溪源水庫泄洪洞修復處理方案研究

翁懷森

(福建省溪源水庫管理處，福建 福州 350008)

混凝土工程缺陷處理經常會遇到反復修補、反復損壞的情況，特別是混凝土結構縫附近更容易發生這種情況，而后常常因為不均勻沉降的影響，接縫部位會發生擠壓，最終破壞[1]。溪源水庫泄洪洞修復涉及的專業知識和技術較多，表層出現的缺陷及磨損嚴重，對實際運行安全造成了較大的影響。因此，如何保證溪源水庫泄洪洞修復處理方案的科學性與有效性至關重要。

1 工程概況

福建省溪源水庫位于閩侯縣上街鎮宿洋村上游300 m處的溪源峽谷內，壩址控制流域面積為83.6 km2，工程建筑物主要由攔河壩、引水系統、發電廠房和升壓開關站以及溪源輸水管道等組成，水庫總庫容為2428萬m3，其中主汛期的防洪庫容1323萬m3，非主汛期的防洪庫容為1175萬m3。水庫建造按照百年一遇洪水設計，千年一遇洪水校核，在建成投入使用以來保障了水庫上下游60多萬人的生命財產安全。水庫拱壩泄洪建筑物主要包括壩頂開敞式溢洪道和右岸泄洪洞，泄洪洞進口底板高程為70.00 m，進口設置一道事故閘門，采用岸塔式結構，孔口尺寸為3.2 m×3.2 m。洞身采用鋼筋混凝土砌筑，段長114.44 m，出口設置一道弧形鋼閘門，閘室段底板高程為68.99 m。在長期的運行過程中，泄洪洞過水面出現了腐蝕和修復材料脫落的現象。

2 修復材料選用

依據工程缺陷修補需要，本次修復材料主要包括封閉底漆、薄層修補砂漿、找平膩子、厚層修補砂漿及面層彈性涂料這5類。封閉底漆以極低黏度的環氧材料為主，鑒于其具有很好的滲透性，可以通過化學改性實現與后續材料的更好粘結[2]；找平膩子具有良好的高觸變性，可以輕松抹平蜂窩麻面狀缺陷；修補砂漿以彈性環氧砂漿為主，通過調節劑級配可以一次性完成立面厚度1 cm～8 cm的回填施工作業，且不需要立模。總的來說，此次修補選用的彈性環氧砂漿比重輕、抗壓強度高，有很強的可塑性。彈性環氧涂料韌性、抗沖磨性及抗裂性均優于一般環氧涂料。兩種材料的具體指標見表1。

表1 兩種材料具體指標

3 處理方案設計

技術人員經過實地勘查，發現導致泄洪洞過水面混凝土出現缺陷的原因主要有以下幾方面：①砌筑表面存在不平整現象，且局部混凝土薄弱；②水流在高速運行過程中會對混凝土結構表面形成局部挑流、分離等外力作用，最終導致混凝土結構內部出現空化與腐蝕；③局部混凝土的強度無法滿足運行需求，長時間運行加劇了結構的損壞可能。

3.1 兩種修復方案比較

針對泄洪洞缺陷產生原因，本次修復方案共有兩套。

方案一：對泄洪洞內壁采用鋼板襯砌，鋼板襯后內徑控制為2.8 m，壁厚控制為16 mm，長度115 m，鋼管外側特別選用C20自密性混凝土實施回填，厚度為0.2 m。除此之外，還需要對回填混凝土頂部進行灌漿回填，對于鋼管和回填混凝土接觸面進行接觸灌漿，在鋼管內壁涂抹無溶劑液體環氧涂料，實現防腐和降噪的目的。

方案二：采用低彈模的彈性環氧砂漿對沖蝕區域進行修復，同時用彈性環氧涂料完整覆蓋混凝土表面，對于混凝土裂縫、漏水點和漏水結構等進行灌漿封閉處理。在具體設計時，對于泄洪洞裂縫決定用鑿除、刻槽，埋設灌漿管，采用LW/HW水溶性聚氨酯化學灌漿，將灌漿壓力控制為0.3 MPa～0.5 MPa。對于原有結構面沖蝕、氣孔及錯臺等采用彈性環氧砂漿予以修復，同時在表面增設1 mm厚度的彈性環氧涂料細微找平結構面，起到增強抗沖腐蝕的作用。

通過從過流能力、施工難度及周期、工程量及投資等方面對兩種修復方案對比后發現，方案二在施工難度及周期、工程量及投資等方面的優勢大于方案一，因而最終決定采用方案二進行泄洪洞修復工作。

