三屯河水庫放水隧洞質(zhì)量缺陷修復(fù)處理

張 凱

(新疆昌吉市三屯河流域管理處，新疆 昌吉 831100)

1 三屯河水庫隧洞的基本情況

新疆昌吉市三屯河水庫，位于新疆昌吉市以南32km處，是一座以灌溉為主，兼有防洪發(fā)電等綜合效益的中型水庫。水庫大壩主要由漿砌石重力壩、放水隧洞和溢洪道三部分組成。大壩總長274m，其中主壩長144m，最大壩高52m。

隧洞為沖砂、放水兼導(dǎo)流隧洞，隧洞型式為城門洞型，閘井室到洞身段出口全長200m。

三屯河流域高程在海拔3500m以上，氣溫低，覆蓋著冰川永久積雪，故上段產(chǎn)沙不多。而在中山段，降雨大，并多為暴雨型洪水，河道坡度大，匯流速度快，是徑流的主要形成區(qū)，也是主要的產(chǎn)沙區(qū)。低山區(qū)海拔較低，植被覆蓋率20%，發(fā)生暴雨洪水時，地面沖刷及其塌岸嚴(yán)重，有時產(chǎn)生泥石流，也是重要產(chǎn)沙區(qū)。

據(jù)實(shí)測，多年平均通過水庫隧洞向下游輸送的懸沙76.1萬t，推移質(zhì)7.07萬t(占9.3%)，隧洞泄流多以含沙高速水流，致使洞底板遭受嚴(yán)重的磨蝕破壞，2012年對水庫放水隧洞進(jìn)行了實(shí)地檢測，提出了修復(fù)意見，并進(jìn)行實(shí)施。

2 三屯河水庫隧洞存在的問題

該隧洞分為閘前有壓段、閘室段、閘后無壓段，其系列問題較多，由于只修復(fù)實(shí)施了閘室段，這里只說閘室段存在的問題。

工作門閘室段長12.5m，閘底板2/3段被水流淘刷嚴(yán)重，形成深槽，深度約50～70㎝，鋼筋出露、銹斷，深槽底部有涌水現(xiàn)象。

邊墻混凝土磨損沖蝕嚴(yán)重，深度達(dá)到5～60㎝不等，且有滲水現(xiàn)象。

大部分施工縫和裂縫有滲水及溶出現(xiàn)象。

3 缺陷修復(fù)處理措施

根據(jù)實(shí)施評審意見和工程實(shí)際情況，只對閘室段存在的問題進(jìn)行了缺陷修復(fù)處理，具體修復(fù)情況如下。

3.1 閘室段缺陷處理主要措施

(1)對邊墻和底板的基巖與混凝土接觸段用低粘度環(huán)氧材料進(jìn)行化學(xué)灌漿處理。

(2)對邊墻潮濕及滲水的施工縫和裂縫用高強(qiáng)水溶性聚氨酯材料化學(xué)灌漿處理。

(3)對滲水的伸縮縫用低強(qiáng)水溶性聚氨酯材料化學(xué)灌漿處理。

(4)對邊墻表面剔除1.5～2㎝后，進(jìn)行丙乳砂漿修復(fù)處理。

(5)對地板(含沖槽)鑿出2～8㎝后澆筑C80高性能混凝土。

(6)對鋼閘門的修復(fù)處理。

處理后可提高閘井室段整體的耐久性和安全性，保證隧洞長期穩(wěn)定安全運(yùn)行。

3.2 閘井邊墻及底板化學(xué)灌漿處理

對閘室段邊墻及底板混凝土和基巖之間的接觸段進(jìn)行化學(xué)灌漿處理。從而達(dá)到防滲防腐補(bǔ)強(qiáng)的目的。

3.2.1 施工材料——低粘度環(huán)氧灌漿材料

低粘度環(huán)氧灌漿材料具有粘度小、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。產(chǎn)品為雙組分，操作方便，可以對微細(xì)的混凝土裂縫和巖基縫隙進(jìn)行灌漿處理，從而達(dá)到防滲補(bǔ)強(qiáng)加固之目的。

表1 低粘度環(huán)氧灌漿材料主要性能指標(biāo)

3.2.2 施工設(shè)備

(1)IE-01高壓灌注機(jī)。

采用IE-01高性能微型電動灌注機(jī)，灌注壓力高達(dá)50MPa，是混凝土裂縫的完美堵漏補(bǔ)強(qiáng)灌漿機(jī)。其性能和特點(diǎn):工作壓力大，性能穩(wěn)定，體積小等。

(2)大流量高壓化學(xué)灌漿電動泵。

采用進(jìn)口大流量高壓化學(xué)灌漿電動泵，其技術(shù)指標(biāo)如表2所示。

表2 大流量高壓化學(xué)灌漿電動泵技術(shù)指標(biāo)

3.2.3 閘室段邊墻和底板的基巖與混凝土接觸灌漿處理施工

此次對接觸段的處理是利用灌漿機(jī)產(chǎn)生的持續(xù)壓力，將化學(xué)漿液灌注到混凝土與基巖及基巖縫隙中，并將縫中的水、氣完全擠走，將縫隙完全填滿，達(dá)到補(bǔ)強(qiáng)止水的目的。

