瓦屋山水电站大坝左岸泄洪洞混凝土缺陷处理.docx

瓦屋山水电站大坝左岸泄洪洞混凝土缺陷处理李 轶 玉(葛洲坝集团 第二工程有限公司 , 四川 成都610091 )摘要 : 四川瓦屋山水电站大坝 左岸 无 压泄 洪洞 断面 尺 寸 、泄 洪流 速流 量 均较 大 。底 板和 直墙 为高强抗冲耐磨硅粉混凝土 , 其缺陷处理技术要求较高和难度较大 。其 缺陷 处理 中采 用 了新 型材 料 如丙乳硅粉水泥砂浆 、丙乳硅粉胶泥 、预缩硅粉水泥砂 浆等 , 并严 格施 工 工艺 和质 量控 制 , 取 得了良好效果 。关键词 : 瓦屋山水电站 ; 泄洪洞 ; 混凝土缺陷 ; 处理中图分类号 : TV65 ( 271 )文献标识码 : B文章编号 : 1000 20860 ( 2008) 11 20011204Trea tm en t on con cre te defec t of d ischa rge tunn e l a t lef t ban k of dam for W a wu shan Hydropower S ta t ionL I Yi2yu(No12 Enginee ring Comp any of Gezhouba Group Co1L td1, Chengdu 610091, Sichuan, Ch ina)A b stra c t: The c ro ss2sec tion d im en sion, ve loc ity and flow ra te of the free2flow d ischa rge tunne l a t left bank of dam fo r W awu shan H yd ropowe r Sta tion in Sichuan P rovince a re re la tive ly la rge r1 A s the bo ttom slab and ve rtica l wa lls of the tunne l a re con struc ted w ith h igh an ti2ab ra sion silica powde r conc re te, the conc re te defec ts a re trea ted w ith h ighe r techn ica l requ irem en t unde r la rge r d if2 ficu lty1 In th is ca se, the new con struc tion m a te ria ls such a s ac rylic2em u lsion cem en t mo rta r, p udd le m ixed w ith silica powde r,p re2reduc tion silica powde r cem en t mo rta r e tc1 a re app lied to the trea tm en t of the defec ts w ith stric t con struc tion techno logy andqua lity con tro l, and then be tte r conc re te m end ing effec t is ob ta ined a s we ll1Key word s: W awu shan H yd ropowe r Sta tion; d ischa rge tunne l;conc re te defec t; trea tm en t下游采用 C50硅粉混凝土 。