新技术在安康水电站消力池检修中的应用研究.doc

新技术在安康水电站消力池检修中的应用研究王增利 马宗世一电站概况安康水电站位于汉江上游，在陕西省安康市城西18km处。下游距已建丹江口水电站约260km，上游距已建的喜河水电站约145km。安康工程以发电为主，兼顾防洪、航运、养殖、旅游等综合利用效益。水库正常蓄水位330m，死水位300m。正常蓄水位以下库容25.8亿m，可进行不完全年调节。水库预留3.6亿m防洪库容，可以消减五年至二十年一遇洪水洪峰流量30004500 m/s。坝址多年平均流量608m/s，多年平均年径流量192亿m/s，设计洪峰流量（P=0.1%）36700 m/s，校核洪峰流量（P=0.01%）45000 m/s 。电站总装机容量800MW，保证出力175MW，多年平均发电量28亿kW.h，年利用小时数3500h。电站枢纽工程由拦河坝、泄洪消能建筑物、坝后式厂房和通航设施等建筑物组成。安康水电站于1978年开工，1998年2月主体混凝土施工基本结束。1990年12月第一台机组发电，1992年12月第四台机组发电。设计单位为“电力部水利部北京勘测设计研究院”，施工单位为“中国水利水电第三工程局”。二工程基本情况及历史资料2.1 工程基本情况安康水电站表孔消力池长108m，宽91m，纵横缝将池底板分成37块，除最右侧11坝段7块宽9m（另6m 与小导墙连接），其余为1918 m。池底板高程229.00m, 尾坎高程243.00m，池深14m。消力池底板厚均7m,最厚处达到20m，底板表面为1m厚R28300#抗冲混凝土，其内设一层抗冲防裂钢筋网，以下为R28150# 基础混凝土，深度大于7m坑槽部位回填R28100#混凝土。各块纵横缝在面层抗冲混凝土内设铜止水和塑料止水各一道，基础混凝土纵横缝内设键槽相嵌连接，表下0+090.00m、0+108.00m两条纵缝进行了并缝灌浆。消力池底板下设有抽排系统，纵横排水廊道，廊道底板高程为222.50m，横向廊道骑缝布置，纵向廊道在缝下3.75m处，廊道内设有基础排水孔，用以降低消力池底板的仰压力。廊道集水汇入小导墙墙6的集水井，经布置在252.5m高程的深井泵抽排至尾水渠。池底板除11池4至11池6和12池3至12池4底板很厚，没进行灌浆外，其余底板均进行了固结灌浆。2.2 历史处理情况安康电站表孔消力池底板存在层间脱离等缺陷，曾先后于1996年、2000年、2002年和2004年和2007年进行过5次修复处理，1996年表孔消力池加固后，经历了1998年多次较大洪水，造成了锚筋及伸缩缝多处破坏。汛后检查池底板排水廊道，发现部分纵横缝漏水量有所增大。1999年3月31日表孔消力池漏水量达到4652mls。2000年2月进行加固定处理，期间漏水量较小，当年最大漏水量（2月29日）仅465mls，但由于个别锚杆孔未进行很好的回填封堵，在2001年2月15日出现漏水量突然增大到1800ml/s,并在3月7日达到最大3792ml/s。2002年3月进行抽水处理，在伸缩缝处理试验中，忽视了封堵材料与混凝土的粘结，2003年经历了多次较大洪水后，2004年2月初漏水量明显增大，3月25日最大达到4209ml/s。2004年12月2005年2月进行了抽水检修。2005年3月最大漏水量仅710ml/s(2月24日)日，随后表孔消力池经历了2005年10月的特大洪水后漏水量无明显增加，2006年最大漏水量为4月5日的770ml/s。2006年7月12日泄洪后密封门打开检查发现表孔消力池漏水量突然增大，在消力池底板廊道出现2个贯穿性集中漏水点，其中1号渗水点位于11池1、12池1靠近拱顶处，漏水量约为5850ml/s。2号漏水点位于13池2、池5间，漏水量约为3380ml/s。13池3的集中漏水点（05年处理过）有少量漏水外，其它各处未发现有漏水量增大情况。7月24日（泄洪后）密封门打开后现场检查发现除1、2号集中漏水点外，位于13池3的原脉动压力管集中漏水处又开始漏水（05年初处理后至一直未漏水），该点在7月13日消力池检查时仅有滴水产生。估测总漏水量（包括3个漏水点）约为15600ml/s，相比7月13日总漏水量9230ml/s有明显增大。7月30日继续增大到20500ml/s。2007年8月2日8月6日对该三处漏水点采用化学灌浆进行封堵。8月8日漏水量减小到750ml/s，8月底漏水量逐步恢复到处理前水平。