輸水洞缺陷處理

王春雷 石迎春 劉影

遼寧省湯河供水有限責任公司，遼寧 遼陽 111000

輸水洞缺陷處理

王春雷 石迎春 劉影

遼寧省湯河供水有限責任公司，遼寧 遼陽 111000

湯河輸水洞出口閘后底板砼部分被沖掉，急需修補。筆者通過幾個方案中修補材料的對比，選擇硅灰砂漿。介紹了施工方法及如何進行效果檢查。

一、工程概況

湯河水庫位于太子河支流湯河上，最大庫容7.23億立方米。是一座以防洪灌溉為主、提供工業用水、兼顧發電、養魚、具有綜合性工程效益的大型水庫。輸水洞全長221.1米，采用圓形有壓洞，洞徑45米。1958年開工鑿通，后因財力、物力不足，工程下馬告停。后經統計，共沖出石碴0.1萬立方米。洞體產生較重沖刷，并導致出口閘后底板砼沖蝕嚴重。1973年初，對輸水洞進行了全面砼護砌處理。進行工程檢查時則發現出口閘后底板砼又有70%面層被沖掉。普遍骨料裸露，局部露筋，以后逐年加劇。后期檢查，該段底板砼面層已全部被沖掉。較大沖坑3處，最大坑深15厘米，普遍5～7厘米。單坑最大面積4.2平方米，總面積為9.0平方米左右，急需進行修補處理。

二、方案選擇

出口閘門尺寸為32米乘以4.5米，最大泄時282立方米每秒，底板承受最大流速約為19.6米每秒，并有泥沙跟隨。為此要求采用的修補材料應具有抗沖耐磨能力。

湯河水庫每年供給工業用水0.7～1.0億立方米。其中弓長嶺選礦廠每年約0.2億立方米，日供水量約為5.0萬噸。取水口在輸水道下游，受控于輸水洞閘門，若停供水一小時，則影響該廠產值幾十萬元。因此，還要求修補材料具有速凝、早強，施工方便特點，盡量縮短供水時間。

環氧砂漿是常用的修補材料，它具有抗沖耐磨特點。但是，它具有憎水性，不宜在潮濕工作面施工。用高標號砼進行處理，全國有許多成功的實例。但都需要鑿除相當一部分老砼，并且，維護期又太長；增設鋼襯，雖說比較快當，但造價太高；經多方案比較，硅灰砂漿因其具有抗沖、耐磨、速凝、早強，施工方便特點而被選中。

所謂硅灰砂漿，是由水泥、硅灰、河砂、減水劑和水按一定配方拌和而成。據資料介紹，硅灰也稱硅微粉或冷凝硅粉，是硅鐵和硅金屬生產中的工業塵埃。由于回收技術復雜，且投資較大，目前我國僅上海鐵合金廠和唐山合金廠能夠進行回收。

硅灰是平均直徑為0.1微米的球形微粒，約是普通水泥顆粒的百分之一。它具有極大的比表面積，每公斤約20平方米，為水泥的50～60倍。主要化學成分是活性很高的無定形sio2。硅灰的微粒填充作用和火山灰作用顯著改善了水泥砂漿的力學性能。對提高砂漿的密實性、抗凍性、抗硫酸鹽腐蝕、抗堿骨料及抗沖磨能力有著十分突出的作用，是較為理想的高效無機摻和料。

硅灰砂漿的研究和應用，是南科院材料的研究課題。1986年在葛洲壩進行現場試驗，顯示了硅灰砂漿作為抗沖、耐磨材料的前景。事后在輸水洞的出口閘后底板修補處理上進行了應用。

三、施工方法

1、排水檢查

關閉進口閘門，阻斷庫內來水；打開出口閘門，使洞內水自流泄出。待挑坎內水流穩定后，剩余水量約500立方米待排。

安裝4臺4時潛水泵，及時排干挑坎內水量，打通挑坎排水孔，用掃帚和塊布等物將所剩各水趕出。

在出口閘底坎處，用黏土筑成一道寬1.5米，高能0.3米圍堰，截住洞體滲水水量。并讓一人看護，隨時用水桶向外提水。此時，閘后全部底板暴露無遺。工程技術人員攜皮尺、板尺進行勘測并繪制草圖。破壞情況，前邊已作了交代。

2、鑿毛清理

有一臺6立方米空壓機，帶3臺風鎬進行鑿毛。沿沖坑周邊鑿成直坎，深度不小于5%厘米；將沖坑全部鑿毛洗凈、徹底清理，經驗收合格后方可處理。

3、砂漿配方

試驗室配方為：（重量比）

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根據工地實際情況，經調整工地配方為：（重量比）

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其中減水劑為高效復合減水劑。主要成分是萘磺酸甲醛縮合物，密胺樹脂及古馬隆樹脂。其作用是降低水的表同張力和界面張力，分散水泥和硅灰顆粒，克服用水量增加帶來不利因素。隨著減水劑摻量增加，硅灰砂漿減水率及強度也增加。但超過一定值后，強度反而減小。南科院經試驗證明減水劑摻量占水泥加硅灰的1%為最佳。

4、修補處理

先在經鑿毛清理的老砼面舊涂一層水泥素漿，然后將水泥、中砂、硅灰按配比混合，干拌均勻；再將減水劑和水按配比混合后加入，再一次進行拌和。用平板振搗器反復振搗，待漿后填入處理面攤平，再用振搗器和瓦工抹子隨震、隨泛漿、隨秣平壓光。最后用塑料布平鋪其表面，防止水分快速散失、引起龜裂。

硅灰砂漿早期強度發展比普通水泥砂漿快，24小時能達到350公斤每平方厘米。約是普通水泥砂漿的2.5倍；其黏結強度比普通水泥砂漿提高30～70%；抗沖磨觸力與環氧砂漿接近，比普通水泥砂漿提高一倍。

5、養生維護

硅灰砂漿比較粘碉，流動度損失大、塑性收縮大。加強早期養護是保證質量的關鍵。養護辦法與普通水泥砂漿相同。由于硅灰砂漿有速凝、早強特點，我們進行了48小時養護后投入運用。

四、效果檢查

9月12日開始放水過流。放水情況如下表：

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其中10月31日進得閘門試驗，開度1.5米，流量76.0立方米每秒，歷時5分鐘，流速約為16米每秒。迄今，進行多次宏觀檢查，未發現任何破損，說明處理是成功的。

由于受工期的限制，這次只對3處沖洗進行了修補處理。總面積約9.0平方米。硅灰砂漿修補平均厚度約5～7厘米，局部超過 15厘米；硅灰砂漿用量近0.7立方米，硅灰用量48公斤。

五、結束語

硅灰砂漿具有優異的抗沖磨性能，與老砼黏結強度高，并據有速凝、早強、抗水無毒等特點，是一種較好的水工修補材料，有廣泛的應用前景。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.036