1 工程概况瓦屋山水电站大坝左岸无 压 泄洪 隧洞 工程 包 括 进水口 、洞身渐变段 、洞身 段 、出 口 明渠 、消 能 段 及下游 护 岸 等 5 个 分 部 。无 压 隧 洞 断 面 为 城 门 洞 型 , 纵坡为 18 % ; 泄洪洞洞身渐变段断面尺寸自进 洞口 1010 m 1210 m 渐变为 710 m 10 m ; 洞身段 断面尺寸为 710 m 10 m。其校核泄洪量达 1 272 m3 。 自溢流堰顶 (桩号左泄 0 + 0001000 ) 至出口消能段终 点 (桩号左泄 0 + 5821390 ) 为高速水流过流段 。挑坎 末端最大流速为 35109 m / s; 出口消能型式为扭鼻坎 挑流消能 。隧洞混凝土衬砌按围岩类别不同而分别为 80 cm和 100 cm 两种 厚度 。衬 砌顶 拱均 采用 C25 混 凝土 ,直墙和底板采用了抗耐磨硅粉混凝土 ; 其中桩号 0 +2931848上游采用 C40 硅粉混凝土 , 桩号 0 + 29318482混凝土缺陷类型及其产生原因根据大坝左岸泄洪洞的设计运行条件和功能 , 泄 洪洞混凝土表面分为过流面和非过流面 , 以分别采用 不同的施工工艺进行处理 。过流面包括隧洞直墙和底板 ,非过流面主要为隧洞顶拱 。经现场勘查 , 混凝土主要缺陷类型及其产生原因( 1 )混凝土裂缝 , 主要由温度应力 、收缩及基础为 :不均匀约束而产生 。 ( 2 )施工缝及伸缩缝缺陷 , 主要表现为错台和渗水 ; 伸缩缝渗水主要原因是由于无止 水和缝内混凝土温度裂缝而产生 。 ( 3 )局部混凝土表面错台 、凹 凸 、拉 槽 及 破 损 。 ( 4 ) 局 部 离 析 麻 面 。收稿日期 : 2008 209 211作者简介 : 李轶玉 , 男 , 高级工程师 。W ater R esou rces and H ydropower Engineering V ol139 N o11111李轶玉 瓦屋山水电站大坝左岸泄洪洞混凝土缺陷处理( 5 )台车封拱器预留孔 、灌浆废孔 , 气孔 、洞 。 ( 6 )预埋锚固铁件头等等 。在高速水流冲击下 , 以上缺陷将引起局部挑流 、 绕流和分离 , 造成负压和剧烈的水流脉动 , 使混凝土 面出现空化和空蚀 , 极易导致结构的破坏 。挟沙石水 流对过水建筑物表面的冲击与磨损破坏是很严重的 ,混凝土表面的缺陷无疑会降低其抗冲耐磨强度 , 使表压强度 12 M Pa; 抗渗强度大于或等于 115 M Pa; 可配置成堵漏剂砂浆 。LW 弹性聚氨酯 : 是一种快速高效的防渗堵漏补 强加固化学灌浆材料 , 具体特点如下 : 有良好的亲水 性能 ; 在潮湿或涌水情况下进行灌浆 , 对水质适应性 强 ; 固结体经急性毒性试验属实际无毒类 ; 施工工艺简便 , 浆液无需繁杂配制 。4 1112 M 40、M 50普通硅粉水泥砂浆 由硅粉水泥和砂加水配置而成 , 水灰比 、灰砂比等由试验确定 ; 用于修补非过流面麻面缺陷 。4 1113 M 50 预缩硅粉水泥砂浆 由硅粉水泥和砂加少量水配置而成 , 水灰比 , 灰砂比由试验确定 ; 用于修补较大较深坑洞 。4 1114 M 50 丙乳硅粉水泥砂浆 由丙烯酸酯共聚乳液 、硅粉水泥 、砂加水配置而成 , 水灰比 、灰砂比 、丙灰比等由试验确定 ; 抗压强度大于 50 M Pa; 抗拉强度大于 6 M Pa; 与老砂浆粘结 强度大于 6 M Pa; 丙 乳 硅 粉 水 泥 砂 浆 具 有 优 异 的 粘 结 、抗裂 、抗 冻 、防 渗 、防 腐 、抗 氯 离 子 渗 透 、耐 磨 、耐老化等性能 , 适用于各类混凝土结构的防渗 、 防腐护面及混凝土缺陷 、裂缝修补工程 , 其成本低 、施工方便 、无毒 , 适合潮湿面粘结 ; 本工程中主要用 于过流面的填槽和补面 。