水庫導(dǎo)流排砂泄洪洞底板維修加固施工工藝分析

王書書

（雨樟水務(wù)工作站，貴州 興義 562400）

0 引言

水庫是重要的水資源調(diào)節(jié)和利用工程，而水庫底板作為關(guān)鍵的工程部分，承擔(dān)著巨大的水壓和水流沖擊力。然而，長期運行和自然因素的影響可能導(dǎo)致底板出現(xiàn)破損、滲漏等問題，進而影響水庫的正常運行和安全性。因此，對水庫底板的維修加固工藝進行研究和分析具有重要的理論和實際意義。本文以柘侖水庫導(dǎo)流排砂泄洪洞底板的維修加固工程為例，對水庫底板的維修加固施工工藝進行研究，其實踐經(jīng)驗對類似工程的實施具有指導(dǎo)意義。

1 工程概述

安龍縣柘侖水庫位于貴州省黔西南州安龍縣的龍廣鎮(zhèn)境內(nèi)，屬珠江流域南盤江水系，所在河流為白水河上游的淌淌河段，屬于南盤江的一級支流,其地理位置為東經(jīng)105°10′26″，北緯25°10′30″。柘侖水庫是一座漿砌石重力壩，壩后電站一座，裝機2×250kW，水庫總庫容為1490m3，大壩建在尾子田取水壩上游6km 處，最大壩高為59.4m，壩頂寬為6m，底寬為65.13m，設(shè)計灌溉面積為6.82 萬畝,同時解決沿途1.82 萬人的人畜飲水，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2000）的規(guī)定，施工洪水設(shè)計標準為10~20 年一遇，該工程施工導(dǎo)流標準采用10 年一遇洪水標準，施工導(dǎo)流分期為11 月~次年4 月，H24=27.5mm，Cv=0.45，Cs=3.5Cv=1.58，由雨洪法計算可得10 年一遇洪水洪峰流量為33.9m3/s。壩址處河谷狹窄，洪水峰值大，將溢流壩布置在壩體中段，布置方式為壩頂自由溢流，消能方式為挑流消能，整個溢洪道由進口段、控制段、泄槽段、消能鼻坎段等組成。溢流控制前沿長5m×8m，自由溢流，堰頂高程1301.00m，堰型采用WES 曲線實用堰，泄槽段采用矩形斷面，導(dǎo)水墻高符合《溢洪道設(shè)計規(guī)范》（SL 253-2000）中的規(guī)定。

2 水庫導(dǎo)流排砂泄洪洞底板存在的問題

淌淌河屬山區(qū)雨源型河流，洪水由暴雨產(chǎn)生，雨洪同期，峰高量大，壩址以上流域地處貴州省西南暴雨區(qū)的邊緣，河流上游坡陡，下游平緩，洪水具有陡漲陡落，峰量集中，漲峰歷時短等特點。在2014 年以前的汛期檢查中，并未發(fā)現(xiàn)柘侖水庫導(dǎo)流排砂泄洪洞底板出現(xiàn)損壞的情況。2014 年開始，下游水庫淤積物下泄影響下，高雜質(zhì)水流對導(dǎo)流排砂泄洪洞底板造成的沖蝕破壞逐漸顯現(xiàn)，并呈逐年加大的趨勢，主要問題集中在門檻下游20m 范圍內(nèi)以及各施工縫處，表現(xiàn)出兩種不同的形式[1]。首先，白水河流域懸移質(zhì)輸砂模數(shù)達到400t/km2，柘侖水庫多年平均輸砂量達到4.64 萬t/a，現(xiàn)在淤積高程為▽1264.00m，經(jīng)擴建后運行30 年淤積高程為▽1276.74m，出現(xiàn)了表面磨蝕的情況。其次，庫首右岸從上到下橫向分布的地層為T1yn3 灰?guī)r,T1yn4 白云巖、角礫狀白云巖及T2g1 白云巖、泥質(zhì)白云巖夾泥巖,巖層傾向下游,傾角8～16°，發(fā)育F3 平移斷層局部錯斷了T1yn4 及T2g1 地層，T1yn3 巖溶強發(fā)育,有母豬龍灘暗河系統(tǒng)分布，T1yn4、T2g1巖溶弱發(fā)育,為穩(wěn)定的相對隔水層，洞底板的表面石子被沖刷露出，甚至呈現(xiàn)出嚴重的蜂窩狀。這種沖蝕破壞的深度通常在1~3cm 之間，受影響的面積不超過2m2。其次，還存在較大的沖蝕坑。這些沖蝕坑較深，局部鋼筋已經(jīng)外露。沖蝕破壞的深度通常在3~15cm 之間，受影響的面積不超過1.5m2。這些沖蝕問題對導(dǎo)流排砂泄洪洞底板的穩(wěn)定性和安全性構(gòu)成了一定的威脅。為了確保工程的安全性，并延長其使用壽命，決定對水庫導(dǎo)流排砂泄洪洞底板進行維修加固。

