金屬修復(fù)技術(shù)在水庫閘門邊導(dǎo)板處理上的應(yīng)用

□李奎濤（遼寧省參窩水庫管理局）

0 引言

葠窩水庫位于遼寧省遼陽市境內(nèi)的太子河干流上，工程與1970年開工建設(shè)，1972年金屬結(jié)構(gòu)投入運(yùn)行，1974年全面竣工，控制流域面積6175 km2,庫容7.91億m3,是一座以防洪、灌溉、工業(yè)供水為主，并結(jié)合供水發(fā)電的大（2）型水利樞紐工程。樞紐主體工程由重力式混凝土擋水壩段、溢流壩段、電站壩段和底孔壩段四部分組成。最大壩高50.30m，壩頂長532m，溢流壩段全長274.20m位于主河床，共14各溢流表孔，設(shè)14扇12m×12m弧形鋼閘門。經(jīng)過30多年的運(yùn)行，閘門邊導(dǎo)板及底坎平整度極差，且銹蝕嚴(yán)重，水封老化龜裂，破損嚴(yán)重，存在邊導(dǎo)論啃軌現(xiàn)象。閘門底坎高低不平，最大高差11mm，邊導(dǎo)板最大銹蝕坑深度達(dá)3~5mm。閘門漏水嚴(yán)重，已經(jīng)影響大壩的安全運(yùn)行，急需處理。在處理時(shí)又不能影響水庫的正常運(yùn)行，常規(guī)的邊導(dǎo)板處理方法不能滿足要求，經(jīng)調(diào)研和技術(shù)研究，決定采用貝爾佐納金屬修復(fù)技術(shù)對邊導(dǎo)板及底坎修復(fù)。

1 邊導(dǎo)板現(xiàn)狀

經(jīng)水利部水工金屬結(jié)構(gòu)安全檢測中心檢測，葠窩水庫弧形閘門的邊導(dǎo)板及底坎的平整度極差，且銹蝕十分嚴(yán)重。邊導(dǎo)板表面已嚴(yán)重銹蝕或銹損，邊導(dǎo)板、底坎表面平面度、邊導(dǎo)板工作表面結(jié)合處錯(cuò)位值均嚴(yán)重超差，底坎工作表面一端對另一端的高差值超差比例占抽樣的75%。閘門中心線與閘孔設(shè)計(jì)中心線不重合，偏差在1～4mm之間。造成一側(cè)水封壓縮量過大，另一側(cè)水封壓縮量不足，起不到有效的止水作用。

2 邊導(dǎo)板缺陷的危害

2.1 邊導(dǎo)板缺陷的形成

水工建筑物建成后，邊導(dǎo)板作為金屬預(yù)埋件長期工作在惡劣的環(huán)境下，長時(shí)間在水下浸泡，對其腐蝕，閘門在運(yùn)行過程中，邊導(dǎo)板對其損傷，泄洪時(shí)水流形成的氣蝕等造成邊導(dǎo)板表面損傷嚴(yán)重，閘門漏水量增大，啟門摩擦力增大，形成惡性循環(huán)，危及大壩運(yùn)行安全。

2.2 缺陷的危害

邊導(dǎo)板不平整導(dǎo)致水封閉不嚴(yán)，閘門漏水，漏水在冬季結(jié)冰，對閘門溢流面及閘墩混凝土形成凍融。檢測結(jié)果表明，溢流堰面普遍存在著混凝土層狀剝蝕脫落、砂石骨料外露、混凝土松散及局部鋼筋裸露、銹蝕等破壞現(xiàn)象，局部凍融深度達(dá)50 cm,造成溢流堰面極不完整，混凝土強(qiáng)度大大降低，嚴(yán)重影響了大壩的安全運(yùn)行。邊導(dǎo)板不平整直接導(dǎo)致啟門力增大，對起升機(jī)械造成影響，嚴(yán)重時(shí)影響閘門正常啟閉。邊導(dǎo)板不平整導(dǎo)致閘門在啟閉時(shí)偏心，運(yùn)行軌跡不規(guī)則，影響金結(jié)構(gòu)件，造成金屬疲勞，長時(shí)間容易造成金屬結(jié)構(gòu)損壞。

