二龍山水庫溢流壩段修補加固設計

邵靜霞，胡順志，韓 韜

（1.遼寧省燈塔市水利局，遼寧 燈塔 111300；2.中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林 長春 130021）

1 概況

二龍山水庫位于吉林省梨樹縣東遼河上游，是一座以防洪、除澇、灌溉、供水為主的大型水利樞紐工程。該工程始建于1943年日偽時期，解放后續建完工。1960年進行了工程擴建，1966年竣工。樞紐工程主要由擋水土壩、混凝土溢流壩、輸水隧洞、調壓井和發電廠房等組成，擋水土壩由左岸粘土心墻壩和右岸均質土壩組成。溢流壩布置在靠近右岸河床中，兩側設置長22.0 m混凝土重力式插入壩段與左右岸土壩相連接。溢流壩總長為56.5 m，最大壩高27.9 m。

2 溢流壩運行現狀

由于二龍山水庫溢流壩已運行36年，為了更好地對溢流壩溢流面、閘墩混凝土缺陷部位進行修補加固處理設計，首先對溢流面及閘墩混凝土進行了詳細質量檢測。

2.1 閘墩運行現狀

（1）閘墩裂縫情況。通過檢測發現閘墩裂縫均發生在弧形工作閘門上游側（迎水側），裂縫寬度較大為3～4 mm，裂縫長度較長，④號閘墩存在一條由上游向下游的裂縫，其長度從閘墩頂部一直開裂至底部，最大裂縫寬4 mm；③號閘墩存在一條不規則裂縫，最大裂縫寬4 mm；⑦號閘墩由數條不規則縱橫交錯的裂縫，最大寬度3 mm。

（2）閘墩混凝土強度情況。主要在③，④，⑦號閘墩的底部共取5個混凝土試樣進行混凝土強度檢測，發現③號閘墩混凝土兩個試樣強度比較低，其余閘墩混凝土試樣強度偏低，均小于30 MPa，混凝土強度檢測結果見表1。

（3）閘墩混凝土凍融破壞及表面碳化情況。凍融破壞部位基本發生在弧形工作閘門上游水位變動區，破壞高度在2 m左右，破壞深度6～7 cm。弧形工作閘門下游側的閘墩未發現裂縫及凍融破壞情況，但閘墩混凝土表面出現碳化現象，碳化深6～7 mm。

2.2 溢流面運行現狀

（1）混凝土凍融破壞情況。溢流面混凝土凍融破壞情況同閘墩，均發生在弧形工作閘門上游水位變動區，破壞高度6 m左右，破壞深度6～7 cm。

（2）混凝土表面剝蝕情況。在弧形工作閘門下游側，溢流面混凝土通過缺陷檢測并未發現裂縫，但混凝土表面砂漿全部剝落，剝落深度2～3 cm，粗骨料裸露。

表1 閘墩混凝土強度檢測結果

（3）混凝土強度情況。分別在5個閘門下游2 m溢流面中心線上各取一個混凝土試樣進行混凝土強度檢測，發現②、④、⑤號溢流面檢測部位的混凝土試樣強度偏低；而①、③號溢流面檢測部位的混凝土試樣強度基本達到設計要求，檢測結果見表2。

表2 溢流面混凝土強度檢測結果

3 修補加固設計方案選擇

3.1 溢流面

根據溢流面混凝土實際破壞情況及表2溢流面混凝土強度檢測結果，考慮兩種方案：

方案一鋼纖維混凝土修補加固方案（C30W6F300），鑿除老混凝土深度50 cm，在鑿除的老混凝土表面布設錨筋，間排距均為1.5 m,錨筋直徑為φ25 mm螺紋鋼筋；表層布置鋼筋網，鋼筋直徑為φ20 mm螺紋鋼筋，間距為200 mm，再澆筑混凝土。解決了混凝土抗凍融、抗裂、抗拉、抗沖刷問題，并且體積收縮小，但投資相對常規混凝土偏大，由于修補加固資金有限，此方案未采用。

方案二常規混凝土修補加固方案（C30W6F300），除混凝土材料外其它同方案。雖然效果不如方案一，但也解決了混凝土的抗凍融、抗沖刷問題，并且投資較少，因此溢流面加固處理采用此方案。

3.2 閘墩

閘墩修補加固方案選擇應根據破壞部位的不同確定不同的修補加固方案，雖然3號閘墩閘門下游（檢測點）混凝土強度低，達不到東北寒冷地區混凝土抗凍標號F300的要求。但也不能說明3號閘墩混凝土強度都達不到要求，由于修補加固資金有限，不能把閘墩混凝土全部鑿除，因此分部位處理。

