洪屏抽水蓄能電站工程混凝土裂縫處理實(shí)踐

黃佳樂(lè)，黃海亮，陳敏

(1.江西洪屏抽水蓄能有限公司，江西南昌，330603；2.淮安市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇淮安，223001)

引言

洪屏抽水蓄能電站（以下簡(jiǎn)稱“電站”）位于江西省靖安縣境內(nèi)，至南昌的直線距離為65km。上水庫(kù)正常蓄水位733m，死水位716m，有效庫(kù)容2031萬(wàn)m3；下水庫(kù)正常蓄水位181m，死水位163m；電站總裝機(jī)容量為1200MW。工程屬一等大（1）型工程，主要由上水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、地面開(kāi)關(guān)站及下水庫(kù)等建筑物組成。上水庫(kù)由一座主壩和兩座副壩組成，主壩為混凝土重力壩，最大壩高42.5m；下水庫(kù)攔河大壩為碾壓混凝土重力壩，最大壩高74.5m。地下廠房?jī)?nèi)安裝4臺(tái)300MW立軸混流式水泵水輪機(jī)發(fā)電電動(dòng)機(jī)組。

2012年2月，電站主體工程開(kāi)工；上、下水庫(kù)工程分別于2015年12月和2015年8月開(kāi)始蓄水；電站1號(hào)～4號(hào)機(jī)組分別于2016年7月21日、2016年8月21日、2016年10月16日、2016年12月8日投入商業(yè)運(yùn)行；2017年10月20日，通過(guò)國(guó)家電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)工程驗(yàn)收。

1 混凝土裂縫處理范圍及原則

根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)功能要求，混凝土裂縫處理分為結(jié)構(gòu)防滲處理和結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固處理。

結(jié)構(gòu)防滲處理范圍為：上水庫(kù)西副壩、西南副壩混凝土面板和趾板裂縫處理；上水庫(kù)南庫(kù)岸混凝土面板；上水庫(kù)混凝土齒墻裂縫處理；輸水系統(tǒng)（包括引水上平洞、引水調(diào)壓室、尾水岔管、尾水調(diào)壓室、尾水隧洞）混凝土裂縫處理；地下廠房及開(kāi)關(guān)站混凝土襯砌結(jié)構(gòu)裂縫處理（包括母線洞、主變運(yùn)輸洞、交通電纜洞、500kV出線洞、進(jìn)廠交通洞、GIS室、繼保樓等襯砌混凝土及開(kāi)關(guān)站貼坡混凝土）。

結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)加固處理范圍為：上水庫(kù)主壩、下庫(kù)大壩大體積混凝土裂縫處理；上/下庫(kù)進(jìn)出水口結(jié)構(gòu)混凝土裂縫處理；下水庫(kù)放空管進(jìn)水口、出口消能工結(jié)構(gòu)混凝土裂縫處理；副廠房、主變洞、安裝場(chǎng)內(nèi)的大體積結(jié)構(gòu)混凝土裂縫處理，裂縫處理范圍不包括主廠房結(jié)構(gòu)及其他建筑物板、梁、柱、厚度不大于30cm的墻體混凝土。

2 混凝土裂縫檢查

對(duì)各部位的混凝土裂縫，首先應(yīng)對(duì)其裂縫情況進(jìn)行全面檢查，按分塊編號(hào)，逐塊進(jìn)行檢查，記錄裂縫分布、條數(shù)、長(zhǎng)度、寬度、深度、產(chǎn)狀及是否貫通等資料，依據(jù)檢查結(jié)果繪制《裂縫分布平面圖》，并提出專門的裂縫檢查報(bào)告，并經(jīng)建設(shè)單位、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位確認(rèn)，分別建立檔案。