11月29日消力池漏水量170ml/s。加上经历2010年特大洪水过程对消力池又造成了巨大的安全隐患，因此鉴于表孔消力池安全对整个枢纽工程正常运行的重要性，从工程的长远出发，对消力池进行大修已迫不及待。通过多方咨询研究表明只有对消力池底板表面抗冲层进行彻底修复处理，才能确保大坝的安全运行。2011年11月抽水完成后对消力池底板进行检查发现，铁钢砂与弹性环氧砂浆实验块出现大面积脱落，其中铁钢砂实验块多半破坏，弹性环氧砂浆实验块基本全破坏，部分区域出现小面积冲坑；锚杆出现个别被拔出，锚杆头及头部环氧护面脱落较多。最大面积及最大冲蚀坑均出现在11坝段。整个消力池共有近300余个插筋表面环氧脱落，钢筋外露，个别插筋有拨出现象。三. 主要研究内容本次修复将表层抗冲磨混凝土全部拆除，浇筑新混凝土至原设计体形。拆除范围共25块，混凝土8406 m。其中1918m，19块；918m，6块。新浇混凝土采用三级配C35钢钎维混凝土，内布置两层钢筋网。在消力池底板范围内布置锚筋3264根（28，L=3.6m），下端深入老混凝土2.5m，上端与上层钢筋网焊接。新浇筑的消力池底板纵横缝设置U型铜止水，长1058m（宽60cm，厚0.8mm），铜止水上设WGB止水条，周边需要在老混凝土上凿槽重新设置止水，上下侧各设置WGB止水条。硬质聚氯乙烯闭孔泡沫板998 m2，界面粘结剂喷涂7470 m2。3.1 工程特点1、施工难度大：由于施工场地狭窄，进料、出渣极为不便，施工强度高。涉及导流、爆破、插筋、浇筑、止水处理、分缝处理、环氧抹面等多道工序。2、工期紧：由于电站运行的特点，要求在一个枯水期完成施工任务，仅半年时间在狭窄的环境中完成约一万方的混凝土拆除及回填浇筑任务，且爆破接近厂房，控制不当就会影响机组的安全稳定运行。3、质量要求高：根据设计要求，关键是插筋的拉拔强度，还有钢纤维混凝土的拌合问题、新老混凝土的结合、铜止水，设计都有明确严格的要求。特别是分层爆破的问题尤为重要。3.2 主要技术难点1、施工道路的修筑2、施工期水库调度运用及临时围堰的安全3、老混凝土的爆破拆除4、新老混凝土的结合技术5、手刮聚脲的涂刮工艺3.3 采取的方法通过研究图纸、现场勘查、召开专家审查会的方法确定施工道路的修筑路线；通过采取以往抽水检查经验结合水库调度研究来确定施工期导流方案；通过爆破试验和现场多点监测的方法对爆破手段不断优化；与北京设计院一起召开研讨会，并委托其进行多种新技术应用的研究来提高修复工艺和修复水平。3.4 施工道路的选择与填筑进场施工道路采用水下抛填路基、位置位于中孔消力池尾坎，借助中孔消力池尾坎的便利条件，从左岸尾水道路铺设。在大导墙防浪墙部分打开一个缺口，在消力池尾坎左下角246.5m设置门机施工平台。施工道路布置原方案为左岸下游码头跨航路基导墙左侧表孔鼻坎下游EL246.5m平台，道路长度约为200m，石渣填筑量约为72523m3。方案施工道路和EL246.5m施工平台的石渣回填量较大，对现场料源储备要求高，即料场料源必须满足道路、围堰和施工平台填筑的要求。R3道路及EL246.5m施工平台填筑和K80/115塔机布置安装占压时间较长。优化后的方案将原R3道路路线调整为：左岸下游码头中孔鼻坎下游EL246.5m平台，道路长度约为85m，石渣填筑量约为29750m3。EL246.5m平台尺寸为20 m20m。减小了施工运输道路的石渣回填量，缩短了运输道路进占施工工期，为消力池底板修复处理施工争取了一定时间，加快了施工进度。(1)本工程填石路堤按浸水路基的要求设计，当边坡高度较大时，采用台阶性断面，边坡坡度在设计水位以下不宜陡于11.75。(2)路基采用压缩变形小、水稳性好的渗水性材料作填料。当渗水性材料较为缺乏时，路堤受库水位浸泡的部位宜用渗水性材料填筑，库水位以上的部位用细粒土填筑。(3)填石路堤的石料采用不易风化、强度不应小于15MPa(用于护坡的不应小于20MPa)。石料最大粒径不得超过压实厚度的2/3，大面向下摆放平稳，紧密靠拢，所有缝隙填以小石块或石屑，在路床顶面以下500mm的范围内铺填有适当级配的砂石料。(4) 临水侧路基边坡采用抛石或石笼抛填。抛石边坡坡度和选用石料块径大于300mm，坡度不陡于所抛石料浸水后的天然休止角，厚度大于所用最小石料块径的两倍。石笼内所填石料，采用重度大、浸水不崩解、坚硬且未风化石块，块径大于石笼的网孔。(5)水上部分分层填筑，使用重型振动压路机分层洒水压实。