溪源水库泄洪洞修复处理方案研究

翁怀森

(福建省溪源水库管理处，福建 福州 350008)

混凝土工程缺陷处理经常会遇到反复修补、反复损坏的情况，特别是混凝土结构缝附近更容易发生这种情况，而后常常因为不均匀沉降的影响，接缝部位会发生挤压，最终破坏[1]。溪源水库泄洪洞修复涉及的专业知识和技术较多，表层出现的缺陷及磨损严重，对实际运行安全造成了较大的影响。因此，如何保证溪源水库泄洪洞修复处理方案的科学性与有效性至关重要。

1 工程概况

福建省溪源水库位于闽侯县上街镇宿洋村上游300 m处的溪源峡谷内，坝址控制流域面积为83.6 km2，工程建筑物主要由拦河坝、引水系统、发电厂房和升压开关站以及溪源输水管道等组成，水库总库容为2428万m3，其中主汛期的防洪库容1323万m3，非主汛期的防洪库容为1175万m3。水库建造按照百年一遇洪水设计，千年一遇洪水校核，在建成投入使用以来保障了水库上下游60多万人的生命财产安全。水库拱坝泄洪建筑物主要包括坝顶开敞式溢洪道和右岸泄洪洞，泄洪洞进口底板高程为70.00 m，进口设置一道事故闸门，采用岸塔式结构，孔口尺寸为3.2 m×3.2 m。洞身采用钢筋混凝土砌筑，段长114.44 m，出口设置一道弧形钢闸门，闸室段底板高程为68.99 m。在长期的运行过程中，泄洪洞过水面出现了腐蚀和修复材料脱落的现象。

2 修复材料选用

依据工程缺陷修补需要，本次修复材料主要包括封闭底漆、薄层修补砂浆、找平腻子、厚层修补砂浆及面层弹性涂料这5类。封闭底漆以极低黏度的环氧材料为主，鉴于其具有很好的渗透性，可以通过化学改性实现与后续材料的更好粘结[2]；找平腻子具有良好的高触变性，可以轻松抹平蜂窝麻面状缺陷；修补砂浆以弹性环氧砂浆为主，通过调节剂级配可以一次性完成立面厚度1 cm～8 cm的回填施工作业，且不需要立模。总的来说，此次修补选用的弹性环氧砂浆比重轻、抗压强度高，有很强的可塑性。弹性环氧涂料韧性、抗冲磨性及抗裂性均优于一般环氧涂料。两种材料的具体指标见表1。

表1 两种材料具体指标

3 处理方案设计

技术人员经过实地勘查，发现导致泄洪洞过水面混凝土出现缺陷的原因主要有以下几方面：①砌筑表面存在不平整现象，且局部混凝土薄弱；②水流在高速运行过程中会对混凝土结构表面形成局部挑流、分离等外力作用，最终导致混凝土结构内部出现空化与腐蚀；③局部混凝土的强度无法满足运行需求，长时间运行加剧了结构的损坏可能。

3.1 两种修复方案比较

针对泄洪洞缺陷产生原因，本次修复方案共有两套。

方案一：对泄洪洞内壁采用钢板衬砌，钢板衬后内径控制为2.8 m，壁厚控制为16 mm，长度115 m，钢管外侧特别选用C20自密性混凝土实施回填，厚度为0.2 m。除此之外，还需要对回填混凝土顶部进行灌浆回填，对于钢管和回填混凝土接触面进行接触灌浆，在钢管内壁涂抹无溶剂液体环氧涂料，实现防腐和降噪的目的。

方案二：采用低弹模的弹性环氧砂浆对冲蚀区域进行修复，同时用弹性环氧涂料完整覆盖混凝土表面，对于混凝土裂缝、漏水点和漏水结构等进行灌浆封闭处理。在具体设计时，对于泄洪洞裂缝决定用凿除、刻槽，埋设灌浆管，采用LW/HW水溶性聚氨酯化学灌浆，将灌浆压力控制为0.3 MPa～0.5 MPa。对于原有结构面冲蚀、气孔及错台等采用弹性环氧砂浆予以修复，同时在表面增设1 mm厚度的弹性环氧涂料细微找平结构面，起到增强抗冲腐蚀的作用。

通过从过流能力、施工难度及周期、工程量及投资等方面对两种修复方案对比后发现，方案二在施工难度及周期、工程量及投资等方面的优势大于方案一，因而最终决定采用方案二进行泄洪洞修复工作。