3 輸水隧洞混凝土裂縫處理方案

3.1 混凝土裂縫分類

（1）I類裂縫：縫寬δ＜0.2mm且不滲水；

（2）II類裂縫：縫寬δ≥0.2mm裂縫(包括貫穿性裂縫、有滲水的裂縫、無(wú)止水的施工縫等)。

3.2 混凝土裂縫處理方案

3.2.1 I類裂縫（表面鑿槽封閉處理）

此類裂縫進(jìn)行表面封閉處理：

（1）清理縫面

對(duì)裂縫表面進(jìn)行清理，用鋼絲刷或打磨機(jī)去除表面的鈣質(zhì)析出物、水泥浮漿以及其它污物，并沖洗干凈；

（2）封縫

在縫面涂刷HK966彈性涂料，涂刷寬度為15～20cm，涂刷厚度約為1mm。

3.2.2 II類裂縫（化學(xué)灌漿、表面封閉處理）

此類裂縫先進(jìn)行化學(xué)灌漿，再進(jìn)行表面封閉處理，處理工藝如下：

（1）檢查、鉆孔

檢查確定裂縫情況，沿縫鉆設(shè)與裂縫斜交的穿縫化學(xué)灌漿孔，間距30～50cm（視裂縫滲漏情況加密），孔徑14mm，準(zhǔn)確控制進(jìn)孔方向，確保鉆孔與裂縫面相交；

（2）洗孔

沖洗孔內(nèi)粉塵等雜物，以保證灌漿能順暢進(jìn)行；

（3）埋管

在灌漿孔內(nèi)埋設(shè)灌漿嘴和排氣管，并采用力頓快硬特種水泥對(duì)灌漿嘴以外的縫面和灌漿嘴周邊進(jìn)行封閉，以保證灌漿時(shí)不漏漿；

（4）灌漿

采用電動(dòng)高壓灌漿泵向裂縫內(nèi)灌注水溶性聚氨酯漿材(LW/HW)，灌漿壓力初步設(shè)定在0.3～0.5MPa，具體可根據(jù)不同裂縫的可灌性進(jìn)行調(diào)節(jié)。灌漿順序?yàn)閺南轮辽希瑥目p一端至另一端。當(dāng)進(jìn)漿順利時(shí)應(yīng)降低灌漿壓力；當(dāng)排氣孔出漿后關(guān)閉排氣孔，繼續(xù)灌漿；當(dāng)鄰孔出現(xiàn)純漿后，暫停壓漿，將注漿嘴移至鄰孔繼續(xù)灌漿，在規(guī)定的壓力摒漿，直到灌漿結(jié)束。

灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在設(shè)計(jì)壓力下，單縫最后一個(gè)孔持續(xù)5min不進(jìn)漿即可結(jié)束。

（5）表面修復(fù)處理

采用電動(dòng)磨光機(jī)磨除封閉裂縫的力頓快硬特種水泥直至露出新鮮混凝土基面，清理后涂刷兩道HK-966彈性涂料，涂刷寬度為15~20cm，厚度不小于1mm。

4 上/下庫(kù)進(jìn)出水口、地下廠房及開(kāi)關(guān)站混凝土裂縫處理方案

4.1 襯砌結(jié)構(gòu)混凝土裂縫裂縫處理方案

4.1.1 混凝土裂縫分類

AI類裂縫：縫寬δ＜0.5mm且不滲水；

AII類裂縫：縫寬δ≥0.5mm裂縫(包括貫穿性裂縫、有滲水的裂縫、無(wú)止水的施工縫等)。

4.1.2 裂縫處理方案

（1）對(duì)于AI類裂縫，不處理。

（2）對(duì)于AII類裂縫，先鉆孔縫內(nèi)灌注水溶性聚氨酯漿材(LW/HW)，再進(jìn)行裂縫表面封閉處理。AII類裂縫處理：

① 檢查、鉆孔

檢查確定裂縫情況，沿縫鉆設(shè)與裂縫斜交的穿縫化學(xué)灌漿孔，間距30～50cm（視裂縫滲漏情況加密），孔徑14mm，準(zhǔn)確控制進(jìn)孔方向，確保鉆孔與裂縫面相交；

②洗孔

沖洗孔內(nèi)粉塵等雜物，以保證灌漿能順暢進(jìn)行；

③埋管

在灌漿孔內(nèi)埋設(shè)灌漿嘴和排氣管，并采用力頓快硬特種水泥對(duì)灌漿嘴以外的縫面和灌漿嘴周邊進(jìn)行封閉，以保證灌漿時(shí)不漏漿；

