保證切除邊線大于破損部位邊線3 cm，切割出的混凝土邊線應(yīng)盡量規(guī)則。接觸基面必須清除損壞沖蝕混凝土，并對整個混凝土基面進行打磨清洗，表面待自然風干后再進行后續(xù)施工。

1.2 涂刷水泥凈漿

混凝土基面自然風干后，在其表面均勻涂刷一道水泥凈漿。水泥凈漿要求采用42.5硅酸鹽水泥和潔凈自來水按照1∶3的比例混合而成。水泥凈漿涂刷得盡可能薄而均勻、不露底、不流淌，還要在施工分塊搭接位置向外多涂刷3 cm水泥凈漿。水泥凈漿拌制應(yīng)現(xiàn)拌現(xiàn)用。施工時基面混凝土保持干燥狀態(tài)，若無法形成干燥條件，應(yīng)選用親水性界面劑。

1.3 高強水泥砂漿的拌制和取樣

高強水泥砂漿是通過向水泥砂漿摻加纖維和外加劑改性而制成的一類有機無機復合材料，按照高強水泥砂漿∶水=1∶0.154的比例拌和而成，水膠比應(yīng)小于0.40。高強水泥砂漿應(yīng)現(xiàn)拌現(xiàn)用，作業(yè)時間不得超過2 h，使用過程中出現(xiàn)發(fā)硬、凝膠等現(xiàn)象時，應(yīng)廢棄重新拌制。

高強水泥砂漿的現(xiàn)場取樣依據(jù)是《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》（JGJ/T 70—2009）和《砌體工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB 50203—2002）。在高強水泥砂漿攪拌機出料口隨機取樣制作砂漿試塊，同盤砂漿只需制作一組 （一組為3個70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm立方體試件）標準養(yǎng)護試塊。施工面積500 m2取一組試塊，每增加500 m2面積應(yīng)增做1組試塊。小于500 m2面積按500 m2計算。現(xiàn)場取樣量應(yīng)滿足高強水泥砂漿質(zhì)量檢驗項目所需用量的1.5倍，且不宜少于0.01 m3。試塊制作后應(yīng)放在20℃±5℃溫度環(huán)境下停置一晝夜（24 h±2 h）。當氣溫較低時，可適當延長時間，但不能超過兩晝夜，然后對試塊進行編號并拆模。試塊拆模后，應(yīng)在標準養(yǎng)護條件下繼續(xù)養(yǎng)護至28 d，然后進行試驗。高強水泥砂漿材料性能指標應(yīng)滿足M30F300標準。

1.4 分層涂抹高強水泥砂漿

第1層砂漿涂抹厚度不宜超過1.5 cm，高強水泥砂漿厚度宜小于3 cm，寬度不得大于30 cm。若修補面積過大，可分次修補。第2層砂漿開始應(yīng)間隔分層施工，第1層砂漿初凝前必須涂抹第2層砂漿，立面涂抹還需要加工木質(zhì)模板進行固定。第1層砂漿初凝后，再涂刷1遍水泥凈漿，才能繼續(xù)涂抹第2遍砂漿。如果修補面為立面時，要特別注意上部砂漿與混凝土面的結(jié)合質(zhì)量，防止脫空或下墜凸出。施工中，如發(fā)現(xiàn)脫空必須徹底切割鑿除重新修補，下墜凸出部位必須打磨平整，直至合格。

當混凝土凍融剝蝕深度大于5 cm時鑿除深度不小于10 cm，將基面外漏鋼筋用電動鋼絲輪充分打磨干凈，涂刷上水泥凈漿，在鑿除部位采用電鉆打孔，打孔深度為25 cm，用直徑φ18長度30 cm鉆頭。然后采用φ16螺紋鋼筋梅花型植入并用堵漏劑錨固。φ16螺紋鋼筋間距50 cm，采用懸空架立直徑φ12雙向圓鋼網(wǎng)，圓鋼網(wǎng)橫縱間距15 cm，采用焊接方式與錨筋固定。圓鋼網(wǎng)頂部預(yù)留2 cm C30混凝土保護層厚度，混凝土抗凍標號為F300，澆筑厚度至大壩迎水面平齊。

