金屬修復技術在水庫閘門邊導板處理上的應用

□李奎濤（遼寧省參窩水庫管理局）

0 引言

葠窩水庫位于遼寧省遼陽市境內的太子河干流上，工程與1970年開工建設，1972年金屬結構投入運行，1974年全面竣工，控制流域面積6175 km2,庫容7.91億m3,是一座以防洪、灌溉、工業供水為主，并結合供水發電的大（2）型水利樞紐工程。樞紐主體工程由重力式混凝土擋水壩段、溢流壩段、電站壩段和底孔壩段四部分組成。最大壩高50.30m，壩頂長532m，溢流壩段全長274.20m位于主河床，共14各溢流表孔，設14扇12m×12m弧形鋼閘門。經過30多年的運行，閘門邊導板及底坎平整度極差，且銹蝕嚴重，水封老化龜裂，破損嚴重，存在邊導論啃軌現象。閘門底坎高低不平，最大高差11mm，邊導板最大銹蝕坑深度達3~5mm。閘門漏水嚴重，已經影響大壩的安全運行，急需處理。在處理時又不能影響水庫的正常運行，常規的邊導板處理方法不能滿足要求，經調研和技術研究，決定采用貝爾佐納金屬修復技術對邊導板及底坎修復。

1 邊導板現狀

經水利部水工金屬結構安全檢測中心檢測，葠窩水庫弧形閘門的邊導板及底坎的平整度極差，且銹蝕十分嚴重。邊導板表面已嚴重銹蝕或銹損，邊導板、底坎表面平面度、邊導板工作表面結合處錯位值均嚴重超差，底坎工作表面一端對另一端的高差值超差比例占抽樣的75%。閘門中心線與閘孔設計中心線不重合，偏差在1～4mm之間。造成一側水封壓縮量過大，另一側水封壓縮量不足，起不到有效的止水作用。

2 邊導板缺陷的危害

2.1 邊導板缺陷的形成

水工建筑物建成后，邊導板作為金屬預埋件長期工作在惡劣的環境下，長時間在水下浸泡，對其腐蝕，閘門在運行過程中，邊導板對其損傷，泄洪時水流形成的氣蝕等造成邊導板表面損傷嚴重，閘門漏水量增大，啟門摩擦力增大，形成惡性循環，危及大壩運行安全。

2.2 缺陷的危害

邊導板不平整導致水封閉不嚴，閘門漏水，漏水在冬季結冰，對閘門溢流面及閘墩混凝土形成凍融。檢測結果表明，溢流堰面普遍存在著混凝土層狀剝蝕脫落、砂石骨料外露、混凝土松散及局部鋼筋裸露、銹蝕等破壞現象，局部凍融深度達50 cm,造成溢流堰面極不完整，混凝土強度大大降低，嚴重影響了大壩的安全運行。邊導板不平整直接導致啟門力增大，對起升機械造成影響，嚴重時影響閘門正常啟閉。邊導板不平整導致閘門在啟閉時偏心，運行軌跡不規則，影響金結構件，造成金屬疲勞，長時間容易造成金屬結構損壞。

3 邊導板的修理方法

3.1 常規修理方法

傳統的修補方法一是采用金屬補強板焊接、螺接或鉚接到損傷部位進行局部補強。這種修補方法的突出缺點是結構重量增加，并且由于在修補過程中需要對原結構開孔，會形成新的應力集中源，使損傷區域的受力情況進一步惡化。二是對更換新的邊導板，國內水利行業大都采用更換邊導板方式，更換邊導板需鑿除門槽二期混凝土，重新澆筑混凝土，安裝邊導板，在施工過程中需要對混凝土進行鑿除處理和混凝土澆筑，對施工環境要求較高。不僅施工工藝復雜，工期長，工程造價高，還影響水庫的正常運行和興利。

3.2 金屬修復技術

采用貝爾佐納高分子金屬修復技術對邊導板進行修復，只需對邊導板進行清污、除銹處理，把金屬修復劑涂刷在邊導板表面即可，施工工藝簡單，操作方便，工作環境要求不高，工期短。貝爾佐納金屬修補劑具有很強的耐磨蝕和腐蝕的特點，是在鼓風爐和電爐內，在超高溫下把鋼和硅霧化，然后立即冷卻至結晶點以下而形成極微小顆粒。它具有—以硅/鋼合金的硬芯，其外包裹著金屬化玻璃。這種新的微粒既有金屬的特點，十分堅硬和有韌性，又有優良的耐酸類腐蝕的性能。貝爾佐納金屬修補劑固化速度快，性能穩定，具有高抗壓、抗沖擊強度和一定的撓曲強度，并適應金屬的熱脹冷縮，固化時不塌落、不收縮，耐磨性能好、抗腐蝕等性能。經金屬修補劑處理的邊導板表面光潔，強度高，還具有永久防腐性能。