分层松铺厚度根据压路机的功能控制在5001000mm之内。压实时继续用小石或石屑填缝直到压实顶面稳定、不再下沉、石块紧密、表面平整。临时道路和施工平台的选择利用了有利条件，减少了填筑工程量，同时加快了施工进度，为后期施工赢得了宝贵的时间。3.5 钢结构橡胶围堰的使用原设计施工围堰为土石围堰，位于表孔消力池尾坎上。为确保工程顺利施工，经多次研究分析：第一，消力池尾坎较为狭窄，不便于土石围堰的填筑。若填筑土石围堰必须占用尾水河道，施工量大。第二，施工难度大，土石材料的运输很不方便。第三，土石围堰施工效果不好，需经常检查维护。若遇到高水位或洪水过程，长期浸泡或冲蚀。必须重新施工。土石围堰与钢结构橡胶围堰的优缺点对比土石围堰钢结构橡胶围堰填筑土石方量大，场地不足占用空间小，利于施工材料运输不便，需多辆运输设备施工材料用一条船便可运输围堰所需材料经不起长期浸泡，特别是洪水冲蚀结构坚固，经久耐用施工期长施工期仅需5天左右 通过施工过程中的实践正好证明了钢结构橡胶围堰的优点：2011年10月25日，消力池抽水围堰开始准备，11月1日围堰搭建完毕，用7天时间抽完了14万立方水，由于11月发生罕见“秋淋”天气，持续降雨导致水库来水剧增，水位上涨迅速， 11月7日拆除部分围堰的橡胶皮子，机组保持满发，及时消落水位。11月19日恢复围堰，开展二次抽水，11月25日消力池抽水结束。若围堰采用土石结构，必将在这场洪水中化为乌有。 3.6 抽排水为确保工程顺利开工，安康电厂先后发厂内协同督办2次，联系网、省公司调度迅速通过机组大发电方式将水库水位拉低至321m附近，为后期施工安全创造条件。 2011年10月25日，消力池抽水围堰开始搭建，11月1日围堰搭建完毕，现场安装550m/h抽水泵2台、200m/h潜水泵3台，日抽水能力近20000m。由于11月发生罕见“秋淋”天气，持续降雨导致水库来水剧增，水位上涨迅速，水工分场准确预测径流过程，厂领导及时决策，11月7日拆除部分围堰，机组保持满发，及时消落水位。11月19日恢复围堰，开展二次抽水，新增一台550m/h离心泵，日抽水能力达30000m，11月25日消力池抽水结束。3.7 混凝土拆除爆破此次表孔消力池底板混凝土拆除爆破施工，自2011年11月27日开始至2012年1月1日全部完成，历时36天，共爆破拆除5个坝段，25个单元。其中: 9m18m=162m2的6块，19m18m=342m2的19块,总面积约7474.75m2，共完成C30钢筋混凝土拆除8786.14m3。共计进行83次爆破，钻孔约15000m，最大孔深1.91m，耗毫秒非电管24313枚，电雷管167枚，乳化炸药6864.2kg，平均单耗0.78kg/m3。拆除爆破工程施工安全、质量和工期全部满足合同要求。3.7.1 主要难题与对策1、爆破安全允许振速要求高为保证拆除爆破振速控制在周围建筑物和机电设备正常运行的安全允许振速要求范围，对爆破参数选取的精度要求很高。消力池底板混凝土拆除爆破对各类建筑物爆破振动的质点振速值控制见下表。 拆除爆破振动安全允许控制值项 目质点振速（cm/s）说 明水电站及发电厂中心控制室设备0.5运行中水电站及发电厂中心控制室设备2.5停机坝基帷幕灌浆及闸门2.0新浇大体积混凝土2.03.0初凝3天新浇大体积混凝土3.07.0龄期：37天新浇大体积混凝土7.012.0龄期：728天为满足此要求，施工中必须对孔径、孔深、间排距及最大单响等参数进行严格控制，采取的主要措施有：（1）采用常规变径（连接套R45变径R38，50mm钻头）HCR1200-ED液压钻机和YT28手风钻（42mm钻头）进行钻孔。（2）孔底集中装药（32mm乳化炸药），尽量使炸药充满炮孔，形成耦合连续装药，增加堵塞长度，水中采用纸卷进行炮孔堵塞，确保堵塞质量，提高爆炸气体的有效利用率，从而充分发挥炸药的能量来破碎混凝土和改善爆破质量。（3）控制单孔装药量和最大单响药量即首先根据安全允许振速、爆心距保护对象距离和萨道夫斯基公式计算出最大单响药量，并根据振动监测数据随时进行调整。2、采用先进的振速监测设备为确保周边建筑物和机电设备的安全，使工程顺利进行，有针对性地对大坝基础帷幕灌浆及闸门、中控室机电设备和4#发电机组保护屏、开关站及尾水导墙进行实时爆破振动监测，及时提供爆破施工对已有建筑物和机电设备的影响情况，以便根据测试结果，随时调整优化爆破参数。