御河橡膠壩壩后混凝土抗凍修復(fù)方案分析

談興

（山西大同市水務(wù)局，山西 大同 037004）

御河橡膠壩壩后混凝土抗凍修復(fù)方案分析

談興

（山西大同市水務(wù)局，山西 大同 037004）

御河大同市城區(qū)段綜合治理工程橡膠壩壩后水位變化區(qū)域混凝土凍融破壞嚴(yán)重。通過(guò)對(duì)鑿舊補(bǔ)新和噴涂聚脲彈性體防護(hù)層兩種方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)對(duì)比，推薦采用對(duì)工程穩(wěn)定性更加有保障的噴涂聚脲彈性體防護(hù)層方案。

御河；混凝土；抗凍修復(fù)；橡膠壩

1 工程概述

御河是大同市城區(qū)最大的一條河流，流域面積5016km2，干流長(zhǎng)148km，自北向南穿城而過(guò)，其中大同市境內(nèi)長(zhǎng)77km，堤距220～430m，河道平均縱坡3‰左右。

大同市御河城區(qū)段河道治理及中水調(diào)蓄工程，是《21世紀(jì)初期首都水資源可持續(xù)利用規(guī)劃》大同項(xiàng)目區(qū)的水利項(xiàng)目，工程設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇（孤山水庫(kù)建成后相當(dāng)于100年一遇），設(shè)計(jì)洪峰流量1840m3/s。治理工程等別為Ⅲ等，河道治理段堤防工程級(jí)別為2級(jí)，主要建筑物級(jí)別為3級(jí)。整個(gè)工程分兩期進(jìn)行，建有6座橡膠壩、6座充排水泵房、1座翻板閘、一座油泵站。

2 工程現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

大同市御河城區(qū)段綜合治理工程建成后，1～5號(hào)橡膠壩之間已經(jīng)蓄水，形成了220～300m寬的4個(gè)蓄水區(qū)，蓄水面積94.5hm2，蓄水量186萬(wàn)m3，起到了防洪保安、攔截污水、廢水處理、中水調(diào)蓄、節(jié)水回用、增加清水下泄、改善下游水質(zhì)的作用。

大同市御河城區(qū)段綜合治理工程目前存在的主要問(wèn)題是壩后水位變化區(qū)域的混凝土凍融破壞嚴(yán)重，凍融破壞的主要區(qū)域有：一期工程的1～4號(hào)橡膠壩壩后底板的混凝土表面以及壩后消力池斜坡面的混凝土表面；一期工程的4號(hào)橡膠壩壩后海漫段的混凝土表面；二期工程的5號(hào)橡膠壩壩后底板的混凝土表面。

現(xiàn)場(chǎng)查勘顯示，1～4號(hào)橡膠壩壩后底板和消力池斜坡面的混凝土表面、4號(hào)橡膠壩壩后海漫段的混凝土表面凍融破壞嚴(yán)重，局部剝蝕深度已達(dá)到50mm，骨料已大量外露，大部分凍融破壞區(qū)域在2008年和2009年進(jìn)行過(guò)“鑿舊補(bǔ)新”式修補(bǔ)，修補(bǔ)區(qū)域均已再次凍融剝蝕，邊緣有明顯的凍融裂縫。5號(hào)橡膠壩建成后經(jīng)歷了4個(gè)冬季，壩后混凝土水平面表面酥松剝落面積已經(jīng)超過(guò)80%，局部剝蝕深度達(dá)到15mm，骨料已出露；壩后消力池斜坡面基本完整，未見酥松剝落，有少量?jī)鋈诹芽p。

3 需保護(hù)的混凝土范圍

御河橡膠壩在冬季運(yùn)行時(shí)，部分區(qū)域混凝土始終處于半干半濕的工況，符合混凝土產(chǎn)生凍融破壞的兩個(gè)條件。保護(hù)方法有“鑿舊補(bǔ)新”和“噴涂聚脲彈性體防護(hù)層”兩個(gè)方案。