4 金屬修復技術的施工技術

4.1 施工工序

第一，拆除閘門所有舊水封及閘門邊導論，校對兩側鋼絲繩長度，保證閘門在鎖定孔位置兩側高程一致，以免鋼絲繩松緊程度不同，造成閘門偏心。

第二，首先更換閘門底坎水封，對底坎進行噴砂除銹，使用Belzona9111（清洗劑）清除表面灰塵和油污，并施敷貝爾佐納金屬修復劑。底坎修復高差控制在2mm以內。

第三，底坎修補結束后落下閘門，并在閘門正面搭設腳手架，確定修補數據。在閘門關閉狀態下，在閘門面板水封螺栓附近用水準儀標記出一條垂線，并隔0.50m設一個點，測量垂線至閘門墩導軌間的距離，誤差<2mm，計算垂線至邊導板設計距離。水封壓縮量≥3mm，設計距離與實際測量距離的差值就是控制修補的厚度值。

第四，當實際距離小于設計距離時，需要打磨，打磨厚度不超過導軌總厚度的1/2，此厚度用超聲波測厚儀進行保證；反之，用貝爾佐納金屬修補劑填補。涂抹貝爾佐納金屬修補劑分兩段進行，先將導板按寬度分成3份，先修補兩邊部位，再以此控制，修補中間與水封接觸部位。最后整體涂抹二遍，涂層厚度在0.25～0.38mm之間，第一層涂完，30min后再涂刷第二層，整個修補過程利用經緯儀控制。

4.2 修補控制指標

邊導板偏心、傾斜調整控制指標，根據檢查數據，弧形閘門剛度滿足設計要求，雖然經過多年運行，幾何變形很小，考慮調整閘門本體尺寸的難度較大，決定以閘門為基準調整邊導板，使其滿足弧形閘門安裝的質量要求，即邊導板在工作范圍內對孔口中心線的公差為±2.00mm(工作范圍內）河＋4.00/-2.00mm(工作范圍外）。

邊導板秀坑、凸凹不平處理控制指標，先將邊導板金屬表面鐵銹、氧化層、油污、焊渣等附著物清除干凈。采用噴砂除銹，所有磨料表面應清潔干凈，噴射用的壓縮空氣應經過過濾出去油、水。除銹后，表面粗糙度數值應達到75μm以上。局部凸出部分，用手持角磨機打磨，最大打磨厚度不得大于邊導板厚度的1/3。對表面>2mm的銹坑或凹陷部位，利用金屬修復劑填補，最后對邊導板整體施以金屬修復劑涂層保護。待涂刷的金屬修補劑達到一定機械強度后，按照每延長米不準有兩點超1mm，垂直度±2mm誤差修補。高出點位進行精細研磨，對低點進行二次補涂金屬修補劑，直到達到要求為止。

5 修補后達到的效果

增加了邊導板表面的光潔度，涂抹金屬修復劑后的邊導板光滑、密實，經測試，與橡膠水封的摩擦系數是普通鋼板的1/2，能夠降低閘門的啟門力10%。修復前，由于起升機構部件老化，啟門力降低，邊導板不光滑，摩擦阻力增大，出現啟門力不足的問題；葠窩水庫設計啟門力為160 t，修復前在設計水位下檢測，最大啟門力為175 t，超設計值9.50%，通過金屬修復技術修補邊導板，減小了摩擦力，使啟門力達到了設計要求。同時也減少了橡膠水封的磨損，延長了水封的使用年限。

處于水位變化區的邊導板，銹蝕破壞是主要問題，如果是非中性水質，銹蝕更加嚴重。金屬修復劑具有很好的防腐蝕效果，且具有永久防腐功能，延長了邊導板的使用壽命。

6 結語

金屬修復劑對邊導板矯正、修補，在葠窩水庫的應用表明，修補效果十分理想，很好地解決了邊導板修復對水庫正常運行帶來的影響，即完成了邊導板修復工程，又不影響大壩的興利運行，減少工程造價。金屬修復劑修補邊導板技術，工藝簡單，容易操作，不需要專用設備和工具，施工工期短，應用前景廣闊。