工程采用美国IOTECH公司生产的StrainBook综合数据采集仪WBK18模块，每个模块有8个通道，可以配置8个单向速度传感器或加速度传感器。通过USB接口与PC电脑进行数据通讯，运用专业软件进行处理分析及成果输出等，现场直接设置各种采集参数，能即时显示波形、峰值和频率。爆破振动监测使用美国CTC公司VE102-1A速度传感器，可对微小振动及超强振动进行测量。通过36天的混凝土拆除爆破振速监测数据统计和分析，各测点爆破振速均在安全允许控制值范围内 3、施工参数依据施工情况灵活调控随着爆心距与受保护建筑物（4#发电机保护柜）的距离越来越近，既要把爆破振速控制在安全允许范围，又要确保爆破效果。要求对单孔药量及最大单响药量等爆破参数必须精确控制。如果采用固定的爆破参数，必将形成爆破振速超标或无法达到爆破效果；若采取分层或者二次、多次爆破，势必会加大了钻孔及爆破的作业量从而加大了爆破施工成本，严重影响拆除爆破施工进度。因此，必须根据爆心距距受保护对象的距离、振动监测数据资料及爆破效果等情况，灵活调控，随时进行爆破参数的调整，以保证拆除爆破的安全、质量和进度能满足设计要求。4、爆破安全防护措施炸药爆破能量以应力波和爆轰气体膨胀压力的形式作用于介质并使其破碎，多余的能量使碎块获得足够的动能而抛射，其初速度有时达100m/s以上，其中个别碎块抛射较远，形成飞石。周围建筑物离拆除爆破施工部位距离较近，采用有效地覆盖材料及覆盖方法是控制爆破飞石的重点也是难点。由于消力池底板钢筋混凝土属于薄壁结构，强度较高，爆破单耗较大，加之炮孔浅，自由面条件差，容易产生飞石，安全防护的覆盖质量要求高。爆破初期采用“单层运输带贴近覆盖法”进行爆破防护，开始效果较好，但经历数次爆破冲击后，运输带破损严重无法满足安全防护控制爆破飞石的要求。后又采用“钢管架覆盖竹夹板的间隙覆盖法”，仍难以满足要求。通过查阅资料和多种材料现场试验，最终确定采用成品炮被和废旧轮胎用钢丝绳串连的“贴近覆盖法”有效地了控制爆破飞石，满足了拆除爆破施工期安全防护的要求。为满足施工需要，投入了2台HCR-12EDS液压钻机、1台神钢260-8液压反铲、1台日立225液压反铲、1台3m3装载机、2个破碎锤和一台SY235C-8型液压反铲及15部YT28手风钻等开挖施工设备，3.7.2 科研项目取得的技术成果通过36天83次爆破施工的效果和数据综合分析：1、采取梯段一次控制爆破的施工方法，爆破深度及块度大小和施工进度等均满足要求。2、各测点部位振速监测值均在安全允许范围内，未见超标现象，爆破参数选取及调整，满足设计允许的安全振速范围。3、从爆破后的效果及爆破后的宏观调查和电站运行管理监测数据表明，安康水电站表孔消力池底板修复处理工程的混凝土拆除爆破施工对周围已有建筑物的影响控制在安全范围以内，密集建筑物下施工的安全防护措施，满足爆破安全规范要求，对于大型表孔消力池抗冲耐磨层钢筋混凝土分层爆破拆除施工总结出了总结了一些经验，为今后类似工程提供一些参考和借鉴。3.7.3 科研项目技术经济效果评价通过研究对爆破方案进行了优化。原方案将厚度1.0m抗冲耐磨钢筋混凝土消力池底板采用2层进行拆除，第一层钻0.3m深孔进行爆破；第二层钻0.7米深孔进行爆破；预留0.1m底板保护层采用液压破碎锤凿除。优化后的方案将厚度1.1m抗冲耐磨钢筋混凝土消力池底板上部1.0m采用单层一次爆破的方法，预留0.1m底板保护层采用液压破碎锤凿除。节省2#岩石乳化炸药5.74t、非电毫秒雷管12.6万枚（原计划2#岩石乳化炸药12.6t、非电毫秒雷管150000枚；实际消耗2#岩石乳化炸药6.86t、非电毫秒雷管24313枚）,直接经济效果约100万元，大大节省了爆破拆除费用。提前爆破拆除完工工期近21天（原计划工期57天，实际工期36天），经济效果十分显著。优化方案克服了爆破安全允许振速要求高、密集建筑物控制爆破飞石难度大、拆除爆破参数不易掌控和工期紧等诸多难题，拆除爆破取得良好效果，各部位测点爆破振速均在安全允许范围内，满足爆破拆除施工要求，为类似工程施工提供了借鉴。3.8 钢纤维混凝土配合比设计试验研究成果3.8.1钢纤维混凝土施工配合比设计1、前期设计配合比根据施工技术要求和设计文件要求，安康电站表孔消力池底板修复处理工程主要采用强度等级为42.5的中热硅酸盐水泥，掺加级粉煤灰。