溪源水庫(kù)泄洪洞修復(fù)處理方案研究

翁懷森

(福建省溪源水庫(kù)管理處，福建 福州 350008)

混凝土工程缺陷處理經(jīng)常會(huì)遇到反復(fù)修補(bǔ)、反復(fù)損壞的情況，特別是混凝土結(jié)構(gòu)縫附近更容易發(fā)生這種情況，而后常常因?yàn)椴痪鶆虺两档挠绊懀涌p部位會(huì)發(fā)生擠壓，最終破壞[1]。溪源水庫(kù)泄洪洞修復(fù)涉及的專業(yè)知識(shí)和技術(shù)較多，表層出現(xiàn)的缺陷及磨損嚴(yán)重，對(duì)實(shí)際運(yùn)行安全造成了較大的影響。因此，如何保證溪源水庫(kù)泄洪洞修復(fù)處理方案的科學(xué)性與有效性至關(guān)重要。

1 工程概況

福建省溪源水庫(kù)位于閩侯縣上街鎮(zhèn)宿洋村上游300 m處的溪源峽谷內(nèi)，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(tǒng)、發(fā)電廠房和升壓開關(guān)站以及溪源輸水管道等組成，水庫(kù)總庫(kù)容為2428萬(wàn)m3，其中主汛期的防洪庫(kù)容1323萬(wàn)m3，非主汛期的防洪庫(kù)容為1175萬(wàn)m3。水庫(kù)建造按照百年一遇洪水設(shè)計(jì)，千年一遇洪水校核，在建成投入使用以來(lái)保障了水庫(kù)上下游60多萬(wàn)人的生命財(cái)產(chǎn)安全。水庫(kù)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(jìn)口底板高程為70.00 m，進(jìn)口設(shè)置一道事故閘門，采用岸塔式結(jié)構(gòu)，孔口尺寸為3.2 m×3.2 m。洞身采用鋼筋混凝土砌筑，段長(zhǎng)114.44 m，出口設(shè)置一道弧形鋼閘門，閘室段底板高程為68.99 m。在長(zhǎng)期的運(yùn)行過(guò)程中，泄洪洞過(guò)水面出現(xiàn)了腐蝕和修復(fù)材料脫落的現(xiàn)象。

2 修復(fù)材料選用

依據(jù)工程缺陷修補(bǔ)需要，本次修復(fù)材料主要包括封閉底漆、薄層修補(bǔ)砂漿、找平膩?zhàn)印⒑駥有扪a(bǔ)砂漿及面層彈性涂料這5類。封閉底漆以極低黏度的環(huán)氧材料為主，鑒于其具有很好的滲透性，可以通過(guò)化學(xué)改性實(shí)現(xiàn)與后續(xù)材料的更好粘結(jié)[2]；找平膩?zhàn)泳哂辛己玫母哂|變性，可以輕松抹平蜂窩麻面狀缺陷；修補(bǔ)砂漿以彈性環(huán)氧砂漿為主，通過(guò)調(diào)節(jié)劑級(jí)配可以一次性完成立面厚度1 cm～8 cm的回填施工作業(yè)，且不需要立模。總的來(lái)說(shuō)，此次修補(bǔ)選用的彈性環(huán)氧砂漿比重輕、抗壓強(qiáng)度高，有很強(qiáng)的可塑性。彈性環(huán)氧涂料韌性、抗沖磨性及抗裂性均優(yōu)于一般環(huán)氧涂料。兩種材料的具體指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 兩種材料具體指標(biāo)

3 處理方案設(shè)計(jì)

技術(shù)人員經(jīng)過(guò)實(shí)地勘查，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致泄洪洞過(guò)水面混凝土出現(xiàn)缺陷的原因主要有以下幾方面：①砌筑表面存在不平整現(xiàn)象，且局部混凝土薄弱；②水流在高速運(yùn)行過(guò)程中會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)表面形成局部挑流、分離等外力作用，最終導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)空化與腐蝕；③局部混凝土的強(qiáng)度無(wú)法滿足運(yùn)行需求，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行加劇了結(jié)構(gòu)的損壞可能。