3 邊導(dǎo)板的修理方法

3.1 常規(guī)修理方法

傳統(tǒng)的修補(bǔ)方法一是采用金屬補(bǔ)強(qiáng)板焊接、螺接或鉚接到損傷部位進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng)。這種修補(bǔ)方法的突出缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)重量增加，并且由于在修補(bǔ)過程中需要對原結(jié)構(gòu)開孔，會形成新的應(yīng)力集中源，使損傷區(qū)域的受力情況進(jìn)一步惡化。二是對更換新的邊導(dǎo)板，國內(nèi)水利行業(yè)大都采用更換邊導(dǎo)板方式，更換邊導(dǎo)板需鑿除門槽二期混凝土，重新澆筑混凝土，安裝邊導(dǎo)板，在施工過程中需要對混凝土進(jìn)行鑿除處理和混凝土澆筑，對施工環(huán)境要求較高。不僅施工工藝復(fù)雜，工期長，工程造價(jià)高，還影響水庫的正常運(yùn)行和興利。

3.2 金屬修復(fù)技術(shù)

采用貝爾佐納高分子金屬修復(fù)技術(shù)對邊導(dǎo)板進(jìn)行修復(fù)，只需對邊導(dǎo)板進(jìn)行清污、除銹處理，把金屬修復(fù)劑涂刷在邊導(dǎo)板表面即可，施工工藝簡單，操作方便，工作環(huán)境要求不高，工期短。貝爾佐納金屬修補(bǔ)劑具有很強(qiáng)的耐磨蝕和腐蝕的特點(diǎn)，是在鼓風(fēng)爐和電爐內(nèi)，在超高溫下把鋼和硅霧化，然后立即冷卻至結(jié)晶點(diǎn)以下而形成極微小顆粒。它具有—以硅/鋼合金的硬芯，其外包裹著金屬化玻璃。這種新的微粒既有金屬的特點(diǎn)，十分堅(jiān)硬和有韌性，又有優(yōu)良的耐酸類腐蝕的性能。貝爾佐納金屬修補(bǔ)劑固化速度快，性能穩(wěn)定，具有高抗壓、抗沖擊強(qiáng)度和一定的撓曲強(qiáng)度，并適應(yīng)金屬的熱脹冷縮，固化時(shí)不塌落、不收縮，耐磨性能好、抗腐蝕等性能。經(jīng)金屬修補(bǔ)劑處理的邊導(dǎo)板表面光潔，強(qiáng)度高，還具有永久防腐性能。

4 金屬修復(fù)技術(shù)的施工技術(shù)

4.1 施工工序

第一，拆除閘門所有舊水封及閘門邊導(dǎo)論，校對兩側(cè)鋼絲繩長度，保證閘門在鎖定孔位置兩側(cè)高程一致，以免鋼絲繩松緊程度不同，造成閘門偏心。

第二，首先更換閘門底坎水封，對底坎進(jìn)行噴砂除銹，使用Belzona9111（清洗劑）清除表面灰塵和油污，并施敷貝爾佐納金屬修復(fù)劑。底坎修復(fù)高差控制在2mm以內(nèi)。

第三，底坎修補(bǔ)結(jié)束后落下閘門，并在閘門正面搭設(shè)腳手架，確定修補(bǔ)數(shù)據(jù)。在閘門關(guān)閉狀態(tài)下，在閘門面板水封螺栓附近用水準(zhǔn)儀標(biāo)記出一條垂線，并隔0.50m設(shè)一個(gè)點(diǎn)，測量垂線至閘門墩導(dǎo)軌間的距離，誤差<2mm，計(jì)算垂線至邊導(dǎo)板設(shè)計(jì)距離。水封壓縮量≥3mm，設(shè)計(jì)距離與實(shí)際測量距離的差值就是控制修補(bǔ)的厚度值。

第四，當(dāng)實(shí)際距離小于設(shè)計(jì)距離時(shí)，需要打磨，打磨厚度不超過導(dǎo)軌總厚度的1/2，此厚度用超聲波測厚儀進(jìn)行保證；反之，用貝爾佐納金屬修補(bǔ)劑填補(bǔ)。涂抹貝爾佐納金屬修補(bǔ)劑分兩段進(jìn)行，先將導(dǎo)板按寬度分成3份，先修補(bǔ)兩邊部位，再以此控制，修補(bǔ)中間與水封接觸部位。最后整體涂抹二遍，涂層厚度在0.25～0.38mm之間，第一層涂完，30min后再涂刷第二層，整個(gè)修補(bǔ)過程利用經(jīng)緯儀控制。