因为安康电站表孔消力池底板修复处理工程的施工重点为新老混凝土结合，为使新老混凝土能有效的结合为整体联合受力，在设计阶段对钢纤维混凝土配合比进行了大量的试验和研究，并在施工技术要求（设计）中提供了一个前期钢纤维混凝土配合比，见表 前期钢纤维混凝土设计配合比 混凝土强度等级级配水胶比砂率每m3混凝土材料用量（kg/m3）水水泥粉煤灰钢纤维减水剂（%）引气剂（%）C35W8F100三03531%12530354400.75.02、混凝土配合比优化为使新、老混凝土良好结合，优化水泥用量，降低混凝土内部水化热温升，减小新浇混凝土温度变形，有利于新老混凝土结合，科研小组在拟定配合比的基础上，对配合比进行了优化设计。为此科研小组就天然砂的颗粒级配和细度模数进行了多次试验，将多组数据统计研究分析，根据试验得到的混合砂颗粒级配和细度模数2.90，以及各种原材料的检验结果，进行配合比优化试验，优化后的配合比及试验结果见表 钢纤维混凝土施工配合比 混凝土强度等级级配水胶比砂率每m3混凝土材料用量（kg/m3）水水泥粉煤灰钢纤维砂大石中石小石减水剂（%）引气剂（/万）C35W8F100三0.3524%11228832404826104584572.240.16 钢纤维混凝土抗压、劈裂抗拉强度 设计强度等级抗压强度/MPa劈拉强度/MPa7d28d7d28dC35W8F10033.745.51.822.553.8.2研究结论1、根据参照三峡工程中混凝土配合比设计试验的先进经验，安康消力池底板修复处理工程抗冲耐磨钢纤维混凝土配合比设计过程中采用了以中热硅酸盐水泥掺用I级粉煤灰，联合掺用高效减水剂和引气剂的技术方案，在确保混凝土施工性能、强度性能和耐久性能的同时，混凝土单位用水量得到了有效降低。2、混凝土配合比得到了现场生产及施工应用验证，检测成果表明，混凝土配合比满足设计的各项指标要求。从强度统计结果分析，混凝土强度保证率满足规范及设计要求，混凝土生产控制水平优良。3.8.3混凝土施工技术措施优化研究成果安康水电站表孔消力池底板修复处理工程共5个坝段25个单元，混凝土浇筑共8788.35m3，其中最大块18m19m=342m2、最小块18m9m=162m2；按照合同要求，混凝土浇筑必须在3月底完成，施工场地狭小、运输手段单一、工期紧、干扰大。施工中通过对混凝土施工技术措施的优化设计，按合同要求顺利完成了施工任务，新老混凝土结合施工质量满足设计要求。3.9 混凝土浇筑施工门、塔机布置的优化本工程的施工首先要满足工程的安全度汛，所以施工集中在枯水期（当年11月份到次年3月底）进行，造成施工强度极不均衡。因而，大型浇筑机械设备的布置在工程施工中尤为重要。首先，机械设备的布置是否合理直接关系到拆除爆破出渣和混凝土浇筑强度和施工进度是否满足要求。最后，由于本工程施工集中在枯水期进行，施工工期短，场地狭窄，机械设备布置受限，只能选择单一的机械设备，因而造成施工强度高。因此，在满足上述条件下，合理布置垂直运输机械设备，以利于提高施工效率、降低施工成本。3.9.1 原施工组织设计拟定的机械布置方案简介在左导墙泄流底孔出口下EL255m高程平台布置1台移动式K80/115型塔机，担负大部分混凝土浇筑和钢筋模板的辅助吊运工作。塔机工作幅度以外范围采取消力池内TB105皮带输送机入仓，塔机喂料。3.9.2 优化后的混凝土机械布置方案因原设计机械布置方案是将K80/115型塔机安装在大导墙中下0+140中下0+198 ，EL255m高程，安装平台与安装位置水平相对距离约30m，垂直高差8.5m，市场难以找到相应的起吊安装设备。通过项目部的现场查勘、分析论证和设备强度的对比分析，确定对原方案进行优化。即将原大导墙中下0+182中下0+210部位混凝土拆除至EL246.5m高程，布置一台安装的MQ600B10/30T门式起重机，轨道分别布置在大导墙上和沉井段加高的混凝土上，轨道长：36米。3.9.3 优化后的机械和施工道路布置1、从垂直运输设备的配备上，将1台K80/115型塔机+1台TB105皮带输送机吊优化为1台MQ600B型门机+1台斗山220长臂液压反铲。满足了最高月浇筑强度4875m3的施工要求又满足了总体施工进度要求，配置经济合理，降低了设备的安装难度，有效地保证了工程进度。2、大导墙EL255m高程布置1台K80/115型塔机优化为在EL246.5m高程1台MQ600B型门机，优点如下：K80/115型塔机的轨距为10m，因大导墙结构的限制，塔机轨道只能布置在大导墙中下0+140中下0+170，EL255m高程位置，与安装装平台EL255m高程相差8.5m，水平相对距离相差约30m，安装难度和安装成本很大。