安康水電站表孔消力池底板修復技術(shù)研究-精

1、安康水電站表孔消力池底板修復技術(shù)研究王增利一電站概況安康水電站位于漢江上游，在陜西省安康市城西 18km 處。下游距已建丹江口水電站約 260km ,上游距已建的喜河水電站約145km。安康工程以發(fā)電為主，兼顧防洪、航運、養(yǎng)殖、旅游等綜合利用效益。水庫正常蓄水位 330m，死水位300m。正常蓄水位以下庫容25.8億m3,可進行不完全年調(diào)節(jié)。水庫預留3.6億m3防洪庫容，可以消減五年至二十年一遇洪水洪峰流量30004500m3s。壩址多年平均流量 608m3/s，多年平均年徑流量 192億m3/s,設計洪峰流量（P=0.1%） 36700 m3s,校核洪峰流量（P=0.01%） 45000 m

2、3s。電站總裝機容量800MW，保證出力175MW，多年平均發(fā)電量 28億kW.h，年利用小時數(shù) 3500h。電站樞紐工程由攔河壩、泄洪 消能建筑物、壩后式廠房和通航設施等建筑物組成。二工程基本情況及歷史資料2.1 工程基本情況安康水電站表孔消力池長 108m，寬91m，縱橫縫將池底板分成 37塊，除最右側(cè)11壩 段7塊寬9m （另6m與小導墻連接），其余為19X 18 m。池底板高程229.00m,尾坎高程 243.00m，池深14m。消力池底板厚均7m,最厚處達到20m，底板表面為1m厚R28300# 抗沖混凝土,其內(nèi)設一層抗沖防裂鋼筋網(wǎng),以下為 R28150# 基礎混凝土,深度大于 7m

3、 坑 槽部位回填R28100#混凝土。各塊縱橫縫在面層抗沖混凝土內(nèi)設銅止水和塑料止水各一道， 基礎混凝土縱橫縫內(nèi)設鍵槽相嵌連接,表下 0+090.00m、 0+108.00m 兩條縱縫進行了并縫灌 漿。消力池底板下設有抽排系統(tǒng)，縱橫排水廊道，廊道底板高程為222.50m，橫向廊道騎縫布置,縱向廊道在縫下 3.75m 處,廊道內(nèi)設有基礎排水孔,用以降低消力池底板的仰壓力。 廊道集水匯入小導墻墻 6的集水井，經(jīng)布置在 252.5m高程的深井泵抽排至尾水渠。池底板 除 11 池 4至 11 池 6和 12池 3至 12池 4底板很厚, 沒進行灌漿外, 其余底板均進行了固結(jié) 灌漿。2.2歷史處理情況和

4、存在問題安康電站表孔消力池底板存在層間脫離等缺陷，曾先后于1996年、2000年、2002年和2004年和2007年進行過5次修復處理。1996年表孔消力池加固后，經(jīng)歷了1998年多次較大洪水，造成了錨筋及伸縮縫多處破壞。1999年3月31日表孔消力池漏水量達到4652ml /s。2000年2月進行加固定處理，期間漏水量較小，當年最大漏水量（2月29日）僅465ml/s,但由于個別錨桿孔未進行很好的回填封堵，在2001年3月7日漏水量達到最大 3792ml/s。2002年3月進行抽水處理，在 伸縮縫處理試驗中，忽視了封堵材料與混凝土的粘結(jié)，2003年經(jīng)歷了多次較大洪水后，2004年2月初漏水量

5、明顯增大，3月25日最大達到4209ml/s。2006年7月12日泄洪后密封門打 開檢查發(fā)現(xiàn)表孔消力池漏水量突然增大，在消力池底板廊道出現(xiàn) 2個貫穿性集中漏水點，其中1號滲水點位于11池1、12池1靠近拱頂處，漏水量約為 5850ml/s。2號漏水點位于13 池2、池5間，漏水量約為3380ml/s。7月24日（泄洪后）密封門打開后現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)除1、2號集中漏水點外，位于 13池3的原脈動壓力管集中漏水處又開始漏水（05年初處理后至一直未漏水），該點在7月13日消力池檢查時僅有滴水產(chǎn)生。估測總漏水量（包括3個漏水點）約為15600ml/s，相比7月13日總漏水量9230ml/s有明顯增大。7月