3.1 兩種修復(fù)方案比較

針對(duì)泄洪洞缺陷產(chǎn)生原因，本次修復(fù)方案共有兩套。

方案一：對(duì)泄洪洞內(nèi)壁采用鋼板襯砌，鋼板襯后內(nèi)徑控制為2.8 m，壁厚控制為16 mm，長(zhǎng)度115 m，鋼管外側(cè)特別選用C20自密性混凝土實(shí)施回填，厚度為0.2 m。除此之外，還需要對(duì)回填混凝土頂部進(jìn)行灌漿回填，對(duì)于鋼管和回填混凝土接觸面進(jìn)行接觸灌漿，在鋼管內(nèi)壁涂抹無(wú)溶劑液體環(huán)氧涂料，實(shí)現(xiàn)防腐和降噪的目的。

方案二：采用低彈模的彈性環(huán)氧砂漿對(duì)沖蝕區(qū)域進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)用彈性環(huán)氧涂料完整覆蓋混凝土表面，對(duì)于混凝土裂縫、漏水點(diǎn)和漏水結(jié)構(gòu)等進(jìn)行灌漿封閉處理。在具體設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于泄洪洞裂縫決定用鑿除、刻槽，埋設(shè)灌漿管，采用LW/HW水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿，將灌漿壓力控制為0.3 MPa～0.5 MPa。對(duì)于原有結(jié)構(gòu)面沖蝕、氣孔及錯(cuò)臺(tái)等采用彈性環(huán)氧砂漿予以修復(fù)，同時(shí)在表面增設(shè)1 mm厚度的彈性環(huán)氧涂料細(xì)微找平結(jié)構(gòu)面，起到增強(qiáng)抗沖腐蝕的作用。

通過(guò)從過(guò)流能力、施工難度及周期、工程量及投資等方面對(duì)兩種修復(fù)方案對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，方案二在施工難度及周期、工程量及投資等方面的優(yōu)勢(shì)大于方案一，因而最終決定采用方案二進(jìn)行泄洪洞修復(fù)工作。

3.2 處理方案設(shè)計(jì)

3.2.1 混凝土裂縫、滲水點(diǎn)處理

混凝土裂縫、滲水點(diǎn)處理設(shè)計(jì)中，堅(jiān)持鉆孔→洗孔→埋管→灌漿→表面修復(fù)的流程，主要采用檢查、鉆孔、洗孔、埋管、灌漿、表面修復(fù)處理等方法。在檢查與鉆孔過(guò)程中，重點(diǎn)需要對(duì)裂縫進(jìn)行檢查，沿縫鉆設(shè)與裂縫斜交的穿縫化學(xué)灌漿孔，間距控制為30 cm～50 cm，孔徑為14 mm。洗孔時(shí)需要對(duì)孔內(nèi)的雜物進(jìn)行重點(diǎn)清除，保證灌漿可以正常進(jìn)行。灌漿屬于修復(fù)工程的重點(diǎn)內(nèi)容，在采用電動(dòng)高壓灌漿泵向裂縫內(nèi)灌注水溶性聚氨酯漿材時(shí)，需要重點(diǎn)對(duì)漿液配比度進(jìn)行設(shè)計(jì)確定，灌漿壓力初步設(shè)計(jì)為0.3 MPa～0.5 MPa，具體可以根據(jù)實(shí)際裂縫大小現(xiàn)場(chǎng)確定，灌漿時(shí)要堅(jiān)持由下至上的原則，從縫的一端向另一端。當(dāng)排氣孔出漿后需要及時(shí)關(guān)閉排氣孔，繼續(xù)灌漿。