4.2 修補(bǔ)控制指標(biāo)

邊導(dǎo)板偏心、傾斜調(diào)整控制指標(biāo)，根據(jù)檢查數(shù)據(jù)，弧形閘門剛度滿足設(shè)計(jì)要求，雖然經(jīng)過多年運(yùn)行，幾何變形很小，考慮調(diào)整閘門本體尺寸的難度較大，決定以閘門為基準(zhǔn)調(diào)整邊導(dǎo)板，使其滿足弧形閘門安裝的質(zhì)量要求，即邊導(dǎo)板在工作范圍內(nèi)對孔口中心線的公差為±2.00mm(工作范圍內(nèi)）河＋4.00/-2.00mm(工作范圍外）。

邊導(dǎo)板秀坑、凸凹不平處理控制指標(biāo)，先將邊導(dǎo)板金屬表面鐵銹、氧化層、油污、焊渣等附著物清除干凈。采用噴砂除銹，所有磨料表面應(yīng)清潔干凈，噴射用的壓縮空氣應(yīng)經(jīng)過過濾出去油、水。除銹后，表面粗糙度數(shù)值應(yīng)達(dá)到75μm以上。局部凸出部分，用手持角磨機(jī)打磨，最大打磨厚度不得大于邊導(dǎo)板厚度的1/3。對表面>2mm的銹坑或凹陷部位，利用金屬修復(fù)劑填補(bǔ)，最后對邊導(dǎo)板整體施以金屬修復(fù)劑涂層保護(hù)。待涂刷的金屬修補(bǔ)劑達(dá)到一定機(jī)械強(qiáng)度后，按照每延長米不準(zhǔn)有兩點(diǎn)超1mm，垂直度±2mm誤差修補(bǔ)。高出點(diǎn)位進(jìn)行精細(xì)研磨，對低點(diǎn)進(jìn)行二次補(bǔ)涂金屬修補(bǔ)劑，直到達(dá)到要求為止。

5 修補(bǔ)后達(dá)到的效果

增加了邊導(dǎo)板表面的光潔度，涂抹金屬修復(fù)劑后的邊導(dǎo)板光滑、密實(shí)，經(jīng)測試，與橡膠水封的摩擦系數(shù)是普通鋼板的1/2，能夠降低閘門的啟門力10%。修復(fù)前，由于起升機(jī)構(gòu)部件老化，啟門力降低，邊導(dǎo)板不光滑，摩擦阻力增大，出現(xiàn)啟門力不足的問題；葠窩水庫設(shè)計(jì)啟門力為160 t，修復(fù)前在設(shè)計(jì)水位下檢測，最大啟門力為175 t，超設(shè)計(jì)值9.50%，通過金屬修復(fù)技術(shù)修補(bǔ)邊導(dǎo)板，減小了摩擦力，使啟門力達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。同時(shí)也減少了橡膠水封的磨損，延長了水封的使用年限。

處于水位變化區(qū)的邊導(dǎo)板，銹蝕破壞是主要問題，如果是非中性水質(zhì)，銹蝕更加嚴(yán)重。金屬修復(fù)劑具有很好的防腐蝕效果，且具有永久防腐功能，延長了邊導(dǎo)板的使用壽命。

6 結(jié)語

金屬修復(fù)劑對邊導(dǎo)板矯正、修補(bǔ)，在葠窩水庫的應(yīng)用表明，修補(bǔ)效果十分理想，很好地解決了邊導(dǎo)板修復(fù)對水庫正常運(yùn)行帶來的影響，即完成了邊導(dǎo)板修復(fù)工程，又不影響大壩的興利運(yùn)行，減少工程造價(jià)。金屬修復(fù)劑修補(bǔ)邊導(dǎo)板技術(shù)，工藝簡單，容易操作，不需要專用設(shè)備和工具，施工工期短，應(yīng)用前景廣闊。