3.2 處理方案設計

3.2.1 混凝土裂縫、滲水點處理

混凝土裂縫、滲水點處理設計中，堅持鉆孔→洗孔→埋管→灌漿→表面修復的流程，主要采用檢查、鉆孔、洗孔、埋管、灌漿、表面修復處理等方法。在檢查與鉆孔過程中，重點需要對裂縫進行檢查，沿縫鉆設與裂縫斜交的穿縫化學灌漿孔，間距控制為30 cm～50 cm，孔徑為14 mm。洗孔時需要對孔內的雜物進行重點清除，保證灌漿可以正常進行。灌漿屬于修復工程的重點內容，在采用電動高壓灌漿泵向裂縫內灌注水溶性聚氨酯漿材時，需要重點對漿液配比度進行設計確定，灌漿壓力初步設計為0.3 MPa～0.5 MPa，具體可以根據實際裂縫大小現場確定，灌漿時要堅持由下至上的原則，從縫的一端向另一端。當排氣孔出漿后需要及時關閉排氣孔，繼續灌漿。

3.2.2 滲水結構縫處理

滲水結構縫處理流程為縫面清理→沿縫鑿V型槽→鉆孔與埋管→采用立頓快硬特種水泥封縫→灌注LW/HW化學灌漿材料→割除灌漿管→表面封閉→設置誘導縫。所采用的方法主要有縫面清理、鑿槽、鉆孔與埋灌漿管、封縫、試壓及灌漿等。鑿槽時需要沿著裂縫走向鑿出4 cm×5 cm的V型槽，力求裂縫位于槽底部中央部位。封縫時用力頓快硬特種水泥封閉V型槽及灌漿管，保證灌漿時不出現漏漿現象。試壓時間要選在封縫材料達到一定強度后進行，更好明確進漿量和灌漿壓力等。

3.2.3 滲水施工縫縫處理

施工縫之所以出現滲水，主要是因為每次施工結合面處理不當所導致的，具體的施工處理方案與滲水結構縫處理方案一致。

3.2.4 泄洪洞抗沖蝕處理方案

處理流程為基面清理→基面修補→抗沖蝕保護層施工→干燥養護→現場拉拔檢測，修復材料以低彈模的彈性環氧砂漿為主，并且需要在混凝土表面涂抹彈性環氧涂料。在不改變過流能力前提下最大限度增強泄洪洞的防空蝕和抗沖磨能力。在抗沖蝕保護層施工過程中，需要待修補區域表面干燥后，滿刮彈性環氧涂料，涂刷厚度控制在1 mm，刮涂方向應該交叉垂直，且需要逆水流方向進行。在干燥養護時如果溫度過低則要適當延長養護時間，涂層表面禁止明水出現。

4 修復質量控制

泄洪洞修復中的每一個施工環節均為本次施工重點，可以直接決定整個施工質量。因此，在實際施工過程中要加強施工全過程監管，每一道工序都需要結合施工現場的溫度和濕度等條件決定。總的來說，需要重點做好以下幾方面的工作：①在基液涂刷前需要先對滲漏處理基面和裂縫處進行檢查，確保裂縫未發生滲水現象，且基面干燥清潔[3]；②在基液涂抹工作完成后，等待手觸動拉絲后再進行環氧砂漿施工，置于需要處理的部位，保證密實性[4]。

外觀檢查時需要重點檢查涂抹過的表面是否出現孔洞或起泡現象；厚度檢查時要實際選取一些點進行厚度檢測，并與設計厚度相比較。本次實際處理面為1407 m2，厚度檢測隨機選取了10個點，所測得的厚度均精確到0.02 mm，測點砂漿層厚度精確到0.1 mm，最小厚度大于設計厚度的80%，施工質量符合標準；涂層與混凝土表面粘接力檢查時可以采用正拉粘結強度測試方法開展，按照施工要求，本次大于1000 m2的工程，每1000 m2的工程要取兩組點進行試驗，且每組所取的點個數不少于5個，試驗間距不得小于500 mm。

5 結論

溪源水庫泄洪洞修復處理施工通過采用低彈模的彈性環氧砂漿對沖蝕區域進行修復的方案后，修補工作取得了成功。但是在實際施工過程中也遇到了較大的困難，比如施工完成后發現混凝土局部出現了鼓包和土面層脫落的現象，經過技術人員分析最終鑿除暴露缺陷部位，滲水通道也進行灌漿處理，然后再用環氧砂漿和環氧膠泥進行修補，雖然最終有效解決問題，但無形中增加了施工成本，因而后期類似施工要注意避免這一現象的發生。泄洪結束后對泄洪洞質量檢測后發現，所有泄洪洞新增的耐沖磨層結構均比較完整，沒有出現被沖壞的情況，實際施工質量滿足設計要求，工程進展順利，能為相關工程提供建設性意見。