潘家口電廠下池大壩混凝土剝蝕凍融處理

胡超杰

（國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山064309）

1 項(xiàng)目概況

潘家口水利樞紐位于河北省遷西縣境內(nèi)灤河上游，樞紐由兩部分組成，分2期建設(shè)。

1期工程即為潘家口水庫工程，1975年10月開工，1984年竣工。1期工程主要為供水工程，由主壩、副壩、混合式電站和1臺(tái)150MW的常規(guī)機(jī)組組成。

2期工程為潘家口蓄能電廠，位于上池大壩下游約5.5km處。下池總庫容3243萬m3，為日調(diào)節(jié)水庫。本工程為三等工程，大壩及泄洪建筑物按3級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，其洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇洪水設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核。最高水位為144.5m，正常蓄水位為144m，死水位139m，地震烈度為7°。

根據(jù)潘家口電廠下池大壩首次定檢意見，2000年對(duì)壩體混凝土剝蝕凍融、裂縫等缺陷進(jìn)行了全面處理，包括泄洪閘閘墩凍融剝蝕面和溢流面沖蝕等，主要采取鑿舊補(bǔ)新的方法，即鑿除破損的混凝土表面，回填更高性能指標(biāo)（C30W6F200）的丙乳砂漿或膨脹混凝土。又經(jīng)過16年的運(yùn)行，目前潘家口電廠下池大壩上游迎水面混凝土存在大面積凍融剝蝕、裂縫、局部破損、蜂窩、麻面等缺陷，個(gè)別剝蝕嚴(yán)重部位發(fā)現(xiàn)有鋼筋外露；泄洪閘閘墩存在不同程度的凍融剝蝕，其中泄洪閘弧形閘門后過流面混凝土剝蝕較普遍，部分閘孔剝蝕較嚴(yán)重。

2 施工準(zhǔn)備

施工現(xiàn)場總布置主要內(nèi)容包括：

現(xiàn)場布置主要位于遷西潘家口電廠下池大壩處，可在現(xiàn)場布置臨時(shí)道路、臨時(shí)倉庫、供風(fēng)、供水、供電、以及一些施工設(shè)備的臨時(shí)停放和施工材料周轉(zhuǎn)倉庫等系統(tǒng)。

根據(jù)本工程的規(guī)模、特點(diǎn)、施工環(huán)境及施工條件，確定施工總布置原則為：

①施工營地、施工堆料場、棄渣場、變壓器、吊籃設(shè)施、腳手架等臨時(shí)設(shè)施與施工平臺(tái)和施工道路均按招標(biāo)文件要求及發(fā)包人提供的各種條件在指定的范圍內(nèi)進(jìn)行規(guī)劃布置。

②在本工程施工中，施工供電、供風(fēng)、供水、照明設(shè)施和施工道路、施工材料上下運(yùn)輸、腳手架施工平臺(tái)、吊籃施工平臺(tái)、安全防護(hù)圍欄、現(xiàn)場安全標(biāo)志、施工堆料場、棄渣場等臨時(shí)工程及設(shè)施的布置是否合理等對(duì)工程的施工安全、進(jìn)度及工程投資影響較大，在布置上綜合考慮施工程序、施工交通、施工安全、施工進(jìn)度、上下交叉作業(yè)影響、均衡施工強(qiáng)度等因素。

③所有的生活、生產(chǎn)等設(shè)施布置均體現(xiàn)安全生產(chǎn)、文明施工。

④各施工場地及施工營地均按有關(guān)要求配置足夠可靠的環(huán)保設(shè)施及消防設(shè)施，防塵除塵及通風(fēng)設(shè)施，交通導(dǎo)行及防護(hù)圍欄設(shè)施。

3 施工工藝及質(zhì)量控制要求

3.1 處理范圍綜述

工作范圍為：下池大壩上游壩面、泄洪閘壩段下游閘墩與底板。

3.1.1 混凝土凍融剝蝕破損修補(bǔ)及防護(hù)