4 1115 M 50 丙乳硅粉胶泥由丙烯酸酯共聚乳液 、硅粉水泥加水配置而成 ,水 灰 比 、丙 灰 比 等 由 试 验 确 定 ; 抗 压 强 度 大 于50 M Pa; 抗拉强度大于 6 M Pa; 与老砂浆粘结强度大 于 6 M Pa; 丙乳硅粉胶泥具有优异的粘结 、抗裂 、抗 冻 、防渗 、防腐 、抗氯离子渗透 、耐磨 、耐老化等性 能 ; 主要用于过流面的封缝和气孔刮补 。4 1116 堵漏剂硅粉水泥砂浆由堵漏剂 、硅粉水泥 、砂加水配置而成 ; 主要用 于渗水缝灌浆封缝 。4 12 修补施工工艺4 1211 M 50 预缩硅粉水泥砂浆 现场按比例将砂与硅粉水泥混合 , 反复搅拌 3 4 次 , 使之均匀混合 , 再加水翻拌 3 4 次 。拌出的 砂浆以手握成团 、手上有湿痕而无水膜为宜 。拌好的 砂浆归堆存 放 015 1 h 进 行 预 缩 , 用 塑 料 布 遮 盖 , 防止水分蒸发 。修补前将的原混凝土面进行凿毛 , 清除已凿松裂的混凝土等残留物 , 边缘最小深度大于 210 cm , 冲 刷干净 。修补面保持湿润 , 但不能形成水膜或残存积 水 。修补时在修补基面涂一层丙乳净浆 , 再分层 30面不平整恶化 , 从而加剧空蚀与磨损 ;求进行缺陷修补处理 。因此必须按要3 混凝土缺陷处理要求所有的不平整混凝土表面均应修补成光滑 、均匀 的表面 , 满足设计规定的平整度 。抗冲耐磨混凝土表 面平整度有如下要求 : ( 1 )过流面不允许有垂直升坎 和跌坎 。 ( 2 ) 孔口段和门槽区不平整度控制在 3 mm 以下 , 纵向坡控制在 1 30 以下 , 横向坡控制在 1 10 以下 ; 其余部位的不平整度控制在 5 mm 以下 , 纵向 坡控制在 1 20 以下 , 横向坡控制在 1 5 以下 。 ( 3 ) 洞身及出口段 (含挑流鼻坎 ) 不平整度控制标准 , 顺 水流方向小于 7 mm , 垂直水流方向凸坎小于 4 mm , 超过标准的凸坎磨成的坡度小于 1 /30。 ( 4 )混凝土表 面不允许存在裂缝和破损 , 不允许残留铁件头和其他 施工埋件 , 不允许存在蜂窝 、麻面及直径和深度大于5 mm 的气孔 、孔洞 , 不允许残留混凝土砂浆块和挂 帘等 。4 混凝土缺陷修补材料及工艺4 11 混凝土缺陷修补材料大坝左岸泄洪洞缺陷修补材料的选用硅粉混凝土 是根据其工程特点 、材料试验强度指标 、现场施工的 可操作性等确定 。修补材料的性能指标 、配比及用途如下 。4 1111 原材料水泥 : 采用甲供夹江规矩牌 4215级硅粉水泥 (内 掺 7 % 9 %硅粉 ) 。砂 : 选用优质 河沙 或 线膨 胀系 数 较小 的白 云 岩沙 , 细度模数 118210。NB S - 01型聚丙烯酸酯共聚乳液 : 高分子材料 , 能形成光泽好的耐水薄膜 , 粘合牢固 , 不易剥落 ; 其 聚合物水泥砂浆 具有 良 好的 粘结 性 、抗 裂 性 、防 渗 性 、防老化和耐蚀性 。堵漏剂 : 由无机 、有机多种材料复合而成 , 具有 速凝 、早强 、抗渗等特点 。主要性能为 : 初凝时间小 于或等于 6 m in; 终凝时间小于或等于 14 m in; 1 h抗12水利水电技术 第 3 9 卷 2 0 0 8 年第 1 1 期李轶玉 瓦屋山水电站大坝左岸泄洪洞混凝土缺陷处理泥砂浆 ) 。50 mm 一层填入预缩砂浆 。用木锤拍打捣实至表面出现少量浆液为止 , 层间用钢丝刷或竹刷刷毛 , 逐层 连续作业直至修补工作完成 。