6、30日繼續(xù)增大到 20500ml/s。2007年8月2日8月6日對該三處漏水點采用化學灌漿進行封堵。8月8日漏水量減小到750ml/s2011年11月抽水完成后對消力池底板進行檢查發(fā)現(xiàn)，鐵鋼砂與彈性環(huán)氧砂漿實驗塊 出現(xiàn)大面積脫落，其中鐵鋼砂實驗塊多半破壞，彈性環(huán)氧砂漿實驗塊基本全破壞， 部分區(qū)域出現(xiàn)小面積沖坑；錨桿出現(xiàn)個別被拔出，錨桿頭及頭部環(huán)氧護面脫落較多。最大面積及最大沖蝕坑均出現(xiàn)在11壩段和13壩段。整個消力池共有近 300余個插筋表面環(huán)氧脫落，鋼筋外露，個別插筋有撥出現(xiàn)象。3.5鋼結(jié)構(gòu)橡膠圍堰的使用原設計施工圍堰為土石圍堰，位于表孔消力池尾坎上。為確保工程順利施工，經(jīng)多次研 究分析：第

7、一，消力池尾坎較為狹窄，不便于土石圍堰的填筑。若填筑土石圍堰必須占用尾水河 道，施工量大。第二，施工難度大，土石材料的運輸很不方便。第三，土石圍堰施工效果不好， 需經(jīng)常檢查維護。若遇到高水位或洪水過程，長期浸泡 或沖蝕，會威脅到施工人員及工地安全。土石圍堰與鋼結(jié)構(gòu)橡膠圍堰的優(yōu)缺點對比土石圍堰鋼結(jié)構(gòu)橡膠圍堰填筑土石方量大，場地不足占用空間小，利于施工材料運輸不便，需多輛運輸設備施工材料用一條船便可運輸圍堰所需材料經(jīng)不起長期浸泡，特別是洪水沖蝕結(jié)構(gòu)堅固，經(jīng)久耐用施工期長施工期僅需5天左右不環(huán)保，影響河床生態(tài)。污染河水可以實現(xiàn)0污染3.8鋼纖維混凝土配合比設計試驗研究成果3.8.1鋼纖維混凝土施工配

8、合比設計2、混凝土配合比優(yōu)化為使新、老混凝土良好結(jié)合，優(yōu)化水泥用量，降低混凝土內(nèi)部水化熱溫升，減小新澆混凝土溫度變形，有利于新老混凝土結(jié)合，科研小組在擬定配合比的基礎上，對配合比進行了優(yōu)化設計。為此科研小組就天然砂的顆粒級配和細度模數(shù)進行了多次試驗，將多組數(shù)據(jù)統(tǒng)計研究分析，根據(jù)試驗得到的混合砂顆粒級配和細度模數(shù)2.90，以及各種原材料的檢驗結(jié)果，進行配合比優(yōu)化試驗，優(yōu)化后的配合比及試驗結(jié)果見表鋼纖維混凝土施工配合比混凝土 強度等級級 配水 膠 比砂 率每m3混凝土材料用量（kg/m3）水水 泥粉 煤 灰鋼 纖 維砂大石中 石小石減水劑（%）引氣劑（/萬）C35W8F100三0.3524%112

9、28832404826104584572.240.16鋼纖維混凝土抗壓、劈裂抗拉強度設計強度等級抗壓強度/MPa劈拉強度/MPa7d28d7d28dC35W8F10033.745.51.822.553.8.2研究結(jié)論1、根據(jù)參照三峽工程中混凝土配合比設計試驗的先進經(jīng)驗，安康消力池底板修復處理工程抗沖耐磨鋼纖維混凝土配合比設計過程中采用了以中熱硅酸鹽水泥摻用I級粉煤灰，聯(lián)合摻用高效減水劑和引氣劑的技術(shù)方案，在確?；炷潦┕ば阅堋?強度性能和耐久性能的同時，混凝土單位用水量得到了有效降低。2、混凝土配合比得到了現(xiàn)場生產(chǎn)及施工應用驗證，檢測成果表明，混凝土配合比滿足設計的各項指標要求。 從強度統(tǒng)計結(jié)

10、果分析， 混凝土強度保證率滿足規(guī)范及設計要求，混凝土生產(chǎn)控制水平優(yōu)良。3.10新老混凝土結(jié)合面處理為使新老混凝土結(jié)合滿足質(zhì)量要求， 在混凝土澆筑前，對施工組織順序及新老混凝土結(jié) 合面處理工序的工藝方法進行研究， 通過優(yōu)化結(jié)合面錨桿施工、 界面處理劑涂刷等各施工工 序，最終滿足了施工質(zhì)量和進度要求。1、結(jié)合面錨桿施工為有利于新老混凝土結(jié)合為整體，限制結(jié)合面拉應力，設計在新老混凝土結(jié)合面設置砂3264 根（?28，漿錨桿。澆筑混凝土內(nèi)布置兩層鋼筋網(wǎng)。在消力池底板范圍內(nèi)布置錨筋L=3.6m ）,下端深入老混凝土 2.5m，上端與上層鋼筋網(wǎng)焊接。錨桿施工安排在止水槽開挖和 0.1m 保護層鑿除工序后，

