二龍山水庫溢流壩段修補(bǔ)加固設(shè)計(jì)

邵靜霞，胡順志，韓 韜

（1.遼寧省燈塔市水利局，遼寧 燈塔 111300；2.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130021）

1 概況

二龍山水庫位于吉林省梨樹縣東遼河上游，是一座以防洪、除澇、灌溉、供水為主的大型水利樞紐工程。該工程始建于1943年日偽時(shí)期，解放后續(xù)建完工。1960年進(jìn)行了工程擴(kuò)建，1966年竣工。樞紐工程主要由擋水土壩、混凝土溢流壩、輸水隧洞、調(diào)壓井和發(fā)電廠房等組成，擋水土壩由左岸粘土心墻壩和右岸均質(zhì)土壩組成。溢流壩布置在靠近右岸河床中，兩側(cè)設(shè)置長(zhǎng)22.0 m混凝土重力式插入壩段與左右岸土壩相連接。溢流壩總長(zhǎng)為56.5 m，最大壩高27.9 m。

2 溢流壩運(yùn)行現(xiàn)狀

由于二龍山水庫溢流壩已運(yùn)行36年，為了更好地對(duì)溢流壩溢流面、閘墩混凝土缺陷部位進(jìn)行修補(bǔ)加固處理設(shè)計(jì)，首先對(duì)溢流面及閘墩混凝土進(jìn)行了詳細(xì)質(zhì)量檢測(cè)。

2.1 閘墩運(yùn)行現(xiàn)狀

（1）閘墩裂縫情況。通過檢測(cè)發(fā)現(xiàn)閘墩裂縫均發(fā)生在弧形工作閘門上游側(cè)（迎水側(cè)），裂縫寬度較大為3～4 mm，裂縫長(zhǎng)度較長(zhǎng)，④號(hào)閘墩存在一條由上游向下游的裂縫，其長(zhǎng)度從閘墩頂部一直開裂至底部，最大裂縫寬4 mm；③號(hào)閘墩存在一條不規(guī)則裂縫，最大裂縫寬4 mm；⑦號(hào)閘墩由數(shù)條不規(guī)則縱橫交錯(cuò)的裂縫，最大寬度3 mm。

（2）閘墩混凝土強(qiáng)度情況。主要在③，④，⑦號(hào)閘墩的底部共取5個(gè)混凝土試樣進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)③號(hào)閘墩混凝土兩個(gè)試樣強(qiáng)度比較低，其余閘墩混凝土試樣強(qiáng)度偏低，均小于30 MPa，混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果見表1。

（3）閘墩混凝土凍融破壞及表面碳化情況。凍融破壞部位基本發(fā)生在弧形工作閘門上游水位變動(dòng)區(qū)，破壞高度在2 m左右，破壞深度6～7 cm?；⌒喂ぷ鏖l門下游側(cè)的閘墩未發(fā)現(xiàn)裂縫及凍融破壞情況，但閘墩混凝土表面出現(xiàn)碳化現(xiàn)象，碳化深6～7 mm。

2.2 溢流面運(yùn)行現(xiàn)狀

（1）混凝土凍融破壞情況。溢流面混凝土凍融破壞情況同閘墩，均發(fā)生在弧形工作閘門上游水位變動(dòng)區(qū)，破壞高度6 m左右，破壞深度6～7 cm。

（2）混凝土表面剝蝕情況。在弧形工作閘門下游側(cè)，溢流面混凝土通過缺陷檢測(cè)并未發(fā)現(xiàn)裂縫，但混凝土表面砂漿全部剝落，剝落深度2～3 cm，粗骨料裸露。

表1 閘墩混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

（3）混凝土強(qiáng)度情況。分別在5個(gè)閘門下游2 m溢流面中心線上各取一個(gè)混凝土試樣進(jìn)行混凝土強(qiáng)度檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)②、④、⑤號(hào)溢流面檢測(cè)部位的混凝土試樣強(qiáng)度偏低；而①、③號(hào)溢流面檢測(cè)部位的混凝土試樣強(qiáng)度基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求，檢測(cè)結(jié)果見表2。