1.5 養(yǎng)護

高強水泥砂漿涂抹和C30混凝土澆筑完畢后，需進行塑料薄膜加水養(yǎng)護，養(yǎng)護期一般為7～14 d。同時在塑料薄膜上面再用毛氈或土工布覆蓋在已完成的工作面上，自然溫度養(yǎng)護，養(yǎng)護期間要防止人踏、車壓、硬物撞擊。養(yǎng)護期內(nèi)施工面應(yīng)避免陽光暴曬，表面24 h加水濕養(yǎng)。

2 伸縮縫剝蝕破損修補

2.1 伸縮縫剝蝕破損修補施工工藝流程

伸縮縫剝蝕破損切縫鑿除成矩形槽及基面清洗處理→矩形槽內(nèi)及縫面清理→槽內(nèi)充填3 cm厚聚硫密封膠→埋設(shè)錨固鋼筋→槽內(nèi)回填3 cm厚高強水泥砂漿→縫面手刮SK單組分聚脲涂層（包含增設(shè)胎基布）→養(yǎng)護。

2.2 伸縮縫剝蝕破損修補施工工藝

普查潘家口電廠下池大壩伸縮縫剝蝕破損情況，同時進行描述和標識要處理的伸縮縫，沿剝蝕和破損的混凝土伸縮縫兩側(cè)切矩形槽及矩形槽內(nèi)基面清理。

首先沿裂縫兩側(cè)切割出寬20 cm深6 cm的矩形槽，然后將原有縫間填充物和破損混凝土進行清除，不得破壞原伸縮縫內(nèi)的止水帶。再將槽內(nèi)混凝土基面的污染物、薄弱層、松散顆粒清除干凈，直至混凝土表面外露新鮮、密實的骨料雜物。最后利用高壓風清除表面砂粒、粉塵，對局部潮濕的基面進行干燥處理。

槽內(nèi)充填3 cm厚聚硫密封膠。矩形槽內(nèi)混凝土基面清理完成后，在干燥槽表面用聚硫密封膠充填3 cm厚。先用毛刷在變形縫兩側(cè)均勻地刷涂層底涂料，30 min后用刮刀或槍嘴向涂膠面上涂3～5 mm的密封膠，并反復擠壓，使密封膠與被黏結(jié)界面更好地浸潤，然后用帶弧度的專用整形工具進行刮壓整形。整形后的縫面呈月牙形，固化后的膠體表面應(yīng)光滑平整無氣泡，膠體內(nèi)部應(yīng)保持密實無斷頭，黏結(jié)牢固，無脫膠開膠斷裂、滲水現(xiàn)象。

如若一條伸縮縫不能一次性注膠完畢，則第二次注膠采用以下兩種方法：濕式連接和干式連接。

兩次涂膠施工時間間隔不超過8 h，一般采用濕式連接。濕式連接對膠體接頭無特殊要求，可連續(xù)涂膠施工。

兩次涂膠施工時間間隔可能超過8 h，要采用干式連接方法。干式連接膠體接頭處理方法：①前次涂膠結(jié)束時應(yīng)留下斜型毛面搭接面；②再次涂膠時先用手或刮刀在原膠體接頭斜面上涂膠一層，然后再進行本次涂膠施工。

采用φ12螺紋鋼筋梅花型植入，并用堵漏劑錨固。φ12螺紋鋼筋間距20 cm。采用φ14的鉆頭鉆孔，錨固鋼筋植入深度3 cm，露出長度2 cm。然后用3 cm厚高強水泥砂漿填縫。涂抹高強水泥砂漿之前涂刷一遍水泥漿液，分層填充，每層不超過1.5 cm，填充涂抹壓實收光完成后鋪蓋農(nóng)膜養(yǎng)護3 d，其表面應(yīng)與原混凝土面齊平。

