馮家山水庫泄洪洞出口底板氣蝕破壞處理技術(shù)方案

魏紅俠

（寶雞市馮家山水庫管理局 陜西 寶雞 721300）

馮家山水庫泄洪洞位于大壩右岸，為深孔塔式有壓隧洞，主要起泄洪排沙減淤的作用。泄洪洞包括進(jìn)水塔、壓力隧洞段、出口閘室和挑流鼻坎段，全長445.833 m，最大流量575 m3/s，最大流速34 m/s，于1975年10月投入使用。出口閘室及挑流鼻坎長度22 m，包括閘室底板、側(cè)墻、鼻砍和弧形閘門支撐混凝土梁等，為鋼筋混凝土整體式結(jié)構(gòu)。泄洪洞是馮家山水庫泄洪排沙和放空水庫的主要設(shè)施，在水庫運行中發(fā)揮著重要作用，但經(jīng)過三十多年的運行，該洞出口發(fā)生嚴(yán)重的氣蝕破壞，影響工程正常運行，亟須處理。

1 氣蝕破壞情況

2011年汛后檢查中發(fā)現(xiàn)，泄洪洞出口底板發(fā)生氣蝕破壞，破壞部位主要位于底板右側(cè)。氣蝕長度最長達(dá)9.3 m，最大寬度1.6 m，最大深度0.55 m，右側(cè)側(cè)墻底部也發(fā)生不同程度的淘刷破壞，最大高度0.7 m，深度0.2 m，最大深度0.2 m。洞身經(jīng)檢查無明顯裂縫和滲漏，運行正常。

經(jīng)分析，主要是該泄洪洞運行時間較長，而且在泄洪過程中小流量長期運行，高流速水流產(chǎn)生負(fù)壓爆破，形成氣蝕破壞，若不及時進(jìn)行處理，將危及整個泄洪洞的運行。

2 處理方案的確定

該泄洪洞出口氣蝕破壞以前也有發(fā)生，均采用鋼砂混凝土修補，利用環(huán)氧砂漿補面，但經(jīng)多次運行，新舊混凝土結(jié)合強度不夠，在同一部位屢次發(fā)生同樣的破壞。在多方論證，深入調(diào)研的基礎(chǔ)上，本次改造采用在原混凝土內(nèi)栽植錨筋，然后用鋼板襯砌，環(huán)氧砂漿封口的方案。

2.1 底板處理

首先，對氣蝕破損部位的混凝土進(jìn)行鑿除、清基，在新鮮的混凝土表面按50 c m×50 c m梅花形布置Φ22螺紋錨桿（為避免與原鋼筋交叉，可根據(jù)現(xiàn)場情況局部進(jìn)行調(diào)整），錨桿一端過絲，在錨孔內(nèi)灌注M 20砂漿錨固，并根據(jù)錨桿位置，在分塊襯砌鋼板上預(yù)留錨桿孔；其次，澆筑C 40混凝土填充氣蝕破壞部位，澆筑時表層預(yù)留10 c m，用做二次澆筑；第三，待混凝土初凝后，澆筑二次混凝土，鋪設(shè)鋼板，利用平板振搗器振搗及錨頭調(diào)整鋼板鋪設(shè)高程。二次混凝土初凝后，將鋼板與鋼板、鋼板與錨筋焊接，并割除錨頭，磨平。最后，用環(huán)氧砂漿對鋼板與原混凝土接縫進(jìn)行鎖口處理。

2.2 側(cè)墻處理

首先，對氣蝕破損部位的混凝土進(jìn)行鑿除，拆除原鋼板；其次，在干燥的混凝土表面布置Φ22螺紋錨桿，錨桿一端過絲（為避免與原鋼筋交叉，可根據(jù)現(xiàn)場情況局部進(jìn)行調(diào)整），在錨孔內(nèi)灌注M 20砂漿錨固；第三，安裝鋼板，將鋼板與鋼板、鋼板與錨桿焊接；第四，澆筑C 40混凝土，初凝后，割除錨頭并磨平；最后，對鋼板與原混凝土接縫用環(huán)氧砂漿鎖口處理。最終使得鋼板、底板和側(cè)墻成為一個平滑整體。

2.3 底板局部處理

對于該洞子底板局部處理，將其表層清理干凈，烘干后，用環(huán)氧砂漿補齊找平。

3 主要技術(shù)要點

3.1 圍堰

因泄洪洞洞身滲流，必須修建圍堰將滲漏水流封堵，導(dǎo)出底板以外，滿足施工需要，圍堰封堵采用內(nèi)、外堰兩道封堵，設(shè)置于閘門內(nèi)側(cè)。內(nèi)堰用塑料編織袋裝堆砌，外堰磚砌，里外混凝土漿收面。圍堰均為1.0 m高，長5 m。雙重圍堰將洞內(nèi)水封堵后，利用管道將堰內(nèi)積水抽排至河道。

3.2 側(cè)墻及底板滲漏點封堵

因泄洪洞出口右側(cè)系山體，存在滲流，破壞側(cè)墻和底板部位有明水滲出，不利于混凝土澆筑和環(huán)氧砂漿施工，必須采用防水膠粉、堵漏靈封堵底板底部滲漏點及側(cè)墻施工縫滲水點，將水封堵住后，使?jié)B水由鋼管導(dǎo)出。待側(cè)墻及底板混凝土澆筑完畢后，用木塞堵住管口，然后用鋼筋焊接封堵管口。