表2 溢流面混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

3 修補(bǔ)加固設(shè)計(jì)方案選擇

3.1 溢流面

根據(jù)溢流面混凝土實(shí)際破壞情況及表2溢流面混凝土強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果，考慮兩種方案：

方案一鋼纖維混凝土修補(bǔ)加固方案（C30W6F300），鑿除老混凝土深度50 cm，在鑿除的老混凝土表面布設(shè)錨筋，間排距均為1.5 m,錨筋直徑為φ25 mm螺紋鋼筋；表層布置鋼筋網(wǎng)，鋼筋直徑為φ20 mm螺紋鋼筋，間距為200 mm，再澆筑混凝土。解決了混凝土抗凍融、抗裂、抗拉、抗沖刷問題，并且體積收縮小，但投資相對(duì)常規(guī)混凝土偏大，由于修補(bǔ)加固資金有限，此方案未采用。

方案二常規(guī)混凝土修補(bǔ)加固方案（C30W6F300），除混凝土材料外其它同方案。雖然效果不如方案一，但也解決了混凝土的抗凍融、抗沖刷問題，并且投資較少，因此溢流面加固處理采用此方案。

3.2 閘墩

閘墩修補(bǔ)加固方案選擇應(yīng)根據(jù)破壞部位的不同確定不同的修補(bǔ)加固方案，雖然3號(hào)閘墩閘門下游（檢測(cè)點(diǎn)）混凝土強(qiáng)度低，達(dá)不到東北寒冷地區(qū)混凝土抗凍標(biāo)號(hào)F300的要求。但也不能說明3號(hào)閘墩混凝土強(qiáng)度都達(dá)不到要求，由于修補(bǔ)加固資金有限，不能把閘墩混凝土全部鑿除，因此分部位處理。

閘墩修補(bǔ)加固分兩個(gè)部位進(jìn)行處理：其一為弧形工作閘門上游部位，修補(bǔ)加固處理方案同溢流面修補(bǔ)加固處理方案。其二為弧形工作閘門下游部位，考慮兩種處理方案進(jìn)行比較：方案一同溢流面修補(bǔ)處理方案，方案二為閘墩表面鑿除30 mm深老混凝土，然后采用聚合物水泥砂漿處理。由于弧形工作閘門下游部位的混凝土只有碳化問題（個(gè)別部位混凝土強(qiáng)度偏低），考慮到弧形閘門牛腿扇形鋼筋的布置情況，并且方案一既費(fèi)時(shí)又費(fèi)力，老混凝土鑿除比較困難又影響工期；而方案二只鑿除30 mm深的混凝土較容易，又不影響弧形工作閘門牛腿扇型筋的受力狀況，并且解決了老混凝土的碳化問題，兩個(gè)方案投資相差又不是太大，所以最后采用方案二為修補(bǔ)加固處理方案。

4 設(shè)計(jì)主要技術(shù)要求

4.1 溢流面

（1）鑿除表面深度50 cm的面層混凝土，同時(shí)拆除原溢流面鋼筋網(wǎng)，原鋼筋網(wǎng)在端部預(yù)留200 mm長(zhǎng)鋼筋接頭，應(yīng)除掉鋼筋接頭表面的水泥砂漿，保證新老鋼筋之間的焊接強(qiáng)度。

（2）按設(shè)計(jì)圖紙鉆錨筋孔孔深1500 mm，沖洗干凈后灌注M20水泥砂漿，灌注標(biāo)準(zhǔn)為錨筋插入后水泥砂漿能溢出，然后安裝錨筋，孔口用卡塞塞緊以免擾動(dòng)孔內(nèi)砂漿，待砂漿強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行下一道工序。