伸縮縫表面封閉處理：將高強水泥砂漿表面附著的雜質(zhì)輕打磨處理后，用高壓風將浮灰掃凈，沿縫兩側(cè)各5 cm寬覆蓋一層胎基布，之后在其表面沿縫兩側(cè)各10 cm寬涂刮3.0 mm厚SK手刮單組分聚脲柔性防護涂料封閉縫面，涂刮范圍向伸縮縫兩端延伸15 cm。

3 混凝土裂縫處理

3.1 化學灌漿材料

從前處理過的裂縫灌漿后再次損壞情況來看，灌漿材料膨脹率太大，這說明混凝土面板澆筑質(zhì)量差，內(nèi)部不密實，導致聚氨酯灌漿材料充滿面板混凝土內(nèi)部，聚氨酯遇水后膨脹，將表層混凝土拱起剝蝕破壞。化學灌漿的目的：①充填裂縫及伸縮縫，防止裂縫及伸縮縫滲水；②對裂縫進行補強加固。根據(jù)不同的部位及裂縫性質(zhì)選擇如下兩種化學灌漿材料。

環(huán)氧類化學灌漿材料具有較高黏結(jié)強度及防滲特性，這種材料黏度低，可灌性好，可滲入0.2 mm混凝土裂縫內(nèi)，與國內(nèi)外的同類材料相比，其早期發(fā)熱量低、無毒性、施工操作方便，是較理想的混凝土補強加固材料，主要用于干縫。漿液的配制要以重量比進行準確計量，漿液必須攪拌均勻。其性能指標見表1。

表1 SK-E環(huán)氧灌漿材料性能

高強度聚氨酯灌漿材料膨脹率較小，但有一定強度，是一種在防水工程中普遍使用的灌漿材料，有遇水固結(jié)及膨脹的特性，有較好的止水效果，尤其適用于變形縫的漏水處理。該材料可灌性好，當聚氨酯被灌入含水的混凝土裂縫時，迅速與水反應(yīng)，形成不溶于水和不透水的凝膠體，同時產(chǎn)生二氧化碳氣體，這樣邊凝固邊膨脹，形成二次滲透擴散現(xiàn)象（灌漿壓力形成一次滲透擴散），從而達到堵水止漏的效果，主要用于潮濕縫或伸縮縫，其性能指標見表2。

表2 高強聚氨酯灌漿材料性能指標

3.2 混凝土裂縫化學灌漿施工工藝

混凝土裂縫化學灌漿工作流程：普查混凝土裂縫→混凝土裂縫描述及標識→沿混凝土裂縫兩側(cè)切矩型槽→埋設(shè)灌漿嘴→化學灌漿→封孔→填充高強水泥砂漿→SK單組分聚脲封閉裂縫表面。

技術(shù)要點及難點基本上同伸縮縫的施工方案。其不同點主要在于化學灌漿施工工藝。

3.2.1 滲水裂縫環(huán)氧灌漿施工工藝流程

施工準備→縫內(nèi)清理→鉆孔→安裝灌漿嘴→灌漿→灌后檢查→封孔→質(zhì)量檢查與驗收。

3.2.1.1 施工準備

滲水裂縫處理前需準備灌漿材料和設(shè)備：電動角磨機、電錘、電動空壓機、高壓灌漿機、環(huán)氧灌漿材料等。

3.2.1.2 縫內(nèi)清理及封縫處理

從橫縫一端朝另一端沿統(tǒng)一方向連續(xù)使用高壓風清理縫內(nèi)灰塵、顆粒，確保橫縫內(nèi)清凈、無污物。同時對裂縫處理范圍內(nèi)的混凝土表面進行打磨處理，混凝土表面達到清潔、堅固、平整與干燥。采用電動磨光機和電鎬延縫兩側(cè)各5 cm寬切鑿3 cm深的槽，電動鋼絲輪打磨完成后，回填高強水泥砂漿。