3.1“鑿舊補(bǔ)新”法（方案一）

3.1.1 處理范圍

“鑿舊補(bǔ)新”法，就是鑿除掉舊混凝土，補(bǔ)上新的混凝土。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)查勘結(jié)果，確定處理范圍為：1～5號(hào)橡膠壩壩后底板的混凝土表面、1～4號(hào)橡膠壩壩后消力池水平面和部分斜坡面的混凝土表面、2號(hào)和4號(hào)橡膠壩壩后海漫段的混凝土表面。

3.1.2 處理方案

根據(jù)不同的凍融深度，將溢流面混凝土凍融破壞分為深層區(qū)和薄層區(qū)，對(duì)深層區(qū)混凝土最小鑿除厚度控制在300mm，對(duì)薄層區(qū)鑿除混凝土控制在50mm，通過(guò)人工鑿除混凝土，然后錨桿布設(shè)、鋼筋網(wǎng)布設(shè)，模板設(shè)置最后采用C25W6F200混凝土澆筑和混凝土養(yǎng)護(hù)。因此，實(shí)施“鑿舊補(bǔ)新”法修補(bǔ)，適用于處理已經(jīng)破損的混凝土面。

3.1.3 工程量

御河橡膠壩壩后水位變化區(qū)混凝土“鑿舊補(bǔ)新”法，需處理的混凝土面積為11690m2。

3.1.4 建筑工程費(fèi)用

建筑工程費(fèi)用參照山西省水利建筑工程預(yù)算定額計(jì)算方法，對(duì)主材價(jià)格按大同目前的市場(chǎng)價(jià)格進(jìn)行了調(diào)整，共計(jì)約452.19萬(wàn)元。

3.2 噴涂聚脲彈性體防護(hù)層（方案二）

聚脲是由異氰酸酯組份（簡(jiǎn)稱A組份）與氨基化合物組份（簡(jiǎn)稱R組份）反應(yīng)生成的一種彈性體物質(zhì)，聚脲的最基本的特性就是防腐、防水、耐磨等。按施工工藝分為噴涂聚脲和手刮(涂)聚脲，大面積施工時(shí)，噴涂聚脲工效高，更經(jīng)濟(jì)。

3.2.1 處理范圍

聚脲彈性體防護(hù)層，不僅適用于修補(bǔ)1～5號(hào)橡膠壩已經(jīng)被凍融破壞的混凝土面，也適用于保護(hù)像0號(hào)橡膠壩尚未凍融破壞的混凝土面。處理范圍需保護(hù)的混凝土面積包括：0～5號(hào)橡膠壩壩后底板的混凝土表面、0～5號(hào)橡膠壩壩后消力池水平面和部分斜坡面的混凝土表面、2號(hào)和4號(hào)橡膠壩壩后海漫段的混凝土表面。

3.2.2 處理方案

御河橡膠壩壩后水位變化區(qū)混凝土面積較大，宜采用噴涂聚脲進(jìn)行施工。鑒于0～5號(hào)橡膠壩壩后水位變化區(qū)域混凝土凍融破壞程度不同，對(duì)各壩混凝土基面的處理標(biāo)準(zhǔn)有差異。0號(hào)橡膠壩壩后底板混凝土表面、0號(hào)橡膠壩壩后消力池斜坡面0.5m范圍的混凝土表面、5號(hào)橡膠壩壩后消力池斜坡面7m范圍的混凝土表面，目前還沒有凍融破壞，混凝土表面清理后即可噴涂聚脲彈性體防護(hù)層；其余均為有凍融破壞的混凝土面，必須首先人工鑿除舊的破損混凝土，用聚合物砂漿回填、找平、固化后涂刷潮濕面界面劑，最后才能噴涂聚脲彈性體防護(hù)層。這里“補(bǔ)新”使用聚合物砂漿目的是回填找平，減少聚脲的噴涂用量。

3.2.3 工程量

御河橡膠壩壩后水位變化區(qū)混凝土“噴涂聚脲彈性體防護(hù)層”法，需修補(bǔ)的面積為12607m2。

3.2.4 建筑工程費(fèi)用

建筑工程費(fèi)用參照山西省水利建筑工程預(yù)算定額計(jì)算方法，如采用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的聚脲品牌時(shí)，建筑工程費(fèi)用為600.74萬(wàn)元。如采用進(jìn)口品牌生產(chǎn)的聚脲時(shí)建筑工程費(fèi)用為665.26萬(wàn)元。