修补外露面用铁镘反复 压实抹光 , 并与原混凝土接头平顺密实 。拌制好的预 缩砂浆夏天在 2 h内使用完毕 。修补完成后 48 h内 有专人养护 , 保湿养护 7 d。养护期满后对修补部位进行磨光处理 。4 1212 M 50 丙乳硅粉水泥砂浆混凝土基面处理 : 为使丙乳硅粉水泥砂浆与基底 混凝土能很好地粘结 , 首先用钢丝刷刷除表面浮层污5混凝土缺陷修补程序和方法5 11 混凝土缺陷修补程序混凝土缺陷修补一般程序为 : 缺陷素描素描图确认必要检测基面打磨凿挖验收 。基面确认修补及养护缺陷修补施工质量控制实行“三确认 , 四验收 ”工作制 , 即由业主 、监理 、设计 、施工四方联合签字 分步进行素描确 认 、基 面确 认 、修 补 确认 及最 终 验收 , 每一步骤必须经四方签字确认才可进入下一步施 工 。5 12 混凝土缺陷修补方法5 1211 渗水混凝土裂缝修补( 1 )沿缝凿开宽 8 cm、深 6 cm 左右 的 U 形槽 ,将槽清洗干净 。( 2 )用堵漏剂砂浆封缝 2 cm 深 , 形成灌浆通道 并埋设灌浆嘴 ; 灌浆嘴间距定为 40 60 cm , 并视漏水情况而定 ; 裂缝首尾部均应设置一个灌浆嘴 。( 3 )用 LW 弹性聚氨酯浆液灌浆堵漏 , 并根据水 压情况选择灌浆压力 , 通常取 013015 M Pa。( 4 )灌浆材料固化后 , 抹丙乳硅粉水泥砂浆至与缝槽边缘混凝土面相平 。5 1212 不渗水混凝土裂缝修补混凝土表面处理 : 清洗表面浮尘 、挂灰 , 用钢丝 刷刷缝表面并用有机溶剂清洗缝面 。封闭裂缝 、布设灌浆嘴 : ( 1 )根据裂缝开度情况 每隔 4060 cm 布设一灌浆嘴 , 裂缝首尾部必须设一 个 ; ( 2 )灌浆嘴用丙乳硅粉胶泥进行固定 ; ( 3 ) 灌浆嘴之间的裂缝用丙乳硅粉胶泥进行封闭 。用压缩空气 : 检验灌浆通路是否贯穿贯通 , 封闭 层是否漏气 , 如有问题 , 应重新封闭 。灌浆 : ( 1 )浆液选择 LW 弹性聚氨酯 ; ( 2 ) 灌浆 压力一般选择 013 015 M Pa, 视情况调整 ; ( 3 ) 从底部向 顶 部 逐 个 灌 浆 , 当 邻 近 灌 浆 孔 有 浆 液 流 出时 , 关闭其出浆 嘴 , 继 续 灌 浆 ; ( 4 ) 当 最 顶 部 一 个 出浆嘴出浆时 , 关闭其出浆嘴 , 继续灌浆 至裂 缝 不 再吃浆 , 屏 浆 15 m in; ( 5 ) 当 某 裂 缝 吃 浆 量 很 大 , 以及发现未灌满的裂缝 , 必须补灌浆以保证灌 浆 效果 。灌浆浆液达 到 固化 时间 后 , 去 除 封缝 胶泥 并 磨 平 。灌浆效果检查方法 (任选一种 ) : ( 1 )打斜孔穿过 灌浆缝 , 做压 水 试验 , 看其 是否 渗 水 , 渗 水为 不 合物 , 然后用清水冲洗 、润湿 ,面干状态 。 丙乳硅粉水泥砂浆配制 :比混合均匀后倒入拌和盘中 ,使混凝土基底处于饱和先将硅粉水泥和砂按配再将水和丙乳按比例混合均匀 , 然后将混合液慢慢倒入 ; 每次拌和量控制在45 m in以内用完为宜 (人工抹压施工 ) 。人工抹灰 : 先用丙乳净浆打底 , 然后抹压配置好 的丙乳硅粉水泥砂浆 ; 每次打底后 , 应在 15 m in 内将其抹压覆盖 ; 每 次抹 砂 浆厚 度控 制 在并使砂浆分层密实 , 表面平整光滑 。 养护 : 丙乳 硅 粉 水 泥 砂 浆 抹 压 后 约5 10 mm ,4 h 开 始 初凝 , 此时使用喷雾器进行加湿养护 ,续潮湿养护 , 养护时间为 7 d。