④灌漿

采用電動(dòng)高壓灌漿泵向裂縫內(nèi)灌注LW/HW水溶性聚氨酯漿材，灌漿壓力初步設(shè)定在0.3～0.5MPa，具體可根據(jù)不同裂縫的可灌性進(jìn)行調(diào)節(jié)。灌漿順序?yàn)閺南轮辽?，從縫一端至另一端。當(dāng)進(jìn)漿順利時(shí)應(yīng)降低灌漿壓力；當(dāng)排氣孔出漿后關(guān)閉排氣孔，繼續(xù)灌漿；當(dāng)鄰孔出現(xiàn)純漿后，暫停壓漿，將注漿嘴移至鄰孔繼續(xù)灌漿，在規(guī)定的壓力摒漿，直達(dá)到灌漿結(jié)束；

灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在設(shè)計(jì)壓力下，單縫最后一個(gè)孔持續(xù)3min不進(jìn)漿即可結(jié)束。

⑤ 表面修復(fù)處理

采用電動(dòng)磨光機(jī)磨除力頓快硬特種水泥后，涂刷寬度20cm，厚度不小于1mm的KT2水泥基結(jié)晶滲透涂料。

4.2 非襯砌結(jié)構(gòu)混凝土裂縫裂縫處理方案

4.2.1 混凝土裂縫分類

（1）BI類裂縫：淺層非貫穿性裂縫（深度＜5cm，或縫寬δ＜0.2mm，不影響結(jié)構(gòu)安全）；

（2）BII類裂縫：一般受力結(jié)構(gòu)貫穿性裂縫（深度≥5cm，或縫寬δ≥0.2mm，影響結(jié)構(gòu)安全）。

4.2.2 裂縫處理方案

（1）BI類裂縫（表面封閉處理）

① 清理縫面

對(duì)裂縫表面進(jìn)行清理，用鋼絲刷或打磨機(jī)去除表面的鈣質(zhì)析出物、水泥浮漿以及其它污物，并沖洗干凈；

② 表面封閉：表面清理干凈后，涂刷寬度20cm，厚度不小于1mm的KT2水泥基結(jié)晶滲透涂料。

（2）BII類裂縫（化學(xué)灌漿、表面封閉處理）

此類裂縫先鉆孔縫內(nèi)灌注環(huán)氧灌漿溶液，再進(jìn)行裂縫表面封閉處理。處理工藝如下：

① 檢查、鉆孔

檢查確定裂縫情況，沿縫鉆設(shè)與裂縫斜交的穿縫化學(xué)灌漿孔，或騎縫粘貼灌漿盒（如巖壁吊車梁，同“4.2.2Ⅱ類裂縫”），間距30～50cm（視裂縫滲漏情況加密），孔徑14mm，準(zhǔn)確控制進(jìn)孔方向，確保鉆孔與裂縫面相交；

②洗孔

沖洗孔內(nèi)粉塵等雜物，以保證灌漿能順暢進(jìn)行；

③埋管

在灌漿孔內(nèi)埋設(shè)灌漿嘴和排氣管，并采用HK-EQ環(huán)氧膠泥對(duì)灌漿嘴以外的縫面和灌漿嘴周邊進(jìn)行封閉，以保證灌漿時(shí)不漏漿；

④灌漿

采用電動(dòng)高壓灌漿泵向裂縫內(nèi)灌注HK-G-2低粘度環(huán)氧灌漿材料，灌漿壓力初步設(shè)定在0.3～0.5MPa，具體可根據(jù)不同裂縫的可灌性進(jìn)行調(diào)節(jié)。灌漿順序?yàn)閺南轮辽?，從縫一端至另一端。當(dāng)進(jìn)漿順利時(shí)應(yīng)降低灌漿壓力；當(dāng)排氣孔出漿后關(guān)閉排氣孔，繼續(xù)灌漿；當(dāng)鄰孔出現(xiàn)純漿后，暫停壓漿，將注漿嘴移至鄰孔繼續(xù)灌漿，在規(guī)定的壓力摒漿，直達(dá)到灌漿結(jié)束；

灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)：在設(shè)計(jì)壓力下，單縫最后一個(gè)孔持續(xù)3min不進(jìn)漿即可結(jié)束。