而将塔机改为门机后就解决了该问题。混凝土浇筑吊罐下落高度达50多米，门机底架状态比塔机下落速度快，有利于提高入仓强度。同时MQ600B门机安装拆除灵活、简单。3.10 新老混凝土结合面处理为使新老混凝土结合满足质量要求，在混凝土浇筑前，对施工组织顺序及新老混凝土结合面处理工序的工艺方法进行研究，通过优化结合面锚杆施工、界面处理剂涂刷等各施工工序，最终满足了施工质量和进度要求。1、结合面锚杆施工为有利于新老混凝土结合为整体，限制结合面拉应力，设计在新老混凝土结合面设置砂浆锚杆。结合面锚杆施工的优化主要体现在施工的组织与安排上，锚杆施工安排在止水槽开挖和0.1m保护层凿除工序后，混凝土浇筑前实施最为合理，优点主要为：可以避免安装后的锚杆对止水槽开挖及保护层凿除施工造成影响，同时避免了对安装后锚杆的碰撞和扰动。2、界面处理剂的涂刷表孔消力池底板从通水已经运行了22年，由于泄洪量大、流速高，表孔消力池底板脉动压力造成底板防冲层的破坏严重，混凝土各个部位均有不同程度的裂缝。为有利于新老混凝土结合，采用水泥：丙乳乳液=2:1的丙乳净浆作为新老混凝土界面处理剂。3.11 混凝土浇筑施工本工程的混凝土浇筑工艺，不但要保证混凝土内实外光，还要确保新老混凝土结合质量。通过本项目对混凝土浇筑施工工艺的研究和优化，施工满足了新老混凝土结合技术要求和质量要求。3.11.1 仓面浇筑工艺设计的优化提高仓面设计符合率对提高混凝土浇筑质量，降低施工成本，搞好施工安全，加快施工进度具有十分重要的意义。优化后的混凝土仓面浇筑工艺设计主要包括浇筑块单元编码、埋件位置、混凝土的工程量、浇筑方法(台阶法、层厚、次序、方向等)、浇筑时间、浇筑手段，仓面设备及人员配置、温控措施、浇筑注意事项及有关示意图等内容。优化后的仓面设计实施过程中，在监理及各施工管理层齐抓共管下，仓面设计填写规范、操作实用性强、符合率高，仓面设计没有流于形式，发挥了应有的作用。3.11.2混凝土浇筑过程中的工艺（1）新老混凝土结合面界面处理剂按照施工技术要求 “为了提高新老混凝土结合面的粘结力，在新浇混凝土前，需在结合部位涂刷一层厚水泥：丙乳乳液=2:1的丙乳净浆作为新老混凝土界面处理剂。每次涂刷的面积应与浇筑强度相适应，以涂刷1h内（根据施工现场温度确定，丙乳净浆以触干为宜）开始混凝土浇筑覆盖，铺设工艺必须保证新浇混凝土能与老混凝土结合良好。”以上要求，在素混凝土和钢筋不密集的平面仓面界面剂涂刷很容易做到，但在2020cm双层钢筋网片的仓号中施工则有一定难度。为保证界面剂涂刷均匀和涂刷与浇筑间隔时间控制，本项目对新老混凝土结合界面剂涂刷工艺做了优化研究。首先，在备仓时必须将新老混凝土接触面凿毛并清理干净，在浇筑前1h进行丙乳净浆界面处理剂的涂刷，涂刷面保持潮湿无积水，涂刷速度与混凝土浇筑速度相适应，按刷涂界面剂后在1小时内覆盖混凝土控制。其次，为防止界面剂涂刷面积过大，在浇筑中采用人工进行涂刷，丙乳净浆根据浇筑坯层的厚度随拌随用，采用电子称量系统称量，电动搅拌器搅拌均匀。经过实际操作效果较好。通过本项目对刷涂界面剂后新老混凝土结合面受力性能情况的研究，得出以下试验结果：刷界面剂新老混凝土结合试块的劈裂抗拉强度为1.33MPa。28天龄期的新混凝土试块的劈裂抗拉强度为2.20MPa。通过试验结果，分析得出以下结论：试块断裂处未出现在新旧混凝土结合处，说明界面剂与新混凝土和旧混凝土之间的粘结强度不是整个试块中最薄弱的环节。新老混凝土结合面涂刷界面剂对提高结合面粘合力是有利的。（2）混凝土振捣工艺混凝土振捣工艺具体的优化措施为：浇筑混凝土使用振捣器将混凝土捣实至可能的最大密实度，每一位置的振捣时间以混凝土不再显著下沉、不出现气泡并开始泛浆时为准。同时避免振捣过度。振捣器距模板的垂直距离不小于振捣器有效半径的1/2，并不得触动钢筋、止水及预埋件。在新老混凝土结合面处加强振捣。平仓振捣设备的生产率大于混凝土入仓强度，采用的振捣器能满足低坍落度(57cm)、三级配(最大骨料料径80mm)混凝土的振捣要求，为保证消力池外观质量，在永久外露面处实施“平板振捣器二次振捣工艺”。3.11.3 混凝土温控措施安康水电站表孔消力池底板修复处理工程施工主要难点为新老混凝土结合面的质量控制，混凝土温度控制对新老混凝土结合面的施工质量起着决定性的作用，尽量减少新浇混凝土因温度收缩对消力池底板产生的不利影响，避免或尽可能减少混凝土裂缝，尤其是危害性的裂缝是非常关键的。