3.2.1.3 鉆孔

鉆孔之前需要有專人布孔，對孔位進行標注。布孔孔距太疏會使得孔間進漿輻射半徑不能重疊，太密會造成對混凝土的傷害。化學灌漿孔距一般為20 cm，采取沿縫兩側(cè)穿插造孔的方式進行。孔徑為14 mm。鉆孔深度為35 cm。孔向與水平面成50°夾角，一定要穿過裂縫，孔中心距離裂縫一般為25 cm。

3.2.1.4 埋設(shè)灌漿嘴

清除孔內(nèi)粉末及碎屑后，灌漿嘴使用自閉式灌漿嘴，外露長度為4～5 cm，并在其頂端安裝逆止閥。

3.2.1.5 灌漿及結(jié)束條件

自縫一端向另一端逐一進行灌漿。單孔灌漿壓力控制在0.3～0.4 MPa。結(jié)束條件為在最大設(shè)計壓力下，注入率不大于0.05 L/min時繼續(xù)灌注20 min，可結(jié)束灌漿。灌漿使用進口高壓脈動灌漿泵，以防止灌漿過程中混凝土崩裂等損壞混凝土現(xiàn)象。

3.3 化學灌漿的施工難點及質(zhì)量控制

3.3.1 化學灌漿施工難點

施工中裂縫可能會出現(xiàn)補鉆及補灌的現(xiàn)象，對明顯與其他孔相比進漿量少的孔段，需要重新鉆孔補灌，并檢查鉆孔是否穿過滲水裂縫。若無明顯進漿，則可停止灌漿。

化學灌漿結(jié)束后，應(yīng)封灌漿孔及用單組分聚脲封閉裂縫的工藝，進行灌漿孔封堵時采用聚合物水泥砂漿封孔，以保證灌漿孔部位強度。之后在其表面打磨清理完成后，沿縫兩側(cè)各10 cm寬涂刮3.0 mm厚SK手刮單組分聚脲柔性防護涂料封閉縫面，涂刮范圍向伸縮縫兩端延伸15 cm。

3.3.2 化學灌漿質(zhì)量控制

化學灌漿質(zhì)量控制主要在于孔的質(zhì)量控制，其包括孔位及密實度的控制。

3.3.2.1 孔位

孔位質(zhì)量控制包括孔的位置及數(shù)量控制。

鉆孔若遇到鋼筋時需另換孔的位置，盡量避開蜂窩面、若遇到蜂窩需及時清渣并放慢鉆進速度，防止破壞混凝土表面。

檢查孔宜在以下部位：貫穿性裂縫、深層裂縫和對結(jié)構(gòu)整體性影響較大的裂縫，每條縫至少布置一個檢查孔；其他裂縫每100 m布置不少于3個檢查孔，當處理總長度小于100 m時，亦布置3個檢查孔。檢查孔壓水試驗，其壓力采用0.3 MPa，并穩(wěn)壓10～20 min結(jié)束。

3.3.2.2 密實度的控制

復合灌漿后需持續(xù)觀察一段時間，如發(fā)現(xiàn)依然存在滲漏水情況，需及時的補灌，最終達到縫面干燥的效果。

4 混凝土表面涂刷SK手刮聚脲施工工藝

4.1 底材處理

混凝土底面處理首先用角磨機對混凝土表面進行打磨，清除原水泥基涂層及表面的棱角，用高壓水槍沖洗表面的灰塵、浮渣，待水分完全揮發(fā)后，對混凝土表面局部孔洞用高強找平膩子填補。找平材料固化后，再使用角磨機對混凝土表面進行打磨、清洗，要求混凝土表明平整、堅固、無孔洞。對大于0.15 mm的混凝土裂縫表面要增加胎基布。如果混凝土剝蝕深度小于0.5 cm，采用高強膩子找平。如果混凝土剝蝕深度在2 cm以內(nèi)，采用高彈性抗沖磨砂漿找平。如果剝蝕深度大于2 cm，鑿除6 cm以上，插筋后回填聚合物砂漿找平。