⑤ 表面修復(fù)處理

采用電動(dòng)磨光機(jī)磨除HK-EQ環(huán)氧膠泥后，涂刷寬度20cm，厚度不小于1mm的KT2水泥基結(jié)晶滲透涂料。

5 混凝土表面錯(cuò)臺(tái)、凸包、凹坑等處理方案

對(duì)上水庫(kù)大壩、進(jìn)出水口、輸水系統(tǒng)、地下廠房及開(kāi)關(guān)站各部位混凝土表面錯(cuò)臺(tái)、凸包、凹坑等進(jìn)行表面修補(bǔ)處理，處理范圍：各部位混凝土外表面。

5.1 混凝土表面錯(cuò)臺(tái)、凸包處理方案

混凝土表面錯(cuò)臺(tái)、凸包按1：20坡度磨順處理。

5.2 混凝土表面凹坑、麻面及氣泡處理方案

5.2.1 深度小于0.5cm的凹坑、蜂窩麻面及氣泡處理

（1）修整基面

鑿除凹坑表面疏松混凝土并清理混凝土基面；

（2）HK-EQ環(huán)氧膠泥刮涂

采用刮涂HK-EQ環(huán)氧膠泥刮涂至凹坑、蜂窩麻面及氣泡處，并找平。

5.2.2 0.5cm≤深度≤5cm的凹坑及蜂窩麻面處理

（1）修整基面

鑿除凹坑表面疏松混凝土，鑿槽邊線避免出現(xiàn)突變或尖角，槽邊要求下部向里傾斜，鑿除后清理混凝土基面；

（2）涂刷底膠

清理沖坑表面，直到表面露出新鮮混凝土表面可涂刷一道HK-968彈性環(huán)氧底膠；

（3）表面處理

待底膠表干時(shí)嵌填HK彈性環(huán)氧砂漿，表面處理平整。

5.2.3 深度大于等于5cm的凹坑處理工藝

（1）修整基面：鑿除凹坑表面疏松混凝土，鑿槽邊線避免出現(xiàn)突變或尖角，槽邊要求下部向里傾斜，槽深應(yīng)確?；炷磷钔鈱愉摻钊砍雎?，鑿除后清理混凝土基面（如有滲漏水部位應(yīng)先進(jìn)行化學(xué)灌漿處理）；

（2）涂刷底膠：清理沖坑表面，直到表面露出新鮮混凝土表面可涂刷一道HK-968彈性環(huán)氧底膠；

（3）表面處理：待底膠表干時(shí)澆筑HK彈性環(huán)氧混凝土，表面處理平整。

6 注意事項(xiàng)和驗(yàn)收要求

（1）混凝土裂縫進(jìn)行化學(xué)灌漿處理之前，應(yīng)首先做好裂縫處理所處部位的回填灌漿（若有）和基巖固結(jié)灌漿（若有），并待凝至少72h以后才能進(jìn)行裂縫化學(xué)灌漿，待凝14d后才能進(jìn)行灌后壓水抽樣檢查，抽樣頻率（條數(shù)）為10%。

（2）裂縫處理壓水檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：用單點(diǎn)法壓水試驗(yàn)，壓水檢查壓力為0.5MPa，持續(xù)壓水5min縫面不滲水為合格。工程的驗(yàn)收應(yīng)在裂縫處理作業(yè)過(guò)程中，按照本技術(shù)要求的各項(xiàng)處理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行逐項(xiàng)檢查驗(yàn)收，并將質(zhì)量檢查和驗(yàn)收記錄報(bào)送監(jiān)理人。

（3）未盡事宜見(jiàn)《水工建筑物化學(xué)灌漿施工規(guī)范》(DL/T5406-2010)。

7 結(jié)束語(yǔ)

本文中抽水蓄能電站自2016年底全部機(jī)組投入運(yùn)行到目前已經(jīng)歷1年時(shí)間，經(jīng)巡查觀測(cè)，各部位裂縫處理效果良好，經(jīng)受住了實(shí)際考驗(yàn)，為裂縫處理提供了經(jīng)驗(yàn)，其他類似工程可以參考借鑒。

[1]中國(guó)建筑工業(yè)出版社.混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2011.

[2]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012.

[3]中國(guó)電力出版社.水工建筑物化學(xué)灌漿施工規(guī)范[M].北京:中國(guó)電力出版社,2010.

[4]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.大體積混凝土工程施工規(guī)范[M].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2009.

[5]潘立.關(guān)于混凝土結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題的思考[J].工業(yè)建筑,2000,30(5):62-65.