本课题通过对原施工组织设计中混凝土施工温度控制要求的研究和优化，获得了满足安康消力池底板修复处理施工要求的温控措施，对本工程混凝土施工起到了指导作用。 由于混凝土浇筑时间在1-3月份，最低气温发生在1月份，气温变化频繁，昼夜温差较大，在温度应力作用下，混凝土容易产生裂缝。为减少混凝土内外温差，降低混凝土表面温度梯度，避免产生混凝土表面裂缝，做好混凝土低温季节保温工作尤其重要。安康消力池底板混凝土控制应从原材料温度控制、设备状态的控制、运输过程中防护、浇筑过程中温度控制、预警机制的建立和运行等方面着手，并分别针对上述几方面对原施工组织设计中的温控措施进行优化，主要体现以下几个方面：1、选择水化热较低的中热硅酸盐水泥。2、控制混凝土最高浇筑温度为14，施工中采取措施降低混凝土浇筑温度。加强现场调度管理，根据每个仓号浇筑混凝土量的大小、浇筑强度，合理安排混凝土运输车辆，避免混凝土在运输过程中“压车、积料”现象，缩短混凝土运输时间和加快平仓振捣速度。尽量避免低温时段浇筑混凝土。3、混凝土浇筑过程中温度控制从浇筑前的仓号内人员、设备的配备情况和浇筑过程中的保温、防护措施等方面进行控制。混凝土开仓浇筑前检查人员到位及设备完好率等情况，保证混凝土浇筑期间入仓和覆盖速度，减少混凝土在浇筑期间散热过快，造成混凝土内部温差较大。浇筑时要严格按照工艺流程表中的混凝土的铺筑方案执行，混凝土入仓后及时振捣，缩短混凝土坯间暴露时间，在混凝土浇筑过程中，要加强表面保温保湿工作，随浇随覆盖保温被，尤其是对正在振捣的混凝土和料头部位及时覆盖1.5cm2cm厚的保温被进行保温，对振捣到位后的混凝土同样要求及时跟进保温被保温。对于边角等容易出现裂缝的部位，进行保温。拆模后混凝土表面温降超过69以及气温骤降期间，推迟拆模时间并在拆模后立即采取表面保护措施。3.12 SK手刮聚尿的应用：产品简介聚脲弹性涂料采用了端氨基聚醚和液态二元胺扩链剂作为活泼氢组份与异氰酸酯组份的反应活性极高这一技术原理，无需任何催化剂，即可在室温甚至零摄氏度以下瞬间完成反应，且材料性能极佳。 主要特性 1、A、B两组份100%参与成膜反应，无VOC排放。 2、室温下喷涂，超速固化，不需烘烤。 3、采用高压无气喷涂反应成型，一次性喷涂膜厚可达5毫米。 4、涂膜具有优异的弹性体物理力学性能，耐磨损，抗冲击，耐擦刮。 5、涂膜附着力强，在各种基材表面附着良好。 6、涂层致密，防腐防水性能好。 7、耐化学品性能好，可在各种酸、碱、盐环境下长期使用。 8、耐老化性能好，户外长期使用不起泡、不粉化、不脱落、不开裂。表1 SK抗冲磨型手刮聚脲的主要技术指标项 目技术指标拉伸强度大于20MPa扯断伸长率大于200%撕裂强度大于70kN/m硬度，邵A6080附着力（潮湿面）大于2.5MPa耐磨性（阿克隆法）小于15mg颜色浅灰色，可调处理要求：（1）底材处理：混凝土底面处理首先用角磨机（钢磨片头）对混凝土表面进行打磨，清除混凝土的棱角，用高压水枪冲洗表面的灰尘、浮渣，待水分完全挥发后，再用角磨机（钢丝刷头）钢丝刷，清除混凝土表面凹部杂物。（2）界面剂施工：底面处理后，在混凝土表面涂刷BE14界面剂，涂刷厚度要求薄而均匀，无漏涂现象，保证SK手刮聚脲与混凝土之间的粘结强度大于2.5MPa。（3） 基底混凝土找平：对混凝土表面局部孔洞用高弹性聚脲砂浆填补找平（混凝土面不能有突变）。（4）涂刷SK手刮聚脲：1） 大面积涂刷SK手刮聚脲（抗冲磨型）厚度为2mm，涂刷两遍以上。2） SK手刮聚脲涂层厚度要均匀， SK手刷聚脲各层之间的粘接很好。3）SK手刮聚脲的施工应在界面剂施工后48小时内进行（根据现场温度），并保证厚度大致均匀。在涂刷界面剂期间，要求基面干燥，不能过水，保证抗冲磨涂层与被保护的混凝土之间良好的粘接。4）在混凝土拐角部位厚度要求大于3mm。（5）注意事项：1）在SK手刮聚脲涂刷范围的周边，为了保证SK手刮聚脲涂层与周围混凝土的搭接牢固可靠，避免在高速水流冲刷下开口掀起，收边处混凝土打磨成倒三角，边缘聚脲厚度大于2mm，并保证SK手刮聚脲与周围混凝土搭接边处采用平滑过渡（见图a）。2）涂刷均匀，涂刷一次成型，不要来回涂，防止出现小包。