3.3 兩方案對(duì)比分析

建筑工程總費(fèi)用來(lái)看，方案二明顯高于方案一。但方案二的處理范圍大，包含了0號(hào)壩和5號(hào)壩壩后消力池斜坡面部分。對(duì)比1～4號(hào)橡膠壩，當(dāng)兩方案的處理范圍一致時(shí)，方案二中國(guó)產(chǎn)聚脲的建筑工程費(fèi)用較方案一增加了約13.5%～13.8%；方案二中進(jìn)口聚脲的建筑工程費(fèi)用較方案一增加了24.0%～24.8%。

從工程效果來(lái)看，采用方案一處理抗凍混凝土后，橡膠壩在冬季運(yùn)行時(shí)，新混凝土仍然滿足產(chǎn)生凍融破壞所必須具備的兩個(gè)條件。事實(shí)證明1～4號(hào)橡膠壩在2008年和2009年已經(jīng)采用“鑿舊補(bǔ)新”進(jìn)行了修補(bǔ)，沒幾年就又被凍融破壞，說(shuō)明“鑿舊補(bǔ)新”法處理后耐久性不好。方案二是從根本上解決問(wèn)題的方案，噴涂聚脲后，混凝土面不再接觸水，冬季運(yùn)行時(shí)混凝土不會(huì)再被凍融破壞。聚脲具有優(yōu)良的抗凍融、抗老化、耐磨性能，作為溢流壩壩后混凝土的抗沖耐磨保護(hù)層也是必要的，其耐久性明顯高于方案一。聚脲防護(hù)技術(shù)在我國(guó)眾多大型水利水電工程中已得到采用，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)被列為水利行業(yè)的重點(diǎn)推廣技術(shù)，說(shuō)明聚脲防護(hù)技術(shù)可靠性和經(jīng)濟(jì)性良好。

對(duì)兩種方案施工內(nèi)容、臨時(shí)工程投入和工期分析顯示，方案一要進(jìn)行人工鑿除混凝土、錨桿布設(shè)、鋼筋網(wǎng)布設(shè)、模板設(shè)置、分塊澆筑混凝土和混凝土養(yǎng)護(hù)，其施工內(nèi)容復(fù)雜，鋼筋加工、混凝土拌合下料澆筑等臨建設(shè)施投入規(guī)模大，投入人員多，施工臨時(shí)占地多，工期長(zhǎng)；方案二進(jìn)行人工鑿除混凝土、聚合物砂漿回填找平、噴涂聚脲，其施工內(nèi)容相對(duì)簡(jiǎn)單，臨建設(shè)施投入少，投入的施工人員相對(duì)較少，可利用橡膠壩的給排水泵房解決施工人員的臨時(shí)安置問(wèn)題，工期短且易于實(shí)現(xiàn)流水作業(yè)。

綜合對(duì)比分析，推薦采用方案二，鑒于進(jìn)口聚脲的建筑工程費(fèi)用高出國(guó)產(chǎn)聚脲的建筑工程費(fèi)用約10%，建議采用國(guó)產(chǎn)聚脲方案。

4 結(jié)語(yǔ)

大同市水利工程首次采用了噴涂聚脲彈性體這種新型綠色環(huán)保的施工技術(shù)，施工過(guò)程中嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)、檢測(cè)關(guān)，并在細(xì)部上做了特殊工藝處理。經(jīng)過(guò)工程運(yùn)行使產(chǎn)品的特點(diǎn)得到了印證，徹底解決了大同市御河城區(qū)段橡膠壩后水位變化區(qū)混凝土抗凍融、抗?jié)B漏、抗老化等問(wèn)題，提高了混凝土的耐久性，工程運(yùn)行更加穩(wěn)定、更加安全性可靠，達(dá)到了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

TV431

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1004-7042（2017）05-0047-02

談興（1978-），男，2009年畢業(yè)于河北工程大學(xué)水利水電工程專業(yè)，工程師。

2017-03-12；

2017-04-16