3.2 处理方案设计

3.2.1 混凝土裂缝、渗水点处理

混凝土裂缝、渗水点处理设计中，坚持钻孔→洗孔→埋管→灌浆→表面修复的流程，主要采用检查、钻孔、洗孔、埋管、灌浆、表面修复处理等方法。在检查与钻孔过程中，重点需要对裂缝进行检查，沿缝钻设与裂缝斜交的穿缝化学灌浆孔，间距控制为30 cm～50 cm，孔径为14 mm。洗孔时需要对孔内的杂物进行重点清除，保证灌浆可以正常进行。灌浆属于修复工程的重点内容，在采用电动高压灌浆泵向裂缝内灌注水溶性聚氨酯浆材时，需要重点对浆液配比度进行设计确定，灌浆压力初步设计为0.3 MPa～0.5 MPa，具体可以根据实际裂缝大小现场确定，灌浆时要坚持由下至上的原则，从缝的一端向另一端。当排气孔出浆后需要及时关闭排气孔，继续灌浆。

3.2.2 渗水结构缝处理

渗水结构缝处理流程为缝面清理→沿缝凿V型槽→钻孔与埋管→采用立顿快硬特种水泥封缝→灌注LW/HW化学灌浆材料→割除灌浆管→表面封闭→设置诱导缝。所采用的方法主要有缝面清理、凿槽、钻孔与埋灌浆管、封缝、试压及灌浆等。凿槽时需要沿着裂缝走向凿出4 cm×5 cm的V型槽，力求裂缝位于槽底部中央部位。封缝时用力顿快硬特种水泥封闭V型槽及灌浆管，保证灌浆时不出现漏浆现象。试压时间要选在封缝材料达到一定强度后进行，更好明确进浆量和灌浆压力等。

3.2.3 渗水施工缝缝处理

施工缝之所以出现渗水，主要是因为每次施工结合面处理不当所导致的，具体的施工处理方案与渗水结构缝处理方案一致。

3.2.4 泄洪洞抗冲蚀处理方案

处理流程为基面清理→基面修补→抗冲蚀保护层施工→干燥养护→现场拉拔检测，修复材料以低弹模的弹性环氧砂浆为主，并且需要在混凝土表面涂抹弹性环氧涂料。在不改变过流能力前提下最大限度增强泄洪洞的防空蚀和抗冲磨能力。在抗冲蚀保护层施工过程中，需要待修补区域表面干燥后，满刮弹性环氧涂料，涂刷厚度控制在1 mm，刮涂方向应该交叉垂直，且需要逆水流方向进行。在干燥养护时如果温度过低则要适当延长养护时间，涂层表面禁止明水出现。

4 修复质量控制

泄洪洞修复中的每一个施工环节均为本次施工重点，可以直接决定整个施工质量。因此，在实际施工过程中要加强施工全过程监管，每一道工序都需要结合施工现场的温度和湿度等条件决定。总的来说，需要重点做好以下几方面的工作：①在基液涂刷前需要先对渗漏处理基面和裂缝处进行检查，确保裂缝未发生渗水现象，且基面干燥清洁[3]；②在基液涂抹工作完成后，等待手触动拉丝后再进行环氧砂浆施工，置于需要处理的部位，保证密实性[4]。

外观检查时需要重点检查涂抹过的表面是否出现孔洞或起泡现象；厚度检查时要实际选取一些点进行厚度检测，并与设计厚度相比较。本次实际处理面为1407 m2，厚度检测随机选取了10个点，所测得的厚度均精确到0.02 mm，测点砂浆层厚度精确到0.1 mm，最小厚度大于设计厚度的80%，施工质量符合标准；涂层与混凝土表面粘接力检查时可以采用正拉粘结强度测试方法开展，按照施工要求，本次大于1000 m2的工程，每1000 m2的工程要取两组点进行试验，且每组所取的点个数不少于5个，试验间距不得小于500 mm。

5 结论

溪源水库泄洪洞修复处理施工通过采用低弹模的弹性环氧砂浆对冲蚀区域进行修复的方案后，修补工作取得了成功。但是在实际施工过程中也遇到了较大的困难，比如施工完成后发现混凝土局部出现了鼓包和土面层脱落的现象，经过技术人员分析最终凿除暴露缺陷部位，渗水通道也进行灌浆处理，然后再用环氧砂浆和环氧胶泥进行修补，虽然最终有效解决问题，但无形中增加了施工成本，因而后期类似施工要注意避免这一现象的发生。泄洪结束后对泄洪洞质量检测后发现，所有泄洪洞新增的耐冲磨层结构均比较完整，没有出现被冲坏的情况，实际施工质量满足设计要求，工程进展顺利，能为相关工程提供建设性意见。