雙塔水庫泄洪建筑物缺陷修補施工技術(shù)淺析

(武威市涼州區(qū)水利電力工程局，甘肅 武威 733000)

1 工程概況

雙塔水庫位于甘肅省瓜州縣，于1960年3月建成蓄水，水庫原設(shè)計總庫容2.4億m3，興利庫容1.2 億m3，設(shè)計灌溉面積46萬畝，是一座以灌溉為主的大(2)型水庫。水庫樞紐主要建筑物有主壩、1號副壩、2號副壩、1號溢洪道、2號溢洪道、輸水渠等。水庫建成運行五十多年來，為下游工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)揮了巨大的輸水灌溉效益。水庫先后于1978—1984年、1996—1998年、2002—2005年進行了三次除險加固。

1號溢洪道主要承擔(dān)著雙塔水庫汛期的泄水任務(wù)，是雙塔水庫主要的泄水建筑物，建筑物級別為Ⅱ級。溢洪道全長2km，由進水口、控制段、消能段、泄槽段、出口段五部分組成。進水口位于 1號副壩北側(cè)，閘墩高程為1332.80m，堰頂高程為1327.50m，溢洪道型式為開敞式實用堰，設(shè)有8孔鋼閘門，閘門凈寬3.55m。堰體下游與連接面板(包括挑流坎)和齒墻組成挑流消能防沖設(shè)施，以消減溢洪道高速水流產(chǎn)生巨大動能對建筑物的破壞。

2 工程水文氣象和地質(zhì)資料

雙塔水庫所處地域高程1300.00～1400.00m之間，其氣候特點是干旱、降水量少，蒸發(fā)強烈、日照時間較長；冬冷夏熱，溫差較大，春秋多風(fēng)沙。據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蟛块T多年觀測統(tǒng)計顯示：年平均氣溫8.8℃，歷年最高氣溫40.4℃，最低氣溫-29.1℃，年平均降水量53.6mm，最大凍土深達(dá)105cm，年平均風(fēng)速3m/s，最大風(fēng)速為27m/s。

受戈壁砂礫碎石土層中石膏含量的影響，該區(qū)域地下水局部形成硫酸鹽水，水化學(xué)類型SO42-·Ca2+型水，為低礦化度微咸水，SO42-含量達(dá)1200～1500mg/L，水質(zhì)對混凝土結(jié)構(gòu)具有強腐蝕性。

3 缺陷普查及原因分析

2015年甘肅省疏勒河流域水資源管理局計劃對雙塔水庫進行除險加固，在對溢洪道的安全普查中，發(fā)現(xiàn)缺陷部位大都集中在控制段和消能段的過水面上。1號溢洪道設(shè)有8孔閘門、9個閘墩、17個挑流消力坎，其中有3孔閘底板表面剝蝕、孔洞現(xiàn)象嚴(yán)重；7個閘墩兩側(cè)約1.7m高度位置混凝土裂紋、掉塊、骨料外露嚴(yán)重；17個挑流坎過水面混凝土表面剝蝕、骨料外漏現(xiàn)象嚴(yán)重，已影響到溢洪道泄水能力的發(fā)揮。

原因分析：根據(jù)對雙塔水庫建庫資料及歷次除險加固原始資料的查閱，發(fā)現(xiàn)原設(shè)計溢洪道溢流堰前未做護砌，巖石裸露風(fēng)化，為防止堰前基礎(chǔ)沖刷、滲漏，在第三次除險加固時補建了上游混凝土護坦，其他部位均未進行加固處理?？刂贫魏拖芏芜^水面自建成以來經(jīng)過幾十年運行，混凝土長時間受高速水流沖刷、當(dāng)?shù)貧鉁丶竟?jié)性凍融破壞、水質(zhì)腐蝕等諸多因素影響，表面裂紋剝蝕嚴(yán)重，孔洞、掉塊等缺陷大面積發(fā)生。

4 修補技術(shù)方案制定

如果1號溢洪道繼續(xù)帶病運行將會給建筑物帶來無法修復(fù)的損壞，同時給水庫的安全運行埋下隱患，因此建筑物缺陷修補迫在眉睫。結(jié)合溢洪道缺陷種類多、質(zhì)量要求高及后期運行穩(wěn)定且修補費用經(jīng)濟合理的實際情況，設(shè)計、監(jiān)理、業(yè)主、施工四方召開專題研討會確定了以下缺陷修補技術(shù)方案：

a.針對3孔閘底板混凝土裂縫、剝蝕面、孔洞缺陷的修補：先用電鎬對閘底板混凝土進行鑿除，鑿除厚度150mm；清除基面松散顆粒；再用φ12mm的圓鋼進行鋼筋掛網(wǎng)，網(wǎng)片間距150mm×150mm，錨筋采用φ20mm的螺紋鋼，長度500mm，間排距200mm，梅花形布置，外漏50mm，后用C30混凝土澆筑。

b.針對7個閘墩裂紋、骨料外漏缺陷區(qū)域：用高壓水槍清理混凝土基面，厚度5～7mm，再采用環(huán)氧砂漿進行分層修補，修補高度為1.7m。

c.針對17個挑流坎裂紋、骨料外漏缺陷區(qū)域：用高壓水槍清理混凝土基面，厚度5～7mm，再采用環(huán)氧砂漿進行全斷面分層修補。

5 環(huán)氧砂漿選型及性能指標(biāo)