閘墩修補加固分兩個部位進行處理：其一為弧形工作閘門上游部位，修補加固處理方案同溢流面修補加固處理方案。其二為弧形工作閘門下游部位，考慮兩種處理方案進行比較：方案一同溢流面修補處理方案，方案二為閘墩表面鑿除30 mm深老混凝土，然后采用聚合物水泥砂漿處理。由于弧形工作閘門下游部位的混凝土只有碳化問題（個別部位混凝土強度偏低），考慮到弧形閘門牛腿扇形鋼筋的布置情況，并且方案一既費時又費力，老混凝土鑿除比較困難又影響工期；而方案二只鑿除30 mm深的混凝土較容易，又不影響弧形工作閘門牛腿扇型筋的受力狀況，并且解決了老混凝土的碳化問題，兩個方案投資相差又不是太大，所以最后采用方案二為修補加固處理方案。

4 設計主要技術要求

4.1 溢流面

（1）鑿除表面深度50 cm的面層混凝土，同時拆除原溢流面鋼筋網，原鋼筋網在端部預留200 mm長鋼筋接頭，應除掉鋼筋接頭表面的水泥砂漿，保證新老鋼筋之間的焊接強度。

（2）按設計圖紙鉆錨筋孔孔深1500 mm，沖洗干凈后灌注M20水泥砂漿，灌注標準為錨筋插入后水泥砂漿能溢出，然后安裝錨筋，孔口用卡塞塞緊以免擾動孔內砂漿，待砂漿強度達到設計強度后進行下一道工序。

（3）對老混凝土表面進行清洗，把表面松動的混凝土塊、浮塵、油污及雜物等清洗干凈。

（4）按設計圖紙布設縱橫間距均為200 mm的φ20的螺紋鋼筋網，錨筋勾住鋼筋網并焊接。

（5）安裝止水等預埋件，經檢查無問題時進行20～30 mm高標號水泥砂漿鋪設，最后進行混凝土澆注。

4.2 閘墩（弧形工作閘門上游部位）

由于弧形工作閘門上游水位變動區部位的閘墩破壞比較嚴重，每年都遭到凍融破壞的影響，并且還有較大裂縫，因此在表面鑿除深度50 cm老混凝土之后，又進行了裂縫檢測，檢測結果并未發現表面裂縫向閘墩內部發展，所以處理方案和技術要求同溢流面。

4.3 閘墩（弧形工作閘門下游部位）

（1）聚合物水泥砂漿主要技術指標：厚度30 mm，抗壓強度不小于35 MPa，抗折強度不小于9.0 MPa，抗拉強度不小于5.0 MPa，與混凝土粘接強度不小于2.0 MPa。

（2）人工鑿除深度為30 mm左右的面層混凝土，再用電動鋼絲刷全面積打毛，最后用高壓水槍沖洗干凈，清理施工場面，劃出每塊攤鋪的分隔線。在涂抹砂漿前，基底表面必須24 h潮濕但無積水。

（3）聚合物砂漿拌合：水泥、砂子用磅秤稱重或用計量過的塑料桶量取；水、聚合物用量杯量取；聚合物砂漿采用人工拌合，先干拌后加有機材料、加水（外加劑事先與水拌和均勻），每次拌合量不超過50 L。

（4）聚合物水泥砂漿抹面：先將待處理面涂刷界面處理劑，涂刷力求薄而均勻，15 min后要抹聚合物水泥砂漿，每次抹厚15 mm左右，共分兩次抹面，操作速度要快，要求一次用力抹平，避免反復抹面，如遇氣泡要刺破壓緊，保證表面密實。

（5）由于閘墩表面面積大，施工時應進行分塊間隔施工或設置接縫條，分塊面積為15～20 m2，間隔時間要小于24 h；接縫條采用8～14 mm、兩邊均為30°坡面的木條預先固定在基面上，待聚合物水泥砂漿抹面收光后即可抽取，并在24 h后進行補縫；仰面施工時，由于砂漿厚度大于10 mm不易施工，因此必須分兩層施工，分層間隔時間約為3～24h，前一層聚合物水泥砂漿初凝前進行下一層施工。

（6）聚合物砂漿表面初凝即進行噴霧養護，潮濕養護6 d后，涂刷一層有機物保護層膜進行保水養護，再自然養護10 d結束。

5 結語

二龍山水庫溢流壩修補加固處理措施，根據破壞部位的不同采取不同的修補處理方案，尤其閘墩采用聚合物砂漿方案修補處理措施，縮短了工期，為除險加固工程施工贏得了時間，確保工程按期完成。工程于2002年5月開工，2003年9月完工。已運行6年，溢流面和閘墩所有修補加固部位運行狀況良好。