（1）凍融剝蝕深度小于0.5cm時(shí)：基面應(yīng)打磨清理至新鮮堅(jiān)硬的混凝土面，并清洗干凈，待基面干燥后方可進(jìn)行下一道工序。

（2）凍融剝蝕深度在0.5～5cm范圍時(shí)：

①應(yīng)鑿除凍融損壞的基層混凝土，直至出露新鮮堅(jiān)硬的混凝土面，鑿除深度應(yīng)大于1cm；

②涂刷混凝土界面劑，分層涂抹聚合物水泥砂漿，一次涂抹厚度為1.5cm左右，聚合物水泥砂漿厚度宜小于3cm，保證修補(bǔ)面平順即可；

③施工時(shí)基面混凝土應(yīng)干燥，若無法形成干燥條件，應(yīng)選用親水性界面劑。

（3）凍融剝蝕深度大于5cm以上時(shí)：

①應(yīng)鑿除凍融損壞的基層混凝土，直至出露新鮮堅(jiān)硬的混凝土面，鑿除面的周邊應(yīng)垂直，鑿除厚度宜均勻，鑿除深度應(yīng)大于10cm；

②外露的鋼筋應(yīng)打磨除銹；

③在鑿除部位宜采用梅花型布置植入Φ16插筋，插筋選用螺紋鋼，深度約為25cm，錨筋間距50cm，之后架立Φ12雙向鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)橫縱間距15cm，鋼筋網(wǎng)頂部預(yù)留2cm混凝土保護(hù)層厚度；

④澆筑C30普通混凝土，混凝土抗凍標(biāo)號(hào)為F300。

（4）混凝土剝蝕面修補(bǔ)后，需養(yǎng)護(hù)28d，打磨、清洗、晾干后涂刷潮濕型界面劑，界面劑表干后涂刷SK手刮聚脲（防滲型）。

3.1.2 伸縮縫剝蝕破損修補(bǔ)

（1）沿伸縮縫鑿除破壞區(qū)混凝土至完整、密實(shí)的混凝土，鑿槽寬度20cm、深度10cm。鑿除破損的混凝土?xí)r不得破壞結(jié)構(gòu)縫內(nèi)止水帶。

（2）縫內(nèi)嵌入柔性密封材料前，應(yīng)清除縫內(nèi)堵塞物。

（3）回填聚合物水泥砂漿后應(yīng)壓實(shí)抹光，其表面應(yīng)與原混凝土面齊平。

（4）回填砂漿前應(yīng)鉆孔埋設(shè)錨固鋼筋。

（5）伸縮縫表面SK手刮聚脲柔性防護(hù)涂料厚度應(yīng)不小于3mm，處理范圍應(yīng)向兩端延伸15cm。

3.1.3 混凝土裂縫處理

（1）施工前應(yīng)對(duì)裂縫處理范圍內(nèi)的混凝土表面缺陷和雜質(zhì)進(jìn)行處理和清理，經(jīng)處理后的混凝土表面應(yīng)清潔、堅(jiān)固、平整與干燥。

（2）封閉材料涂刷范圍宜擴(kuò)展至裂縫兩側(cè)各15cm區(qū)域，應(yīng)宜向兩端各延伸20cm。

（3）涂刷涂層時(shí)，下一道和上一道涂刷方向應(yīng)垂直。涂層的厚度和均勻性應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。裂縫表面封閉涂層應(yīng)平整、連續(xù)和均勻，無鼓包、流淌、針孔、開裂和縮孔等缺陷。

（4）灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在最大設(shè)計(jì)壓力下，注入率不大于0.05L/min后，繼續(xù)灌注20min，可結(jié)束灌漿。

