鏡泊湖水電站混凝土溢流壩堰面修復(fù)設(shè)計(jì)

陳全寶，張 鵬，王化鑫

（1.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130021；2.松遼水利委員會(huì)水文局黑河上游水文資源中心，黑龍江 黑河 164300）

1 工程概況

鏡泊湖水電站位于黑龍江省寧安市境內(nèi)，在牡丹江市西南約100 km的牡丹江上游。工程樞紐包括堤壩、引水隧洞、調(diào)壓井、壓力鋼管、廠房等建筑物。堤壩由混凝土重力式擋水壩、泄水閘、混凝土溢流壩、混凝土蓋板土石混合溢流壩組成，全長(zhǎng)2 753.00 m。其中，混凝土溢流壩長(zhǎng)1 532.30 m，堰頂高程為353.50 m，采用C25W4F300二級(jí)配混凝土。混凝土溢流壩剖面圖如圖1所示。

2 溢流堰面修復(fù)必要性及修復(fù)流程

2.1 修復(fù)必要性

鏡泊湖水庫(kù)總庫(kù)容18.237億m3，為大（1）型水庫(kù)，泄洪建筑物級(jí)別為1級(jí)，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，校核為1 000年一遇，泄洪量較大。水庫(kù)下游為牡丹江市，溢洪道安全運(yùn)行對(duì)下游人民和財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要。

根據(jù)溢流壩現(xiàn)場(chǎng)檢查情況，混凝土溢流堰面在受凍融、風(fēng)化、磨損等作用下破壞較為嚴(yán)重，存在混凝土表面酥化、脫落、內(nèi)部骨料出露，表面鋼筋網(wǎng)出露，混凝土開(kāi)裂破損等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響混凝土過(guò)流表面平整度。泄洪水流經(jīng)過(guò)粗糙、酥化的混凝土表面將出現(xiàn)局部繞流和分離，使壓力降低造成空蝕破壞，而隨泄洪過(guò)程的不斷持續(xù)，破壞程度逐漸加劇，最終造成嚴(yán)重后果。因此，為消除安全隱患，確保大壩安全運(yùn)行，采取必要的工程措施，對(duì)溢流堰面混凝土進(jìn)行修復(fù)是十分必要的。

2.2 修復(fù)工作流程

混凝土溢流堰面修復(fù)流程：現(xiàn)場(chǎng)破損情況調(diào)查→劃分修復(fù)分區(qū)→制定修復(fù)方案→修復(fù)實(shí)施。

3 劃分修復(fù)分區(qū)

根據(jù)溢流壩溢流堰表面混凝土現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際破損情況，鑿除表面破損混凝土至新鮮致密層后，根據(jù)壩面破損深度將破損表面分成三類修復(fù)區(qū)域。

第一類修復(fù)區(qū)域：表面存在麻面、局部不平整的區(qū)域，以及打磨處理后深度在5 mm以內(nèi)的區(qū)域。

第二類修復(fù)區(qū)域：破損深度小于5.0 cm的區(qū)域，或破損深度雖大于5.0 cm但破損修復(fù)范圍小于0.1 m2的區(qū)域。

第三類修復(fù)區(qū)域：破損深度大于5.0 cm的區(qū)域且破損修復(fù)范圍大于0.1 m2的區(qū)域。

4 不同修復(fù)分區(qū)的修復(fù)方案設(shè)計(jì)

4.1 第一類修復(fù)區(qū)域

1）對(duì)修復(fù)區(qū)域內(nèi)混凝土表面進(jìn)行打磨，并將基面清洗干凈[1]。

2）待基面干燥后涂刷環(huán)氧砂漿底涂料[1]。

3）涂抹環(huán)氧砂漿修復(fù)材料[1]。

4.2 第二類修復(fù)區(qū)域

1）鑿除溢流壩破損的基層混凝土，直至出露新鮮堅(jiān)硬的混凝土面，鑿除面的周邊應(yīng)垂直，鑿除深度應(yīng)至少大于3.0 cm，將基面清洗干凈。