11、混凝土澆筑前實施，可以避免 安裝后的錨桿對止水槽開挖及保護層鑿除施工造成影響，同時避免了對安裝后錨桿的碰撞和擾動。2、界面處理劑的涂刷表孔消力池底板從通水已經(jīng)運行了 22 年，由于泄洪量大、流速高，表孔消力池底板脈 動壓力造成底板防沖層的破壞嚴重， 混凝土各個部位均有不同程度的裂縫。 按照施工技術(shù)要 求 “為了提高新老混凝土結(jié)合面的粘結(jié)力，在新澆混凝土前，需在結(jié)合部位涂刷一層厚水 泥：丙乳乳液 =2:1 的丙乳凈漿作為新老混凝土界面處理劑。每次涂刷的面積應與澆筑強度 相適應，以涂刷 1h 內(nèi)（根據(jù)施工現(xiàn)場溫度確定，丙乳凈漿以觸干為宜）開始混凝土澆筑覆 蓋，鋪設工藝必須保證新澆混凝土能與老混凝土

12、結(jié)合良好。 ”首先，在備倉時必須將新老混凝土接觸面鑿毛并清理干凈，在澆筑前1h 進行丙乳凈漿界面處理劑的涂刷， 涂刷面保持潮濕無積水， 涂刷速度與混凝土澆筑速度相適應， 按刷涂界 面劑后在 1 小時內(nèi)覆蓋混凝土控制。 其次， 為防止界面劑涂刷面積過大， 在澆筑中采用人工 進行涂刷， 丙乳凈漿根據(jù)澆筑坯層的厚度隨拌隨用， 采用電子稱量系統(tǒng)稱量， 電動攪拌器攪 拌均勻。經(jīng)過實際操作效果較好。通過本項目對刷涂界面劑后新老混凝土結(jié)合面受力性能情況的研究，得出以下試驗結(jié) 果： 刷界面劑新老混凝土結(jié)合試塊的劈裂抗拉強度為1.33MPa。 28 天齡期的新混凝土試塊的劈裂抗拉強度為2 .20MPa 。通過試

13、驗結(jié)果，分析得出以下結(jié)論： 試塊斷裂處未出現(xiàn)在新舊混凝土結(jié)合處，說明界面劑與新混凝土和舊混凝土之間的粘結(jié)強度不是整個試塊中最薄弱的環(huán)節(jié)。 新老混凝土結(jié)合面涂刷界面劑對提高結(jié)合面粘合力是有利的。3.12 SK 手刮聚尿的應用：產(chǎn)品簡介聚脲彈性涂料采用了端氨基聚醚和液態(tài)二元胺擴鏈劑作為活潑氫組份與異氰酸 酯組份的反應活性極高這一技術(shù)原理，無需任何催化劑，即可在室溫甚至零攝氏度以下瞬間完成反應，且材料性能極佳 。主要特性1、A、B兩組份100%參與成膜反應，無 VOC排放。2、室溫下噴涂，超速固化，不需烘烤。3、 采用高壓無氣噴涂反應成型，一次性噴涂膜厚可達5毫米。4、涂膜具有優(yōu)異的彈性體物理力學性

14、能，耐磨損，抗沖擊，耐擦刮。5、涂膜附著力強，在各種基材表面附著良好。6、涂層致密，防腐防水性能好。7、耐化學品性能好，可在各種酸、堿、鹽環(huán)境下長期使用。&耐老化性能好，戶外長期使用不起泡、不粉化、不脫落、不開裂。表1 SK抗沖磨型手刮聚脲的主要技術(shù)指標項目技術(shù)指標拉伸強度大于20MPa扯斷伸長率大于200%撕裂強度大于70kN/m硬度，邵A60 80附著力（潮濕面）大于2.5MPa耐磨性（阿克隆法）小于15mg顏色淺灰色，可調(diào)處理要求：（1）底材處理：混凝土底面處理首先用角磨機（鋼磨片頭）對混凝土表面進行打磨，清除混凝土的棱角，用高壓水槍沖洗表面的灰塵、 浮渣，待水分完全揮發(fā)后，再用角磨機（