4 1213 M 50 丙乳硅粉胶泥砂浆终凝后再继混凝土基面处理 : 首先用钢丝刷刷除表面浮层污物 , 然后用清水冲洗 、润湿 , 使混凝土基底处于饱和 面干状态 。丙乳硅粉胶泥配制 : 先将硅粉水泥称量后倒入拌和盘中 , 再将水和丙乳按比例混合均匀 , 然后将混合 液慢慢倒入 ; 每次拌和量控制在 45 m in 以内用完为 宜 (人工抹压施工 ) 。人工抹灰 : 先用丙乳净浆打底 , 然后刮涂配置好 的丙乳硅粉胶泥 ; 每次打底后 , 应在 15 m in 内将其 刮涂覆盖 ; 每次刮涂厚度控制在 5 mm 左右 , 并要求 分层刮涂密实 , 表面平整光滑 。养护 : 丙乳硅粉胶泥刮涂后约 2 4 h开始初凝 ,此时使用喷雾器进行加湿养护 ,湿养护 , 养护时间为 7 d。4 1214LW 化学灌浆胶泥终凝后再继续潮孔 距 014 化学灌 浆 采 用 骑 缝 钻 孔 方 法 进 行 ,016 m , 用聚氨 酯材 料嵌 填 缝隙 , 灌浆 时由 低 向高 ,逐孔依次灌注 。灌浆压力 013 015 M Pa, 当缝面吸 浆率趋近于零 , 继续灌 15 m in 且压力不下降时结束 该孔灌浆 。灌后进行表面处理 (主要涂刷丙乳硅粉水水利水电技术 第 3 9 卷 2 0 0 8 年第 1 1 期13李轶玉 瓦屋山水电站大坝左岸泄洪洞混凝土缺陷处理格 ; ( 2 )取芯样 , 看其充填情况 , 并做抗压试验 。5 1213 渗水施工缝 、施工冷缝及伸缩缝缺陷修补方法( 1 )对有渗漏现象的施工缝 、施工冷缝及伸缩缝5 1216 孔洞修补方法气孔 、洞 : 直径小于 5 mm 以下的气孔 、洞可不 予处理 ; 直径大于 5 mm 的气孔 、洞则可直接刮补丙 乳硅粉胶泥补平 。钻 、灌废孔及台车封拱器预留孔 : 将混凝土基面 凿毛 , 然后分层嵌填预缩硅粉水泥砂浆 。5 1217 混凝土预埋锚固用铁件头修补方法 在低速水流区和非 过 流面 的采 用 角磨 机将 其 磨除 , 且铁件头低于周边混凝土 12 mm , 然后采用丙 乳硅粉胶泥进行刮补 。高速水流区则应加深凿除混凝 土 2 cm 并将铁件头割除 , 再清理干净 , 并用丙乳硅粉水泥砂浆回填补平 。等均沿缝凿开宽 8 cm、深 6 cm 的 U 形槽 ,表面污物与松动骨料 。( 2 )用堵漏剂硅粉水泥砂浆封缝 2 cm ,布置灌浆通道与灌浆嘴 。清理槽内同时沿缝( 3 )待堵漏剂砂浆能足够承压时 , 用 LW 弹性聚氨酯进行灌浆堵漏 , 灌浆压力选择在 012013 M Pa。( 4 )待聚氨酯遇水固化后 3 d, 把缝槽清洗干净 并检查其灌浆效果 。( 5 )待槽内干燥后 , 先用丙乳净浆打底 , 然后分 层嵌填丙乳硅粉水泥砂浆 , 砂浆嵌填要饱满 , 杜绝气 泡及孔洞的形成 ; 表层应抹至与缝槽边缘混凝土面相 平 。( 6 )嵌填的丙乳硅粉水泥砂浆全部固化后 , 洒水养护 7 d。5 1214 局部混凝土表面错台 、凹凸 、拉槽及破损修 补方法错台 、凹凸 、拉槽及破损高差大于 1 cm 的处理 方法 : ( 1 )将凸侧顺水流方向按 1 10 坡度凿成斜面 ,垂直水流方向按 1 30 坡度凿成斜面 , 边缘凿除深度 均应不小于 1 cm; ( 2 )将基面清洗干净 , 表面用丙乳 硅粉水泥砂浆进行修补至平整 。高差小于 1 cm 的用磨岩机磨平即可 。5 1215 局部离析麻面修补方法( 1 )过流面麻面 : 按规则形状凿除麻面区混凝土 表面以下 115 cm , 清洗干净 , 涂刷一道丙乳净浆并 抹上丙乳硅粉水泥砂浆至密实 、平整即可 。( 2 )非过流面麻面 : 按规则形状凿除麻面区混凝 土表面以下 115 cm , 清洗干净 , 涂刷一道丙乳净浆并