（3）對(duì)老混凝土表面進(jìn)行清洗，把表面松動(dòng)的混凝土塊、浮塵、油污及雜物等清洗干凈。

（4）按設(shè)計(jì)圖紙布設(shè)縱橫間距均為200 mm的φ20的螺紋鋼筋網(wǎng)，錨筋勾住鋼筋網(wǎng)并焊接。

（5）安裝止水等預(yù)埋件，經(jīng)檢查無問題時(shí)進(jìn)行20～30 mm高標(biāo)號(hào)水泥砂漿鋪設(shè)，最后進(jìn)行混凝土澆注。

4.2 閘墩（弧形工作閘門上游部位）

由于弧形工作閘門上游水位變動(dòng)區(qū)部位的閘墩破壞比較嚴(yán)重，每年都遭到凍融破壞的影響，并且還有較大裂縫，因此在表面鑿除深度50 cm老混凝土之后，又進(jìn)行了裂縫檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果并未發(fā)現(xiàn)表面裂縫向閘墩內(nèi)部發(fā)展，所以處理方案和技術(shù)要求同溢流面。

4.3 閘墩（弧形工作閘門下游部位）

（1）聚合物水泥砂漿主要技術(shù)指標(biāo)：厚度30 mm，抗壓強(qiáng)度不小于35 MPa，抗折強(qiáng)度不小于9.0 MPa，抗拉強(qiáng)度不小于5.0 MPa，與混凝土粘接強(qiáng)度不小于2.0 MPa。

（2）人工鑿除深度為30 mm左右的面層混凝土，再用電動(dòng)鋼絲刷全面積打毛，最后用高壓水槍沖洗干凈，清理施工場(chǎng)面，劃出每塊攤鋪的分隔線。在涂抹砂漿前，基底表面必須24 h潮濕但無積水。

（3）聚合物砂漿拌合：水泥、砂子用磅秤稱重或用計(jì)量過的塑料桶量??；水、聚合物用量杯量取；聚合物砂漿采用人工拌合，先干拌后加有機(jī)材料、加水（外加劑事先與水拌和均勻），每次拌合量不超過50 L。

（4）聚合物水泥砂漿抹面：先將待處理面涂刷界面處理劑，涂刷力求薄而均勻，15 min后要抹聚合物水泥砂漿，每次抹厚15 mm左右，共分兩次抹面，操作速度要快，要求一次用力抹平，避免反復(fù)抹面，如遇氣泡要刺破壓緊，保證表面密實(shí)。

（5）由于閘墩表面面積大，施工時(shí)應(yīng)進(jìn)行分塊間隔施工或設(shè)置接縫條，分塊面積為15～20 m2，間隔時(shí)間要小于24 h；接縫條采用8～14 mm、兩邊均為30°坡面的木條預(yù)先固定在基面上，待聚合物水泥砂漿抹面收光后即可抽取，并在24 h后進(jìn)行補(bǔ)縫；仰面施工時(shí)，由于砂漿厚度大于10 mm不易施工，因此必須分兩層施工，分層間隔時(shí)間約為3～24h，前一層聚合物水泥砂漿初凝前進(jìn)行下一層施工。

（6）聚合物砂漿表面初凝即進(jìn)行噴霧養(yǎng)護(hù)，潮濕養(yǎng)護(hù)6 d后，涂刷一層有機(jī)物保護(hù)層膜進(jìn)行保水養(yǎng)護(hù)，再自然養(yǎng)護(hù)10 d結(jié)束。

5 結(jié)語

二龍山水庫溢流壩修補(bǔ)加固處理措施，根據(jù)破壞部位的不同采取不同的修補(bǔ)處理方案，尤其閘墩采用聚合物砂漿方案修補(bǔ)處理措施，縮短了工期，為除險(xiǎn)加固工程施工贏得了時(shí)間，確保工程按期完成。工程于2002年5月開工，2003年9月完工。已運(yùn)行6年，溢流面和閘墩所有修補(bǔ)加固部位運(yùn)行狀況良好。