3.2.2 滲水結(jié)構(gòu)縫處理

滲水結(jié)構(gòu)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(xué)灌漿材料→割除灌漿管→表面封閉→設(shè)置誘導(dǎo)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(shí)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(shí)用力頓快硬特種水泥封閉V型槽及灌漿管，保證灌漿時(shí)不出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。試壓時(shí)間要選在封縫材料達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行，更好明確進(jìn)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(xiàn)滲水，主要是因?yàn)槊看问┕そY(jié)合面處理不當(dāng)所導(dǎo)致的，具體的施工處理方案與滲水結(jié)構(gòu)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(bǔ)→抗沖蝕保護(hù)層施工→干燥養(yǎng)護(hù)→現(xiàn)場(chǎng)拉拔檢測(cè)，修復(fù)材料以低彈模的彈性環(huán)氧砂漿為主，并且需要在混凝土表面涂抹彈性環(huán)氧涂料。在不改變過(guò)流能力前提下最大限度增強(qiáng)泄洪洞的防空蝕和抗沖磨能力。在抗沖蝕保護(hù)層施工過(guò)程中，需要待修補(bǔ)區(qū)域表面干燥后，滿刮彈性環(huán)氧涂料，涂刷厚度控制在1 mm，刮涂方向應(yīng)該交叉垂直，且需要逆水流方向進(jìn)行。在干燥養(yǎng)護(hù)時(shí)如果溫度過(guò)低則要適當(dāng)延長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間，涂層表面禁止明水出現(xiàn)。

4 修復(fù)質(zhì)量控制

泄洪洞修復(fù)中的每一個(gè)施工環(huán)節(jié)均為本次施工重點(diǎn)，可以直接決定整個(gè)施工質(zhì)量。因此，在實(shí)際施工過(guò)程中要加強(qiáng)施工全過(guò)程監(jiān)管，每一道工序都需要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的溫度和濕度等條件決定。總的來(lái)說(shuō)，需要重點(diǎn)做好以下幾方面的工作：①在基液涂刷前需要先對(duì)滲漏處理基面和裂縫處進(jìn)行檢查，確保裂縫未發(fā)生滲水現(xiàn)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(dòng)拉絲后再進(jìn)行環(huán)氧砂漿施工，置于需要處理的部位，保證密實(shí)性[4]。

外觀檢查時(shí)需要重點(diǎn)檢查涂抹過(guò)的表面是否出現(xiàn)孔洞或起泡現(xiàn)象；厚度檢查時(shí)要實(shí)際選取一些點(diǎn)進(jìn)行厚度檢測(cè)，并與設(shè)計(jì)厚度相比較。本次實(shí)際處理面為1407 m2，厚度檢測(cè)隨機(jī)選取了10個(gè)點(diǎn)，所測(cè)得的厚度均精確到0.02 mm，測(cè)點(diǎn)砂漿層厚度精確到0.1 mm，最小厚度大于設(shè)計(jì)厚度的80%，施工質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)；涂層與混凝土表面粘接力檢查時(shí)可以采用正拉粘結(jié)強(qiáng)度測(cè)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(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)，且每組所取的點(diǎn)個(gè)數(shù)不少于5個(gè)，試驗(yàn)間距不得小于500 mm。

5 結(jié)論

溪源水庫(kù)泄洪洞修復(fù)處理施工通過(guò)采用低彈模的彈性環(huán)氧砂漿對(duì)沖蝕區(qū)域進(jìn)行修復(fù)的方案后，修補(bǔ)工作取得了成功。但是在實(shí)際施工過(guò)程中也遇到了較大的困難，比如施工完成后發(fā)現(xiàn)混凝土局部出現(xiàn)了鼓包和土面層脫落的現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)技術(shù)人員分析最終鑿除暴露缺陷部位，滲水通道也進(jìn)行灌漿處理，然后再用環(huán)氧砂漿和環(huán)氧膠泥進(jìn)行修補(bǔ)，雖然最終有效解決問(wèn)題，但無(wú)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(xiàn)象的發(fā)生。泄洪結(jié)束后對(duì)泄洪洞質(zhì)量檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)，所有泄洪洞新增的耐沖磨層結(jié)構(gòu)均比較完整，沒(méi)有出現(xiàn)被沖壞的情況，實(shí)際施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求，工程進(jìn)展順利，能為相關(guān)工程提供建設(shè)性意見(jiàn)。