2）待基面干燥后涂刷聚合物水泥砂漿界面劑。

3）分層涂抹聚合物水泥砂漿，一次涂抹厚度為1.5 cm左右，聚合物水泥砂漿厚度宜小于3.0 cm，保證修補(bǔ)面平順即可。

4.3 第三類修復(fù)區(qū)域

1）應(yīng)鑿除溢流壩破損的基層混凝土，直至出露新鮮堅(jiān)硬的混凝土面，鑿除面的周邊應(yīng)垂直，鑿除厚度宜均勻，鑿除深度應(yīng)至少15.0 cm，并將基面清洗干凈。

2）外露的鋼筋應(yīng)打磨除銹，并修復(fù)破損鋼筋網(wǎng)。

3）在鑿除部位布置?20錨筋，入混凝土0.50 m，總長(zhǎng)約0.75 m，間排距1.00 m，梅花形布置，采用先注漿后插筋的方式施工，錨筋與鋼筋網(wǎng)焊接連接。

4）待基面干燥后涂刷混凝土界面劑。

5）澆筑C30F300二級(jí)配聚合物混凝土。

5 修復(fù)要求

5.1 對(duì)混凝土溢流堰面破損部位鑿除的要求

1）鑿除表面凍融剝蝕破壞的混凝土，鑿除前要?jiǎng)澇鲨彸炷恋姆秶?，鑿除范圍邊線宜為凸多邊形，邊線夾角不小于90°[2]。鑿除深度應(yīng)均勻，局部?jī)鋈趧兾g嚴(yán)重部位鑿除深度應(yīng)加深，避免出現(xiàn)薄層斷面，周邊應(yīng)垂直表面切除。

2）小于0.5 cm破損深度部位，采用打磨處理。

3）為保護(hù)混凝土整體結(jié)構(gòu)，大于1.0 cm采用風(fēng)鎬人工鑿除。

5.2 對(duì)結(jié)構(gòu)縫止水保護(hù)的要求

結(jié)構(gòu)縫橡膠止水距堰面0.30 m，在混凝土鑿除過(guò)程中，施工方須考慮采取合適的鑿除方式，對(duì)結(jié)構(gòu)縫兩側(cè)50.0 cm范圍內(nèi)混凝土進(jìn)行保護(hù)性鑿除，嚴(yán)禁因鑿除表面破損混凝土而將結(jié)構(gòu)縫止水處混凝土折斷，影響原有止水效果。

5.3 對(duì)原有鋼筋保護(hù)的要求

溢流堰面鋼筋保護(hù)層厚10.0 cm，工程修復(fù)方案利用原有壩面鋼筋網(wǎng)，不對(duì)原有鋼筋網(wǎng)進(jìn)行破壞。對(duì)于鑿除深度大于10.0 cm的修復(fù)區(qū)域，要對(duì)鑿除混凝土出露的原有鋼筋網(wǎng)進(jìn)行必要保護(hù)，除非有必要，否則不對(duì)鋼筋網(wǎng)進(jìn)行拆除。

堰面修復(fù)前，應(yīng)對(duì)表面鋼筋網(wǎng)進(jìn)行除塵、除銹，對(duì)變形的部位進(jìn)行調(diào)整修復(fù)，對(duì)于需要拆除的部位重新綁扎。

5.4 對(duì)聚合物混凝土（砂漿）修復(fù)材料的要求

工程位于嚴(yán)寒地區(qū)，為保證修復(fù)質(zhì)量，所選修復(fù)材料應(yīng)具有嚴(yán)寒地區(qū)混凝土修復(fù)已實(shí)施的成功案例；適用于水工混凝土工程修復(fù)設(shè)計(jì)，材料應(yīng)具有良好的抗凍性、抗?jié)B性及抗沖磨性；與基層混凝土之間的黏結(jié)強(qiáng)度應(yīng)大于2.0 MPa[2]；各項(xiàng)性能指標(biāo)應(yīng)符合設(shè)計(jì)及現(xiàn)行規(guī)范要求。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)采取溢流堰面修復(fù)措施，使修復(fù)后的鏡泊湖水電站混凝土溢流壩壩體溢流堰面光滑平順，提高了壩體運(yùn)行的安全穩(wěn)定性。截至目前，溢流壩運(yùn)行情況良好，未在修復(fù)后的溢流堰面上發(fā)現(xiàn)修復(fù)缺陷。該工程修復(fù)方案可作為嚴(yán)寒地區(qū)溢流堰面修復(fù)的實(shí)施案例，為其他同類工程提供設(shè)計(jì)參考。