混凝土与混凝土搭接边（2mm高的三角形）SK手刮聚脲图a 混凝土表层涂刷SK手刮聚脲收边示意图 1、所需设备及材料1) 除尘器、清理设备；2) 角磨机、砂纸等打磨设备；3) 刷子、铁通、底漆等涂刷设备；4) 泡沫棒、塑料布等遮护设备；5) 温湿度计；6) Sk弹性手工聚脲；7) SPUA-D450固化底漆 2、底材表面处理底材要求实践证明，基层质量是决定手工聚脲涂料工程质量的关键因素。混凝土或砂浆基层的拉拔强度、含水率、表面清洁程度、缺陷数量都直接关系涂层质量和工期，只有在满足要求的基层表面施工手工聚脲涂料，才能保证工程质量。喷涂前应对底材进行检查，基层经验收合格，方可进行喷涂作业。a) 拉拔强度是混凝土或砂浆基层强度的表征，基层强度达不到要求，而强行施工将来极可能出现涂层从基层一侧大面积脱落的问题，基层拉拔强度大于3.5MPa是聚脲涂层对基层性能的基本要求之一。b) 若混凝土基层本身粗糙度过大，即使后期进行打磨处理，也很难达到手工聚脲涂料所需的基层粗糙度，因此在聚脲涂料施工之前，混凝土或砂浆表面的粗糙度不能大于1.0mm。c) 基层含水率过高，则聚脲涂料和反应放热将会使水分汽化，由于聚脲涂料凝胶时间非常短，水汽来不及逸出，致使涂层出现针孔等缺陷，且基层中大量的水分受热汽化、体积膨胀，也会促使涂层出现鼓泡、脱落等病害。将基层含水率控制在7%以下与现行标准如城市桥梁桥面防水技术规程等一致。d) 针对本工程无法进行反边，按照涂刷面积，应预留混凝土斜面进行收边处理。清洁 清除表面污染 指清除混凝土表面灰尘、油污、盐析、脱膜剂、水泥浮浆等。清洗的方法包括扫除、水洗(低压)、洗涤剂清洗和溶剂清洗。如果采用洗涤剂清洗，清洗后必须用清水将残留洗涤剂冲洗干净。表面的油污、盐析、脱膜剂等清除干净后可避免在打磨或喷砂过程中对混凝土造成再次污染。 打磨、喷砂 对混凝土表面进行打磨或喷砂，除去未清洁掉的水泥浮浆、表面疏松层、毛刺、钢筋头等突出物，同时可以暴露出底下的孔洞以便修补。 深度污染及较厚疏松层的清除 旧混凝土表面疏松层较厚，一般采用机械清理如抛丸处理、喷砂处理、耙路机处理、高压水冲洗等方法去除。在清除有介质渗透现象的混凝土时，必须将介质渗透厚度完全清除。直至露出清洁、坚固的表面。修补 缺陷修补 用SPUA-N100刚性腻子对底材表面的孔洞、蜂巢状结构、缺陷孔进行修补、找平。腻子固化后用电动砂轮磨平。如果修补不彻底，喷涂一道后往往暴露出很多明显的缺陷及针孔，用专用修补剂修补后再继续进行喷涂 裂缝修补 裂纹的修补的方法取决于混凝土裂缝的极限宽度，根据国家混凝土结构加固技术规定对于混凝土有防渗要求，缝宽在0.1mm以上的裂缝必须进行修补处理。开槽修补法 沿着裂缝将混凝土凿成V型槽，然后将专用弹性密封胶SPUA-R100手工聚脲将其填平，达到封闭裂缝的目的。高弹密封胶的固化时间约为4小时，表干后可用锋利的刀片修整。 裸露钢筋的修补 对于已经冲刷变型的钢筋，应打磨形成凹槽填补SPUA-N100刚性腻子修补平顺。四使用结果监测为了掌握消力池底板修复新浇混凝土内部温度情况以及新老混凝土结合面开合度变化情况，在新浇混凝土内部埋设了温度计、测缝计、钢筋计、孔隙水压力计等监测仪器。对施工期和运行期混凝土内部温度及新老混凝土结合面进行监测。4.1 施工期和运行期混凝土内部温度监测4.1.1 施工期新浇混凝土内部温度监测施工中在池30和池18共安装埋设混凝土内部温度计6支，从温度计的观测数据来看，混凝土内温度具有缓慢降温的变化趋势，日变化速率较小，观测期内混凝土内最高温度变化范围一般不超过29.00，温度实测值一般在428之间，其典型温度与时间曲线关系见下图。4.1.2 运行期新浇混凝土内部温度监测运行期间，从温度计的观察数据来看，混凝土内部温度日变化速率较小，基本处于稳定趋势，观测期内混凝土内最高温度变化范围一般不超过23.10，温度实测值一般在16.5023.10之间，其典型温度与时间曲线关系见下图。4.2 新老混凝土结合面开合度监测4.2.1 施工期结合面开合度观测施工中在新老混凝土结合面部位共安装了19支测缝计，从观测结果看，大部分测缝计测值呈受压闭合状态，测值变化范围在-0.18mm0.00mm之间，见以下典型开合度/温度-时间关系曲线图。小部分测缝计测值前期呈受拉变化趋势，混凝土结合面有缝隙，测值变化范围在0.01mm0.50mm之间，见以下典型开合度/温度-时间关系曲线图。从总体测缝计监测资料分析，新老混凝土结合面前期呈受压闭合状态的较多，实测开合度值很小，经过12天左右新老混凝土结合面开合度测值变化范围在-0.18mm0.50mm之间，满足设计要求。4.2.2 运行期结合面开合度观