15、鋼 絲刷頭）鋼絲刷，清除混凝土表面凹部雜物。（2） 界面劑施工：底面處理后，在混凝土表面涂刷BE14界面劑，涂刷厚度要求薄而均勻，無漏涂現(xiàn)象，保證 SK手刮聚脲與混凝土之間的粘結(jié)強度大于2.5MPa。（3）基底混凝土找平：對混凝土表面局部孔洞用高彈性聚脲砂漿填補找平（混凝土 面不能有突變）。（4）涂刷SK手刮聚脲：1） 大面積涂刷SK手刮聚脲（抗沖磨型）厚度為2mm，涂刷兩遍以上。2） SK手刮聚脲涂層厚度要均勻，SK手刷聚脲各層之間的粘接很好。3） SK手刮聚脲的施工應在界面劑施工后48小時內(nèi)進行（根據(jù)現(xiàn)場溫度），并保證厚度大致均勻。在涂刷界面劑期間，要求基面干燥，不能過水，保證抗沖磨涂層與

16、被保護的混凝土之間良好的粘接。4）在混凝土拐角部位厚度要求大于3mm。（5）注意事項：1） 在SK手刮聚脲涂刷范圍的周邊，為了保證SK手刮聚脲涂層與周圍混凝土的搭接牢固可靠，避免在高速水流沖刷下開口掀起，收邊處混凝土打磨成倒三角，邊緣聚脲厚度大于2mm，并保證SK手刮聚脲與周圍混凝土搭接邊處采用平滑過渡（見圖a）。2）涂刷均勻，涂刷一次成型，不要來回涂，防止出現(xiàn)小包。圖a混凝土表層涂刷SK手刮聚脲收邊示意圖詢 bcr屢MR電科1.芋”,r qSKl50cm、電中水毎1 (i x 0( _1 rrT止水卄C毛GB.iE* 爭 : “mE X/228.5Cr ：. V ?.-1： :J -V. r

17、 -；.*i本闈道用于-屋棗邵他靳打匕出戈洱燃鉆呷冊灶以)n、 . .I .Uxt Ur in:壯GE3止用禪J:匚丁 -R ”勺kF m it JU：:i鉗禮本Uif/Hf測印舟嬌比做瀝研丄HZf25C35主要研究內(nèi)容本次修復將表層抗沖磨混凝土全部拆除，澆筑新混凝土至原設計體形。拆除范圍共塊，混凝土 8406 m3。其中19 x 18m, 19塊；9X 18m, 6塊。新澆混凝土采用三級配鋼釬維混凝土，內(nèi)布置兩層鋼筋網(wǎng)。 在消力池底板范圍內(nèi)布置錨筋3264根（？28 , L=3.6m ）,下端深入老混凝土 2.5m，上端與上層鋼筋網(wǎng)焊接。新澆筑的消力池底板縱橫縫設置U型銅止水，長1058m

18、（寬60cm，厚0.8mm），銅止水上設 WGB止水條，周邊需要在老混凝土上 鑿槽重新設置止水，上下側(cè)各設置WGB止水條。硬質(zhì)聚氯乙烯閉孔泡沫板998 m2,界面粘結(jié)劑噴涂7470 m2。四.使用結(jié)果監(jiān)測4.2新老混凝土結(jié)合面開合度監(jiān)測4.2.2運行期結(jié)合面開合度觀測運行期從新老混凝土結(jié)合面部位19支測縫計觀測結(jié)果看，測縫計測值變化速率較小，混凝土結(jié)合面基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，見以下典型開合度/溫度-時間關系曲線圖。從總體測縫計監(jiān)測資料分析，新老混凝土結(jié)合面前期呈受壓閉合狀態(tài)的較多，實測開合度值很小，新老混凝土結(jié)合面開合度測值變化范圍在-0.11mm2.77mm之間，滿足設計要求。4.3新老混凝土結(jié)合面滲透壓力監(jiān)測4.3.2運行期滲透壓力運行期從新老混凝土結(jié)合面部位15支孔隙水壓力計觀測結(jié)果看，孔隙水壓力計測值全部呈減小趨勢，表明新老混凝土結(jié)合面間隙呈受壓逐漸閉合變化趨勢，測值變化范圍在 -34.88kpa93.99kpa 之間，無滲透水壓力。見以下典型滲水壓力/時間過程曲線圖。4.4小結(jié)通過運行期監(jiān)測數(shù)據(jù)分析對比，新老混凝土結(jié)合面間隙呈受壓閉合變化趨勢， 開合度值很小。表明各監(jiān)測儀器運行期測值變化小，未出現(xiàn)異常變化,滿足設計要求，因此消力池底板混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。4.5表孔底板廊道滲漏水監(jiān)