水下環氧樹脂在水利樞紐底板修補中的應用探討

李娟，周劍，周令杰，張蠡

（無錫市水利工程管理中心，江蘇 無錫 214000）

閘壩堤防等水利工程的水下部分由于長期被水浸泡，運行環境惡劣，水工混凝土建筑物極易損壞，如果破損部位得不到及時有效的處理，將對工程的安全運行造成直接影響。然而考慮水利工程需要防汛排澇等多重因素，干河修補作業存在施工難度大、資金投入多、工期長等多種弊端，不易實施。水下環氧樹脂是一種特殊的環氧樹脂材料，能夠在水下固化，可切實解決水利工程水下部分修補難題。

1 江尖水利樞紐工程概況

江尖水利樞紐工程是無錫市水利工程管理中心城市防洪運東大包圍骨干工程之一，位于黃埠墩與江尖大橋之間的古運河上，是一座集城市防洪、排澇、調水等多項功能于一體的綜合性水利樞紐工程。該工程按200 年一遇防洪標準設計。

工程主要由3 臺20m3/s的泵站及單孔凈寬25m的三孔節制閘組成，其中，泵站為豎井式貫流泵機組，總裝機容量2400kW，節制閘為平面臥倒門。

整個工程總投資1.88 億，2004 年9 月28 日開工，2006 年7 月28 日完工并投入運行。

2 底板破損情況及修補方法

江尖水利樞紐在2021 年水下檢查中發現泵站出水口底板有左右100cm、上下120cm、深10cm的破損現象，露出鋼筋4 根。2023 年7 月水下檢查發現上次底板破損部位有擴大趨勢，存在兩處損壞，損壞部位①大小為130cm×100cm，最深16cm，露出鋼筋4根；損壞部位②大小為36cm×47cm，最深12cm。為防止底板破損處繼續擴大，消除安全隱患，管理單位于2023 年8 月采用鑿槽嵌填法對江尖底板沖坑進行修補。

3 施工作業

3.1 施工概述

根據水下檢查情況描述，閘室內損壞部位的形狀描述為淘坑，其基本為混凝土表面損壞，修補著重考慮表面補強加固處理。即在已鑿毛的損傷部位澆筑環氧混凝土，鉆孔植Φ14 錨固鋼筋，每平方米4 根，另配Φ8@200mm 雙向鋼筋網，用高壓沖洗泵清理表面后，澆筑水下環氧樹脂混凝土。整個工作由潛水員在水下完成，并進行水下留影，實時傳到岸上，工程師根據攝像情況，跟蹤了解和檢查施工情況，及時發現和解決存在的問題。

3.2 施工流程

1）通過水下檢查確定修補部位及基本情況，并攝影留存修補前情況；2）利用氣動切割鋸切割破損部位，勾勒修補輪廓線；3）采用液壓鎬對損壞底板進行鑿毛處理，以增加新老混凝土的粘結性能；4）水下鉆孔，用高壓水槍清洗表面后，潛水員用水下注膠槍將錨固劑注入鉆孔內，立即植入錨筋；5）待錨固劑硬化12 小時后，鋪設鋼筋網，保留4～5cm 混凝土保護層；6）沖洗破損表面雜質、碎石等，并拍攝清理后照片；7）按比例混合環氧樹脂及碎石骨料，攪拌均勻；8）水上水下協調配合澆筑水下環氧樹脂混凝土，確保混凝土拌制和澆筑均在初凝時間內完成；9）24 小時后檢查澆筑強度及表面流平情況。

3.3 修補工藝

1）切割輪廓線：工程施工前，首先檢查確定修補位置和修補邊框線。邊框線確定后，根據規定進行邊框線修整，淘坑深度大于10cm的，將淘坑邊緣切割成10cm 深的直立面；淘坑深度小于10cm的，將淘坑邊緣切割成6cm 深的直立面；使淘坑成漏斗狀。當切割遇到非露出筋時，應停止切割。以沖坑邊緣切割深度為準對混凝土進行鑿除，低于切割深度的，僅采用氣動鎬進行鑿毛處理，以增強新老混凝土的粘結性能。