3 加固維修施工工藝

3.1 選擇合適的維修材料

針對水庫導(dǎo)流排砂泄洪洞底板的修復(fù)加固工作，經(jīng)過比較分析，決定采用氯丁膠乳砂漿作為維修材料。該砂漿具有出色的性能指標，滿足工程要求。砂漿性能指標見表1所示。

表1 氯丁膠乳砂漿性能指標

（1）抗壓強度：要求28d 抗壓強度達到40MPa 以上，以確保底板在水壓力下具備足夠的穩(wěn)定性和承載能力。

（2）抗折強度：要求28d 抗折強度達到6MPa 以上，以應(yīng)對可能存在的外力和沖擊，確保底板的強度和穩(wěn)定性。

（3）粘結(jié)強度：要求28d 鋼筋粘結(jié)強度達到1.2MPa以上，以確保維修材料與鋼筋的良好粘結(jié)，提高整體結(jié)構(gòu)的抗震和抗裂性能。

（4）耐久性：要求砂漿的凝結(jié)時間不超過4h，干燥收縮率不超過0.05%，以確保施工過程順利進行，并減少由于收縮引起的開裂問題。

（5）砂漿的環(huán)境友好性：要求砂漿的含揮發(fā)性有機物（VOCs）含量不超過50g/L，含苯和含甲醛的含量均不超過0.1%，這樣可以確保維修過程對環(huán)境的影響降到最低，并提供一個安全健康的工作環(huán)境。

3.2 材料運輸

由于水庫導(dǎo)流排砂泄洪洞所處的地形條件較為特殊，無法采用機械設(shè)備進行施工材料的運輸，決定采用人工搬運的方式，通過在挑流鼻坎上架設(shè)施工斜梯，將材料送入洞內(nèi)進行施工。施工材料的搬運工作需要經(jīng)過嚴格的組織和安排，確保材料的及時供應(yīng)和施工進度的順利進行。合理安排工人的數(shù)量和配備適當?shù)陌徇\工具，以提高施工效率并降低搬運過程中的勞動強度。同時，加強對工人的安全教育和培訓(xùn)，確保搬運過程中的安全性。另外，在洞內(nèi)施工過程中，照明和施工用電是必不可少的。為了解決這個問題，采取通過放水塔身接電纜線到閘房配電柜的方式來供電。這樣的設(shè)計方案可以有效地滿足洞內(nèi)的照明需求和施工用電需求，保障施工的正常進行。

3.3 防水處理

根據(jù)對氯丁膠乳砂漿使用的要求，進行了實地測量，發(fā)現(xiàn)洞內(nèi)的溫度和濕度相對穩(wěn)定，溫度保持在15~20℃之間，濕度保持在70%~80%之間。在洞內(nèi)，水分主要存在于底板表面、施工縫隙和洞頂滲水這3個方面。針對底板表面的水分問題，采用了修建臨時圍堰的方法。通過沿維修區(qū)域外圍20~30cm 處搭建圍堰，能夠有效阻止底板表面的水流進入施工區(qū)域，為后續(xù)的施工提供干燥的條件。對于施工縫隙的水分處理，采取了鉆孔排水的方法。沿著施工縫方向，每米垂直鉆孔深度達到30cm，孔徑為14mm，并用孔內(nèi)安裝連接在微型抽水泵的排水管進行排水，針對洞頂?shù)臐B水問題，選擇了搭建塑料薄膜棚的方法進行處理。通過在洞頂搭建塑料薄膜棚，能夠有效遮擋和防止洞頂?shù)臐B水進入施工區(qū)域，保持施工環(huán)境的干燥。

3.4 砂漿配制

為了保證砂漿的質(zhì)量和性能，首先，根據(jù)氯丁膠乳砂漿的出廠檢測報告，采用了水泥:砂料:乳膠=1:2:0.6的配比[2]。根據(jù)現(xiàn)場的溫度和濕度情況，會進行適當調(diào)整，確保砂漿的配制符合實際要求，在高溫和干燥環(huán)境下，會適量增加水的用量，以提高砂漿的流動性和施工性能，通過人工拌合的方式進行砂漿的配制，并確保在1h內(nèi)用完。