環(huán)氧砂漿是現(xiàn)在工程上較常用的缺陷修補材料，其以環(huán)氧樹脂、固化劑及一定級配的填料按比例混合固化而成，具有韌性強、黏結(jié)度高、抗老化及碳化性能優(yōu)異、耐酸堿鹽等特點。涂抹在混凝土破損表面，具有良好的抗開裂效果，作為水工混凝土裂紋、蜂窩麻面、漏筋等缺陷修補材料已有40多年歷史。建設(shè)單位通過對同類產(chǎn)品性能及施工投資控制進行綜合分析比對，最終確定采用ECM環(huán)氧修補砂漿作為該次缺陷處理的施工材料。ECM環(huán)氧修補砂漿為桶裝半成品，每桶的裝配比例為A料∶B料∶C料=1∶3∶16。

5.1 ECM環(huán)氧修補砂漿主要性能指標(biāo)

ECM環(huán)氧修補砂漿主要性能指標(biāo)見表1。

表1 ECM環(huán)氧修補砂漿主要性能指標(biāo)

5.2 ECM環(huán)氧修補砂漿耐酸堿性

ECM環(huán)氧修補砂漿耐酸堿性見表2。

表2 ECM環(huán)氧修補砂漿耐酸堿性

6 環(huán)氧修補砂漿施工方法及工藝

6.1 施工前準(zhǔn)備

為保證施工質(zhì)量控制要求，在施工前期項目部邀請了環(huán)氧砂漿廠家人員來施工現(xiàn)場對環(huán)氧砂漿施工過程做工藝性試驗，并對施工人員做專項技術(shù)培訓(xùn)，對施工工藝過程進行實地操作培訓(xùn)，以確保達(dá)到最優(yōu)修補質(zhì)量。

ECM環(huán)氧砂漿進場后，施工單位按監(jiān)理要求對產(chǎn)品外包裝、規(guī)格、生產(chǎn)日期、型號等進行檢查，如在質(zhì)保期內(nèi)，且各組料無破損、遺漏等，可按說明書提供的拌制方法使用。

6.2 修補面處理

利用高壓水槍的不同水壓，對需修補的混凝土表面進行打毛處理，對無需打毛的混凝土基面的灰塵、乳皮、松動顆粒進行清理，確?；炷谅冻鲂迈r骨料，且骨料未被擾動。對閘墩混凝土裂縫，視裂縫的位置、長度、寬度判定處理方法，需處理時可用風(fēng)鎬沿縫鑿出一條寬和深為3～5cm (或5～10cm)的“U”形(或“V”形)槽，并將槽內(nèi)松動顆粒清除干凈，用高壓水槍沖洗后再行修補，修補前要明確標(biāo)示出施工部位和范圍，且修補部位混凝土強度等級不得低于C25混凝土強度等級。

6.3 環(huán)氧修補砂漿施工工藝

環(huán)氧修補砂漿拌和采用專用低速電動攪拌機拌和，嚴(yán)格按照生產(chǎn)廠家提供的配方組分比例和加料順序，先按A料∶B料=1∶3的比例充分?jǐn)嚢杈鶆?，再?A料+B料)∶C料=1∶4的比例混合攪拌成均勻的修補砂漿。一次性拌和量應(yīng)視施工面積和施工人員組合而定，砂漿的耗材量為2.0～2.5kg/m3。遇到施工現(xiàn)場停電或只需少量材料時，可進行人工拌和砂漿。

閘墩和消力坎修補單面最大邊長5.4m，最小邊長0.3m，施工過程以一個面為一個施工塊進行分層修補。施工前先在施工塊的邊緣固定厚度標(biāo)尺，在清潔后的混凝土表面涂刷一層由A料∶B料=1∶3攪拌好的基液，基液涂刷要薄而均勻、不漏刷、不流淌。基液涂刷后陳化一段時間(具體時間視現(xiàn)場溫度而定，以連續(xù)三次手觸拉絲至1cm斷開為準(zhǔn))，用(A料+B料)∶C料=1∶4的比例拌和好的環(huán)氧砂漿對混凝土表面坑洼地帶進行初次修補，待環(huán)氧砂漿達(dá)到終凝后進行二次找平修補。第一次修補無需收面，二次修補施工時要邊找平、邊壓實，合理把握提漿收面時機(在修補后約40min左右，環(huán)氧砂漿即將失去塑性，仍能壓抹出光澤為佳)，保證收面后表面密實、平整，無明顯的搭接痕跡、下墜、裂紋、麻面等現(xiàn)象。

7 結(jié) 語

雙塔水庫1號溢洪道通過合理的修補方案和優(yōu)質(zhì)的修補材料，有效地防止了病害的繼續(xù)擴大，延長了水工建筑物的使用壽命。缺陷處理后經(jīng)過一年的運行，溢洪道各項性能指標(biāo)達(dá)到修補要求，消除了水庫運行的安全隱患，極大地方便了水庫運行的管理工作。

參考文獻

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