2）錨固劑植入：潛水員在淘坑底部用水下氣鉆進行鉆孔，按每平方米4 根布孔，孔深25cm，孔徑Φ20mm，植入Φ14mm、長20～30cm的錨筋。

鉆孔完成后，對鉆孔用高壓水槍進行清洗，由潛水員用水下注膠槍將錨固劑注入鉆孔內，并立即在錨筋孔插入錨筋，用水下植筋膠作為錨固劑，在插筋孔內導入環氧砂漿，并插入Φ14mm的鋼筋（錨筋外露5～10cm）。

3）布置鋼筋網：待錨固劑硬化12 小時后，將已經綁好的Φ8@200mm 雙向鋼筋網安裝就位，預留混凝土保護層4～5cm。鋼筋與插筋之間用綁扎連接，將鋼筋網的位置布置好，由潛水員將鋼筋網與“7”字型錨固筋（或原鋼筋網片）進行綁扎固定。

4）清洗需修補表面：新鋪設的鋼筋網固定好后，對倉面用高壓水槍進行徹底沖洗，消除淘坑內的渣屑等雜物，防止在澆筑中形成分層，降低新老混凝土的抗沖擊力和粘結牢度。

5）澆筑前準備：澆筑前要進行水下檢查并錄像，檢查鋼筋與錨固筋連接點是否牢固、錨固筋間距是否合格、淘坑表面是否有塊石和殘碴等雜物。

考慮環氧混凝土的固化速度很快，且與水溫、氣溫密切相關，因此應在施工前進行配方調整試驗，確定固化劑用量，并試驗混凝土稠度和流動性，確定環氧樹脂合適用量。在確定好環氧樹脂的配比后，將骨料和環氧樹脂按照合理比例混合攪拌均勻。

6）正式澆筑：水下環氧樹脂混凝土拌制澆筑時，水上水下應做好協調配合工作，使混凝土拌制和澆筑均在初凝時間內完成，澆入倉內的砼料能有足夠的流平時間充滿澆筑區域，確保施工滿足底板修復補強質量要求。

7）檢測修補情況：澆筑完24 小時后，潛水員再次進行水下檢查及錄像，檢查混凝土強度及外觀情況。

3.4 水下環氧樹脂參數表

依據《水電水利工程環氧樹脂類表面修補材料試驗規程》（DL/T5855）及混凝土裂縫用環氧樹脂灌漿材料相關指標（JC/T1041），江尖樞紐底板修補采用產品型號規格為HK-UW-1的水下環氧樹脂，檢測報告參數與指標對比情況詳見表1。

表1 HK-UW-1 水下環氧樹脂檢測報告表

3.5 澆筑期間注意事項

1）用作骨料的石子、砂、粉料含水率要小于1%，確保水下混凝土的強度。

2）澆筑混凝土前，將淘坑內的雜物用高壓水槍清理干凈，保證新舊混凝土牢固結合。

3）由于環氧樹脂很容易粘結在工具上，且不宜清洗，量少時可采用人工攪拌。

4）開始攪拌前，先將樹脂、水泥、石子和砂稱好，分裝進編織袋，減少現場分裝時間，提高工作效率，并且能做到連續攪拌、持續澆筑，確保修補質量。

4 結語

綜上所述，采用水下環氧樹脂混凝土對江尖水利樞紐底板進行小面積修補，整個施工過程主要由潛水員與岸上工程師及相關工作人員協調配合完成，相對于水上作業難度大很多，但是投入資金相對低且效果較好。

水下環氧樹脂混凝土在江尖水利樞紐底板修補的實際應用，驗證了水下環氧樹脂混凝土不溶于水，且在水中不易分散，自流平，粘結強度極好，凝膠時間達到了預期效果。證明水下環氧樹脂混凝土是水利工程水下混凝土修補的可行方案。

采用水下環氧樹脂混凝土對江尖水利樞紐底板進行修補，基本達到了預計效果，但也存在一些不足之處。因為混合后材料粘稠度極高，完全采取自流平，最終修補表面平整度不能人為控制，達不到無水情況下的修補平整度。今后工程水下檢查時將對修補部位進行跟蹤檢查，觀測修補部位的抗壓強度、抗折強度及完好程度，進一步檢測經過沖刷后的修補部位情況