3.3 鋼筋制安、鋼板鋪設(shè)

按原底板鋼筋網(wǎng)布設(shè)間距，采用焊接工藝，補齊鋼筋網(wǎng)與錨桿連接成整體。

先用C 40碎石混凝土澆筑填充氣蝕破壞部位，初凝后，澆筑二次混凝土，鋪設(shè)厚度15 m m鋼板襯砌，保證鋼板與原混凝土高程平齊，鋼板與原混凝土接茬部位用環(huán)氧砂漿填充鎖口。側(cè)墻用鋼板封堵，澆筑C 40碎石混凝土，接縫用環(huán)氧砂漿填充鎖口。底板其余部位經(jīng)表層清理后，用環(huán)氧砂漿找平。

3.4 局部破損處理

泄洪洞出口底板左側(cè)平直段局部破損部位，對表層進(jìn)行鑿毛烘干，然后采用環(huán)氧砂漿處理，要求表面光滑平整。

3.5 配合比的選擇

3.5.1 C 40碎石混凝土重量配合比

水泥∶中砂∶碎石∶水∶外加劑比例為 1∶1.54∶2.92∶0.37∶0.01（1 m3混凝土中材料含量分別為：水泥420 k g，砂子645 k g，碎石 1225 k g，水 155 k g，外加劑 4.2 k g），其中碎石粒徑5 m m～31.5 m m，砂率控制率為34%，混凝土坍落度控制為35 m m～50 m m。

3.5.2 M20砂漿重量配合比

水泥∶砂子∶水=1∶4.03∶0.89（1 m3砂漿中材料含量分別為：水泥360 k g，砂子1450 k g，水 320 k g）。

3.5.3 環(huán)氧砂漿重量配合比（單位：g）

環(huán)氧樹脂∶聚酰胺∶丙酮∶水泥∶砂=1000∶500∶100∶1000∶1500。

3.5.4 環(huán)氧基液配合比（單位：g）

環(huán)氧樹脂∶乙二胺∶二丁酯∶丙酮=100∶6∶15∶20。

3.5.5 環(huán)氧砂漿施工技術(shù)要求

環(huán)氧砂漿配置工藝過程：先將環(huán)氧樹脂放入容器，加熱至60℃，然后加入一定比例的丙酮（稀釋劑），再加入一定比例的乙二胺（固化劑），充分?jǐn)嚢?，再將預(yù)熱至30℃的填充料（水泥和砂）加入攪勻，配置好的環(huán)氧砂漿應(yīng)在40 m i n內(nèi)用完（每次配置不超過2 k g）。

環(huán)氧基液配置過程：先將環(huán)氧樹脂放入容器，加熱至60℃，加入二丁酯和丙酮拌勻，再加入乙二胺拌勻即可。

環(huán)氧砂漿施工工藝：首先對處理好的混凝土表面進(jìn)行噴燈烘干，然后用毛刷均勻地涂抹一層底層基液（涂抹厚度不能超過1 m m），盡可能做到均勻，不流淌、不漏刷。待基液初凝（表面不流動，手觸拉絲，大約40分鐘）時，用抹刀涂抹環(huán)氧砂漿，涂抹時要邊抹平邊壓光。用量控制:環(huán)氧砂漿為2000 k g/m3，底層基液為0.5 k g/m2。

環(huán)氧砂漿涂抹完畢后，要進(jìn)行隔離養(yǎng)護(hù)3 d～7 d，嚴(yán)禁環(huán)氧砂漿表面被水浸濕、踐踏和撞擊。養(yǎng)護(hù)環(huán)境低于15℃時，應(yīng)該采取加熱保溫養(yǎng)護(hù)。

4 施工過程注意事項

馮家山水庫泄洪洞改造施工過程中，除以上涉及的圍堰、側(cè)墻及底版滲漏點的封堵、鋼筋的制安、鋪設(shè)以及混凝土比例的選擇都應(yīng)該嚴(yán)格按照施工程序進(jìn)行外，對于原混凝土面的鑿除、鋼筋除銹、混凝土所用材料的選擇以及混凝土試樣的測試都應(yīng)嚴(yán)格按照工程施工操作規(guī)程進(jìn)行，以保證該工程的質(zhì)量。

5 處理效果

該工程用鋼板襯砌代替了鋼砂等高強度混凝土簡單修補的傳統(tǒng)工藝，施工簡捷可靠，減少了鑿除難度，縮短了工期，提高了效率。襯砌鋼板在錨桿的錨固力和環(huán)氧砂漿的黏結(jié)力作用下，能與原混凝土共同變形，共同受力，增強了整體性和避免抗氣蝕破壞的強度，具有抗沖磨、抗氣蝕性能強，施工簡捷快速，使用壽命長等諸多優(yōu)點。

6 結(jié)論

馮家山水庫泄洪洞出口底板氣蝕破壞處理技術(shù)方案經(jīng)過連續(xù)八個月的試運行，監(jiān)測表明管道底部鋼板黏結(jié)牢靠，表面光滑，無任何異?，F(xiàn)象，達(dá)到了預(yù)期的加固效果，可以在同類工程中應(yīng)用。陜西水利