3.2 SK單組份手刮聚脲防護(hù)施工

3.2.1 SK單組份手刮聚脲施工工序

SK單組份手刮聚脲宜用于水工混凝土建筑物迎水面防滲、裂縫及伸縮縫表層防滲、流速小于30m/s過流面的抗沖磨防護(hù)及表面耐久性防護(hù)。潘家口電廠下池大壩上游壩面、泄洪閘壩段下游閘墩與底板混凝土耐久性防護(hù)處理SK單組份聚脲涂層施工應(yīng)滿足《水電水利工程聚脲涂層施工技術(shù)規(guī)程》（DL/T5317-2014）的要求，具體施工技術(shù)要求如下：

SK單組份手刮聚脲涂層施工工序：采用打磨、清洗等手段清除基層表面浮漿、灰塵、油污→用聚合物水泥砂漿對(duì)基層破損、孔洞、凹凸、裂縫等缺陷進(jìn)行修補(bǔ)找平→界面劑涂刷施工→單組份聚脲涂層防護(hù)材料手刮施工→聚脲表面微缺陷修復(fù)→自然養(yǎng)護(hù)。

（1）將設(shè)計(jì)處理范圍內(nèi)的混凝土基面打磨平整，除去混凝土表面的浮皮和污物，用高壓水清洗表面，清洗后的混凝土表面應(yīng)晾干或用空氣干燥機(jī)吹干，保持表面干燥。

（2）待水分完全揮發(fā)后，對(duì)混凝土表面局部破損、孔洞、凹凸、裂縫用聚合物水泥砂漿修補(bǔ)找平，待聚合物水泥砂漿固化后，用電動(dòng)角磨機(jī)將基面打磨平整?；鶎忧謇砀蓛艉筮M(jìn)行干燥度檢測，含水率應(yīng)不大于7%。

（3）基面處理后，在混凝土和聚合物水泥砂漿表面涂刷專用界面劑，涂刷厚度要求薄而均勻，無漏涂現(xiàn)象。

（4）待界面劑表干后，進(jìn)行單組份手刮聚脲涂層施工，分2遍涂刮至設(shè)計(jì)厚度。單組份手刮聚脲涂層厚度應(yīng)均勻，涂層最小厚度為3mm。2遍涂層手刮間隔時(shí)間不宜過長，當(dāng)兩遍間隔超過2h以上，應(yīng)在第2遍單組份聚脲涂層施工前重新涂刷一道層間處理劑，然后再進(jìn)行下1遍單組份聚脲涂層手刮施工。

（5）單組份手刮聚脲涂層施工完成后應(yīng)進(jìn)行質(zhì)量檢查，發(fā)現(xiàn)有厚薄不一致、針孔、氣泡、空鼓等缺陷應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)。局部小范圍缺陷可采用單組份聚脲直接修補(bǔ)，較大范圍缺陷應(yīng)重新返工處理。

（6）單組份手刮聚脲涂層施工后12h內(nèi)不能與水接觸，24h內(nèi)應(yīng)防止外力沖擊。

3.2.2 單組份手刮聚脲涂層材料施工工藝流程圖

圖1 工藝流程圖

3.2.3 施工質(zhì)量保證

（1）施工質(zhì)量控制

平整度控制——施工期間要求不斷進(jìn)行抽檢，發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)采取補(bǔ)救措施。保證最終施工面滿足要求。

手刮質(zhì)量控制——第2遍手刮應(yīng)在第1遍單組份聚脲涂層凝固后進(jìn)行，并且上下2遍手刮方向應(yīng)相互垂直。手刮時(shí)應(yīng)均勻，厚薄一致，不得有流淌和堆積現(xiàn)象。

（2）施工質(zhì)量要求

施工過程中每道施工工序過程應(yīng)有詳細(xì)的施工記錄和檢查檢驗(yàn)記錄，當(dāng)班技術(shù)員填寫初檢記錄，質(zhì)檢員進(jìn)行復(fù)核，技術(shù)負(fù)責(zé)人進(jìn)行最終檢驗(yàn)，合格后，上報(bào)監(jiān)理或業(yè)主檢驗(yàn)驗(yàn)收，如有不符合技術(shù)要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行返工處理。對(duì)監(jiān)理驗(yàn)收合格部位，如需要進(jìn)行單元工程評(píng)定的，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行單元工程評(píng)定。

