淺談桑坪水電站引水隧洞缺陷修復處理方法

張 旺 明， 徐 海 英

(成都鴻策工程咨詢有限公司，四川 成都 610072)

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淺談桑坪水電站引水隧洞缺陷修復處理方法

張 旺 明， 徐 海 英

(成都鴻策工程咨詢有限公司，四川 成都 610072)

桑坪水電站受2008年汶川地震及首部樞紐沉沙效果較差等影響，引水隧洞出現(xiàn)淤泥及堆積物沉積、底板沖刷露筋、頂拱塌腔、邊頂拱裂縫、局部滲水等，因此對引水隧洞進行缺陷修復勢在必行。通過對引水隧洞放空檢查，查明了引水隧洞主要缺陷情況，對不同缺陷采用不同的修復處理方法。對滲水處采用直接封堵或灌漿封堵等一系列修復措施，通過這些措施可以有效加固隧洞結構，并防止缺陷進一步發(fā)展。

現(xiàn)場檢查；缺陷；隧洞底板；修復

1 工程概況

桑坪水電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州汶川縣境內，為岷江一級支流雜谷腦河梯級規(guī)劃開發(fā)中的最下游一級電站，其上游與已建的下莊水電站銜接，電站跨流域引雜谷腦河水至岷江干流發(fā)電，為單一發(fā)電工程，無灌溉、防洪等要求。電站首部樞紐位于雜谷腦河上，廠區(qū)位于岷江上，為低閘跨流域引水式電站，閘壩與廠房相距約l2 km，引水隧洞全長約7.98 km。首部樞紐下距汶川縣城約6 km，廠區(qū)上距汶川縣城約5 km，對外交通方便。

電站裝機3臺，總裝機容量72 MW，正常蓄水位1 380.50 m，最低運行水位1 378.50 m，正常蓄水位以下庫容為10.8萬m3，調節(jié)庫容5.23萬m3，年發(fā)電量3.961億kWh，年利用小時數(shù)5 500 h。

桑坪水電站為低閘引水式開發(fā)，樞紐工程主要由首部樞紐、右岸引水系統(tǒng)和廠區(qū)樞紐三大部分組成。

首部樞紐包括3孔泄洪閘、2孔沖沙閘、左岸擋水壩、右岸取水口、引水明渠和隧洞進水閘等建筑物，閘頂高程1 382.00 m，最大閘高11.5 m。

廠區(qū)樞紐由地面主、副廠房和變電站等建筑物組成，主廠房內裝設三臺單機容量為24MW的混流式水輪發(fā)電機組。

桑坪水電站2002年5月開工建設， 2007年11 月開始下閘蓄水，整個首部樞紐工程計劃于2007年12月全面竣工。電站運行以來，各部位工作正常、運行穩(wěn)定良好、達到設計各項技術指標。

2 引水隧洞放空后現(xiàn)場檢查情況

2017年3月11號～12號，對引水隧洞放空情況進行了一次全面缺陷檢查工作，根據(jù)現(xiàn)場檢查情況，桑坪水電站引水隧洞內發(fā)現(xiàn)缺陷問題如下：

(1)隧洞底板淤泥及堆積物。

(2)底板露筋等缺陷。

(3)頂拱塌腔。

(4)邊頂拱裂縫。

(5)邊頂拱滲水現(xiàn)象。

圖1 底板露筋典型照片

3 缺陷修復方法

3.1 淤泥及堆積物處理方法

引水隧洞底部沿線均分布有淤泥，淤泥平均厚度約0.1 m，寬約2 m。堆積物在隧洞底部零散分布，大的堆積物分布區(qū)約2處，并在前面形成深水區(qū)。處理時將隧洞底部淤泥及堆積物清除出洞外，并用清水沖洗干凈，對底板缺陷進行修復。并在以后的運行中應注意治理固體物質來源點。

圖2 邊頂拱裂縫典型照片

3.2 底板襯砌混凝土缺陷修復方法

經檢查：底板主要缺陷主要為表面磨損、露筋及凹坑三類，對此類缺陷一般采用恢復原狀或局部加強處理方法。

(1)在進行修補施工前，徹底清除基面上已損壞、松動和膠結不良的表層混凝土、油污及雜質，并以高壓水沖洗干凈，并保持干燥。

(2)修補區(qū)有鋼筋出露并銹蝕時，提前進行除銹處理。

(3)對于底板鋼筋已斷裂或嚴重銹蝕的，采用重新植筋的方法進行修復。

(4)對于沒有露筋且修補深度<5cm的部位，在混凝土表面用環(huán)氧樹脂涂刷2～3層，以此形成0.1～0.2 mm的增強保護層。

(5)對于露筋且修補深度5 cm～10 cm的凹坑，將混凝土基面鑿毛2～3 cm，露出鋼筋，使用C30W6F100細石混凝土填充，表面預留2 cm用環(huán)氧砂漿修補。為保證處理質量，先清除基面松裂混凝土殘體，以高壓水沖洗干凈，并保持干燥。為保持良好的粘結力，環(huán)氧砂漿修補前，修補基面先涂刷一層不超過1 mm厚的環(huán)氧基液，力求基液涂刷薄且均勻，消除涂層中的氣泡，并在用手觸摸不粘手并能拔絲時(約30 min)再填補環(huán)氧砂漿。環(huán)氧砂漿修補時，將砂漿攤鋪均勻，每層厚度不超過1～1.5 cm，共2層，用鐵鏝反復壓抹，使表面翻出漿液，氣泡必須刺破壓緊。環(huán)氧砂漿修補分多次進行，來回刮和擠壓，將氣泡孔內的氣體排出，保證填充密實，待材料完成收縮后，再進行一次涂刷處理，表面收光。