4.2 界面劑施工

SK手刮聚脲涂層與底材的黏結(jié)面采用專用潮濕面界面劑。底面處理后，在混凝土表面涂刷界面劑，涂刷厚度要求薄而均勻，無漏涂現(xiàn)象。

4.3 防護涂層涂刷

大面積涂刷SK手刮聚脲厚度滿足設(shè)計要求。

待界面劑表面干（沾手不拉絲）后開始涂刷SK手刮聚脲。

大面積聚脲要分層刮涂，每遍刮涂厚度要小于1 mm，第一遍的聚脲表干后再涂刷第二遍聚脲，直到到達設(shè)計要求。

在SK手刮聚脲涂刷范圍的周邊，為了保證SK手刮聚脲涂層與周圍混凝土的搭接牢固可靠，避免在高速水流沖刷下開口掀起，收邊處混凝土打磨成倒三角，邊緣聚脲厚度大于2 mm，并保證SK手刮聚脲與周圍混凝土搭接邊處采用平滑過渡，聚脲涂層要在界面劑涂刷范圍之內(nèi)。

SK手刮聚脲涂層厚度要均勻，涂刷一次成型，不要來回涂，防止出現(xiàn)小包。

4.4 SK手刮聚脲涂層養(yǎng)護

在涂刷SK手刮聚脲施工過中，如果遭遇到大風和下雨，必須立刻停止施工，用帆布等防護材料對聚脲涂層進行遮蓋保護。待雨停后，擦干凈SK手刮聚脲涂層上的附著物，用層間處理劑C030擦涂聚脲表面后可以繼續(xù)施工。聚脲涂刷完工后，12 h內(nèi)盡量不要有水浸泡，常溫養(yǎng)護即可。

4.5 施工中的注意事項

SK手刮聚脲施工溫度要大于10℃，施工期間最低溫度不得低于0℃。

對結(jié)構(gòu)突變處，應(yīng)確保涂刷到位。陽角要全部涂刷，對陰角及凹陷處不能涂料過厚，否則在堆積處可能開裂。

涂刷時應(yīng)用力縱橫涂刷，保證凹凸處能均勻涂上SK手刮聚脲。

涂刷SK手刮聚脲時間要在界面劑初始固化（沾手而不拉絲時）時實施，如果時間過長，需要涂刷活化劑HM，30 min后再涂刷聚脲。

界面劑配比按廠家要求的 A、B組分進行混合均勻，一次混合量不易多，用多少配置多少。

SK手刮聚脲涂層與底材的黏結(jié)面采用E專用潮濕面界面劑。界面劑的涂刷要求薄而均勻，無漏涂現(xiàn)象。

如果在低溫季節(jié)施工，要將材料儲存在25℃以上的環(huán)境下，保證施工期間聚脲的流動性。

SK手刮聚脲在15℃～40℃，要干燥、避光保存，保質(zhì)期為9個月。超過貯存期可按企業(yè)標準進行復檢，若符合技術(shù)要求仍可使用。

4.6 驗收標準

SK手刮聚脲基層應(yīng)牢固，基面應(yīng)潔凈、平整，不得有空鼓、松動、起砂和脫皮現(xiàn)象，基層陰陽角處應(yīng)做成圓弧形。

SK手刮聚脲應(yīng)與基層黏結(jié)牢固，表面平整、涂刷均勻，不得有流淌、皺褶、鼓泡、露胎體等缺陷，黏結(jié)強度大于2.5 MPa（或大于混凝土本體強度）。

5 結(jié)語

該工程單位工程的分部、單元工程驗收全部合格，合格率100%，單元工程優(yōu)良率為90%，單位工程整體施工質(zhì)量達到合格。相應(yīng)部位的基礎(chǔ)處理工程，符合國家和行業(yè)有關(guān)技術(shù)規(guī)范、規(guī)程要求，工程質(zhì)量總體良好，其中SK手刮聚脲施工質(zhì)量評價為整體質(zhì)量良好。