每1道工序完成檢驗(yàn)合格后，方可進(jìn)行下1道工序施工。

外觀檢測：顏色均勻、平整、無流掛、無漏涂、無針孔、無起泡、無開裂、無異物混入。

厚度檢測：現(xiàn)場手刮完成后應(yīng)進(jìn)行涂層厚度檢測。檢測方法可以采用別針隨機(jī)插入檢測。

①手刮完成后當(dāng)時(shí)就可以進(jìn)行厚度檢測，每200m2為一個(gè)抽檢單位，小于200m2按200m2計(jì)，每200m2抽檢3處。

②抽檢位置由檢驗(yàn)人員隨機(jī)抽取，抽檢位置間距應(yīng)大于2m，3個(gè)試樣的平均厚度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3 混凝土裂縫處理施工

3.3.1 混凝土裂縫處理施工工藝

混凝土裂縫采用化學(xué)灌漿方法處理。

化學(xué)灌漿的目的一是充填裂縫及伸縮縫，防止裂縫及伸縮縫滲水；二是對(duì)裂縫進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固。根據(jù)不同的部位及裂縫性質(zhì)選擇如下兩種化學(xué)灌漿材料。

（1）環(huán)氧類化學(xué)灌漿材料：環(huán)氧類化學(xué)灌漿材料具有較高粘結(jié)強(qiáng)度及防滲特性，這種材料粘度低，可灌性好，可滲入0.2mm混凝土裂縫內(nèi)，與國內(nèi)外的同類材料相比，其早期發(fā)熱量低、無毒性、施工操作方便，是較理想的混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固材料，主要用于干縫。漿液的配制要以重量比進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量，漿液必須攪拌均勻。

（2）高強(qiáng)度聚氨酯灌漿材料：高強(qiáng)度聚氨酯灌漿材料膨脹率較小，但有一定強(qiáng)度，是一種在防水工程中普遍使用的灌漿材料，其具有遇水固結(jié)及膨脹的特性，具有較好的止水效果。尤其適用于變形縫的漏水處理。該材料可灌性好，當(dāng)聚氨酯被灌入含水的混凝土裂縫中時(shí)，迅速與水反應(yīng)，形成不溶于水和不透水的凝膠體，在與水反應(yīng)的同時(shí)產(chǎn)生CO2氣體，這樣邊凝固邊膨脹，體積膨脹幾倍，形成二次滲透擴(kuò)散現(xiàn)象（灌漿壓力形成一次滲透擴(kuò)散），從而達(dá)到堵水止漏的效果，主要用于潮濕縫或伸縮縫。

3.3.2 混凝土裂縫化學(xué)灌漿施工工藝

普查混凝土裂縫→混凝土裂縫描述及標(biāo)識(shí)→沿混凝土裂縫兩側(cè)切矩型槽→填充聚硫密封膠→埋設(shè)錨固鋼筋→填充聚合物水泥砂漿→埋設(shè)灌漿嘴→化學(xué)灌漿→SK單組份聚脲封閉裂縫表面→封孔。

3.3.3 滲水裂縫環(huán)氧灌漿施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→縫內(nèi)清理→鉆孔→安裝灌漿嘴→灌漿→灌后檢查→封孔→質(zhì)量檢查與驗(yàn)收。3.3.4 質(zhì)量檢測

（1）鉆孔控制——鉆孔時(shí)若遇到鋼筋時(shí)需另換孔，盡量避開蜂窩面，若遇到蜂窩需及時(shí)清渣并放慢鉆進(jìn)速度，防止破壞混凝土表面。

密實(shí)度控制——復(fù)合灌漿后需持續(xù)觀察一段時(shí)間，如發(fā)現(xiàn)依然存在滲漏水情況，需及時(shí)的補(bǔ)灌，最終達(dá)到縫面干燥的效果。