環(huán)氧砂漿力學控制指標：抗壓強度≥30 MPa；與混凝土粘結強度≥1.2 MPa，其余相關要求(材料采購、施工技術要求及安全防護等)應滿足《DL/T 5193-2004 環(huán)氧樹脂砂漿技術規(guī)程》及相關招標文件中的有關規(guī)定。

(6)對于露筋及修補深度≥10 cm的凹坑，將混凝土基面鑿除5 cm，并鑿掉原混凝土已破損部分，露出鋼筋，清洗干凈，然后采用粗骨料環(huán)氧砂漿混凝土回填修復處理。

3.3 頂拱襯砌混凝土塌腔缺陷修復方法

對于隧洞塌腔處一般恢復原狀，先清除已損壞、松動和膠結不良的表層混凝土及雜質后，對出露鋼筋進行除銹處理，然后采用C30W6F100細石混凝土或者粗骨料環(huán)氧砂漿混凝土進行回填修復處理。

3.4 裂縫部位缺陷修復方法

裂縫的產生一般會產生孔隙，需分裂縫的大小及長短分別進行處理。

(1)對于縫寬<0.2 mm且長度<1 m裂縫，處理措施是先清理沖洗干凈縫面后在裂縫的表面涂抹環(huán)氧樹脂涂刷2～3層。

(2)對于較大的裂縫，采用化學灌漿法，灌漿材料可以采用聚氨酯或環(huán)氧樹脂。

①灌漿孔布置

沿縫兩側布置斜孔(一般為φ20 mm鉆孔)，孔距可根據(jù)現(xiàn)場初步灌漿試驗情況在0.5 m、0.75 m、1.0 m間選擇確定。各斜孔與縫面交于不同深度，也可采用垂直的騎縫孔，騎縫孔的深度與縫深一致，縫深可通過檢查孔確定。見圖3。騎縫孔無法避開鋼筋處，以不打斷鋼筋為宜。

②灌漿

a 漿材與縫面粘結強度≥4.0 MPa；

b 灌漿壓力：灌漿壓力控制在0.2～0.4 MPa；

c 起灌順序：從最下端開始向上逐孔進行，同一裂縫的灌漿應由深到淺進行；

d 灌漿結束標準：吸漿量小于0.02 L/5min，再繼續(xù)灌注30 min壓力不下降即可結束灌漿。

圖3 灌漿孔布置示意圖

e 灌漿前應埋設排氣管，以保證灌漿質量。

3.5 滲水部位缺陷修復方法

根據(jù)現(xiàn)場檢查情況，有點狀或面狀滲水、集中滲水現(xiàn)象，針對不同部位滲水的壓力、滲流量大小等情況分別處理。

(1)輕微滲漏

采用直接堵漏法，直接堵漏法可用于滲壓水頭小于1 m，漏水孔較小的情況，用環(huán)氧砂漿對破損混凝土進行修補。

(2)有壓力或流量較大的點狀或面狀滲水(見圖4)

①滲漏點(面)50 cm范圍內鉆孔(深入基巖4.5米，每處不少于4孔，對稱布置)用水泥漿進行固結灌漿，灌漿壓力為0.8 MPa。

圖4 有壓力或流量較大的點狀或面狀滲水處理示意圖

②待漿液達到齡期后，撤除灌漿管，用環(huán)氧砂漿對破損混凝土進行修補。

4 結 語

桑坪水電站受2008年汶川地震及首部樞紐沉沙效果較差等影響，引水隧洞出現(xiàn)淤泥及堆積物沉積、底板沖刷露筋、頂拱塌腔、邊頂拱裂縫、局部滲水等，因此對引水隧洞進行缺陷修復勢在必行。通過對引水隧洞放空檢查，查明了引水隧洞主要缺陷情況，對不同缺陷采用不同的修復處理方法。對淤泥及堆積體直接采用清理出洞外方式，對底板沖刷采用高標號混凝土回填或涂抹環(huán)氧樹脂，對頂拱塌腔采用細石混凝土或者粗骨料環(huán)氧砂漿混凝土回填，對邊頂拱裂縫采用涂抹環(huán)氧樹脂或化學灌漿，對滲水處采用直接封堵或灌漿封堵等一系列修復措施，通過這些措施可以有效加固隧洞結構，并防止缺陷進一步發(fā)展。在很多水電站運行過程中均會出現(xiàn)或多或少的類似缺陷，引水隧洞修復對保證水電站安全運行和結構穩(wěn)定具有重要意義。

[1] 混凝土結構加固設計規(guī)范(GB 50367-2013)

[2] 環(huán)氧樹脂砂漿技術規(guī)程(DL/T 5193-2004)

(責任編輯：卓政昌)

2017-06-05

[TM622]； TV672+.1；O77+9；G264.3

B

1001-2184(2017)03-0124-03

張旺明(1982-)，男，四川成都人，工程師，學士，從事水利水電工程設計工作；

徐海英(1982-)，女，四川成都人，工程師，學士，從事水利水電工程設計工作.