3.5 鋪設(shè)砂漿

在進行砂漿鋪設(shè)之前，通過切割機沿維修面的外圍進行垂直于底板的縫隙切割，以確定維修范圍。根據(jù)不同的破壞程度，采取相應(yīng)的修復(fù)方法。對于表面磨蝕、沖蝕破壞深度在1~3cm 范圍內(nèi)的情況，首先鑿除舊的混凝土剝蝕層，并進行沖洗，待基面無積水但呈潮濕狀時，涂刷一遍氯丁膠乳水泥凈漿，然后進行氯丁膠乳砂漿的鋪設(shè)。對于局部鋼筋外露、沖蝕破壞深度在3~15cm 范圍內(nèi)的情況，根據(jù)不同的深度采取不同的處理方法。對于深度在3~5cm 的情況，同樣鑿除舊的混凝土剝蝕層，對外露的鋼筋進行除銹處理，并進行沖洗，待基面無積水但呈潮濕狀時，涂刷一遍氯丁膠乳水泥凈漿，然后進行氯丁膠乳砂漿的鋪設(shè)。對于深度在5~15cm 的情況，鑿除舊的混凝土剝蝕層，并進行除銹處理。接著，根據(jù)外露的鋼筋為基點，綁扎橫縱間距為5cm 的波浪型鐵絲網(wǎng)，鐵絲網(wǎng)的高度應(yīng)低于底板高程的1.5~2cm[3]。然后，澆筑高于原底板混凝土一級的C30混凝土，混凝土的高度應(yīng)低于底板高程的3cm。待混凝土養(yǎng)護7d 后，進行氯丁膠乳砂漿的鋪設(shè)。在鋪設(shè)砂漿時，應(yīng)從一邊逐步推進，確保鋪設(shè)的連續(xù)性。完成鋪設(shè)后，應(yīng)立即進行壓抹，且一次性抹平完成，避免反復(fù)抹壓。如果出現(xiàn)氣泡，應(yīng)刺破并進行壓緊處理，以確保表面的致密性和質(zhì)量要求。

3.6 砂漿養(yǎng)護

完成砂漿鋪設(shè)后，需要注意對其進行養(yǎng)護，一旦表面變干且不粘手，應(yīng)立即進行噴霧養(yǎng)護，并持續(xù)7d 保持潮濕的養(yǎng)護狀態(tài)，隨后再進行持續(xù)21d 的自然養(yǎng)護。為了進行質(zhì)量控制，每次進行鋪設(shè)時應(yīng)取樣一組，并進行編號，將其放置在相同條件下進行養(yǎng)護[4]。在施工過程中，需要及時記錄相關(guān)信息，包括維修部位和編號、面積和幾何尺寸、損壞程度、處理厚度以及養(yǎng)護情況等[5]。這些記錄將為后續(xù)的檢查提供重要依據(jù)，確保工程的質(zhì)量和持久性。

4 施工效果分析

工程開始于2020年1月3日，歷時50d，于2020年2月23 日完工。在施工結(jié)束后的第28d，對試塊進行了抗壓強度測試，共采集了10 組樣本。檢測結(jié)果如表2所示，試塊的平均抗壓強度為38.59MPa，均方差為0.65MPa，離差系數(shù)為0.012。這些數(shù)據(jù)反映了砂漿材料的性能和施工質(zhì)量的穩(wěn)定性。此外，自施工完成以來，導(dǎo)流排沙泄洪洞底板加固表面保持完好，未發(fā)生任何剝離或剝落，這證明所采用的修復(fù)方法和砂漿材料的質(zhì)量達到了預(yù)期效果，成功提升了底板的抗壓強度和穩(wěn)定性。

表2 試塊抗壓強度測試記錄

5 結(jié)束語

綜上所述，水庫導(dǎo)流排砂泄洪洞底板維修加固工程顯示了良好的成果和效果。通過采用氯丁膠乳砂漿進行修復(fù)，結(jié)合合適的防水處理方法和砂漿配制，成功實現(xiàn)了底板的加固目標。施工過程中，克服了地形條件限制，確保了材料運輸和施工的順利進行。而檢測結(jié)果表明，試塊平均抗壓強度達到了預(yù)期要求，且底板加固表面完好無損。