（2）檢查孔宜在以下部位布置：

①貫穿性裂縫、深層裂縫和對(duì)結(jié)構(gòu)整體性影響較大的裂縫。

②根據(jù)施工記錄、灌漿成果資料分析確定的部位。

（3）檢查孔布置數(shù)量：

①貫穿性裂縫、深層裂縫和對(duì)結(jié)構(gòu)整體性影響較大的裂縫，每條縫至少布置1個(gè)檢查孔。

②其他裂縫每100m布置不少于3個(gè)檢查孔；當(dāng)處理總長度小于100m時(shí)，亦布置3個(gè)檢查孔。

③檢查孔壓水試驗(yàn)其壓力采用0.3MPa，并穩(wěn)壓10～20min后結(jié)束。

（4）引用標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)程規(guī)范：

化學(xué)灌漿施工工藝及質(zhì)量控制參照DLT 5406-2010《水工建筑物化學(xué)灌漿施工規(guī)范》、DLT 5315-2014《水工混凝土建筑物修補(bǔ)加固技術(shù)規(guī)程》。

3.4 混凝土凍融剝蝕破損修補(bǔ)部位聚合物水泥砂漿施工工藝

凍融剝蝕破損混凝土切邊鑿除及基面清洗處理→涂刷聚合物水泥凈漿→聚合物水泥砂漿的拌制和取樣→分層涂抹聚合物水泥砂漿→養(yǎng)護(hù)。

3.5 伸縮縫剝蝕破損修補(bǔ)施工

3.5.1 伸縮縫剝蝕破損修補(bǔ)施工工藝流程

伸縮縫剝蝕破損切縫鑿除成矩形槽及基面清洗處理→矩形槽內(nèi)及縫面清理→槽內(nèi)充填3cm厚聚硫密封膠→埋設(shè)錨固鋼筋→槽內(nèi)回填3cm厚聚合物水泥砂漿→縫面手刮SK單組份聚脲涂層（包含增設(shè)胎基布）→養(yǎng)護(hù)。

3.5.2 施工質(zhì)量保證措施

（1）縫面應(yīng)用手提砂輪機(jī)或鋼絲刷進(jìn)行表面處理，用空氣壓縮機(jī)將縫內(nèi)的灰塵與余渣吹凈，粘結(jié)面應(yīng)干燥、清潔、無油污和粉塵；

（2）注膠前應(yīng)檢查縫深、縫寬，確保聚硫密封膠充填質(zhì)量；

（3）密封膠施工過程中重點(diǎn)質(zhì)量控制工序如下：

①變形縫密封界面必須用手提砂輪或鋼刷進(jìn)行表面處理，必要時(shí)用切割機(jī)處理，確保粘結(jié)界面干燥、清潔、無油污和粉塵，并暴露出堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)層；

②密封膠混合要完全充分，雙組分混合至顏色均勻一致；

③涂膠前先在涂膠面上刷涂底涂料，然后手工涂膠一層并反復(fù)擠抹后才可用注射槍注射涂膠；

④混合后的密封膠要確保在要求的時(shí)間內(nèi)用完，超過適應(yīng)期的膠料不能同新混合的密封膠一起使用；

⑤涂膠過程中膠體搭接要嚴(yán)格按照搭接工藝要求施工；

⑥涂膠工程中要注意從一個(gè)方向進(jìn)行，并保證膠層密實(shí)，避免出現(xiàn)氣泡和缺膠現(xiàn)象；

⑦膠層未完全硫化前要注意養(yǎng)護(hù)，不得泡水或人為損壞；

⑧若要進(jìn)行密封效果滿水或帶壓試驗(yàn)，應(yīng)在密封膠完全硫化后（7～14d）方可進(jìn)行。

4 結(jié)束語

混凝土剝蝕凍融影響大壩整體運(yùn)行穩(wěn)定安全，本項(xiàng)目的實(shí)施可提高下池大壩混凝土的耐久性，恢復(fù)大壩整體性，提升大壩的安全性及整體美觀要求，確保大壩安全穩(wěn)定運(yùn)行。