(1)布孔、鉆孔。布孔排拒1.0m，孔距1.0m，按梅花形方式布孔，按設(shè)計要求在現(xiàn)場以基準(zhǔn)點(diǎn)布孔，每排孔分Ⅱ序施工。從上游至下游每排標(biāo)示為A、B、C、布孔從閘井室起，采用Φ14電錘造孔，穿過混凝土進(jìn)入基巖。

(2)洗孔。鉆孔結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行沖洗，孔底沉積厚度不大于0.2m，且回水清澈。

(3)裂隙沖洗及壓水實(shí)驗。各孔灌漿前采用壓力水進(jìn)行裂隙沖洗，沖洗時間為20min，壓力為該段灌漿壓力的80%。灌漿前壓水試驗在裂隙沖洗后進(jìn)行，壓水實(shí)驗孔數(shù)不少于總孔數(shù)的5%。

(4)灌漿。采用直徑為Φ14的止水針頭與大流量灌漿機(jī)或小流量灌漿機(jī)相聯(lián)進(jìn)行灌漿。灌漿Ⅰ序孔起始壓力為0.3MPa，Ⅱ序孔起始壓力為0.4MPa，可根據(jù)現(xiàn)場抬動情況將壓力逐漸升級。灌漿時Ⅰ序孔施工完成并待凝24h后再進(jìn)行Ⅱ序孔;先進(jìn)行外圍邊界區(qū)施工，完成后再進(jìn)中心區(qū)施工。化學(xué)灌漿開始前采用風(fēng)壓排除孔內(nèi)積水。

(5)灌漿結(jié)束——封孔。

灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)按照灌漿孔在最大設(shè)計壓力下(0.4MPa)，注入率不大于0.05L/(min.m)后，繼續(xù)灌注30min，達(dá)到膠凝時間。漿材固化后，按DL/T5148規(guī)定，該接觸段灌漿孔上部空余部分小于0.5m，使用干硬性丙乳砂漿人工封填搗實(shí)。

(6)效果檢測。采用鉆孔取芯或壓水試驗法進(jìn)行灌漿效果檢測，壓水試驗采用單點(diǎn)法。檢查孔數(shù)量不小于灌漿孔總數(shù)的5%。一個單元至少布置一個檢查孔。

3.2.4 閘室段邊墻裂縫、施工縫及伸縮縫灌漿處理

(1)布孔。根據(jù)實(shí)際情況，布孔采用斜孔交叉布置，布孔的間距由縫的通暢情況而定，布孔間距以20～25cm布置，布孔直徑為Φ14m;孔深(垂直距離)不小于混凝土厚度的1/3。為避免損傷鋼筋布孔時應(yīng)采用鋼筋定位儀定位布孔。

(2)洗孔。鉆孔后，直接用吹風(fēng)機(jī)將孔內(nèi)的粉塵及雜質(zhì)吹出，然后用丙酮或水(干燥裂縫或潮濕無明水裂縫采用丙酮)沖洗，再用吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行吹除。

(3)埋嘴灌漿。

灌漿材料——水溶性聚氨酯灌漿材料，材料性能指標(biāo)如表3所示。

臨時封堵材料——水不漏，此次灌漿臨時封孔材料為水不漏。該材料主要特點(diǎn):帶水施工、防潮、抗?jié)B、快速堵漏、迎背水面的均可采用;無毒、無污染，凝固時間可任意調(diào)節(jié);與基層粘結(jié)成整體，不老化，耐水性好。

表3 水溶性聚氨酯灌漿材料性能指標(biāo)

(4)壓水檢驗。對于干燥或潮濕無明水縫直接用吹風(fēng)機(jī)將縫內(nèi)粉塵及雜質(zhì)吹出，然后采用單孔壓丙酮，逐孔檢查，記錄各孔漏液及串通情況，最后再進(jìn)一步清理，直至滿足灌漿要求;對于有外水的縫應(yīng)采用風(fēng)、水輪換沖洗(一般風(fēng)壓不大于0.1MPa，水壓不大于0.2MPa)，直至回清水。

(5)灌漿。經(jīng)過試驗檢查，合格后配制漿液，按如下工序進(jìn)行灌漿。

灌注漿液遵循從低處灌漿孔到高處灌漿孔、從裂縫的一邊向另一邊逐孔依次灌漿;對于縫寬度≥1mm，為防止灌漿漿液流失，采用一邊對縫面進(jìn)行臨時聚合物封堵一邊進(jìn)行灌漿;為使施工縫完全被灌滿漿液，施工縫處未完全愈合的應(yīng)進(jìn)行第二次注漿，與第一次間隔一段時間，在漿液凝固前完成;灌漿壓力采用灌注機(jī)額定表壓力以下，灌漿結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)以縫中漿液互竄并連續(xù)從縫面處溢出為準(zhǔn)，每個孔灌漿時間不小于3min。

(6)丙乳砂漿封孔修整。漿液凝膠固化后，將灌漿孔壁周圍的漿液清理干凈，清理深度控制在5cm;先將水和丙乳混合均勻，水泥和砂混合均勻后到入拌和盤中，然后將兩者混合均勻，將配制好的丙乳砂漿嵌填至孔內(nèi)，封添密實(shí)，約4h后產(chǎn)生終凝，使用農(nóng)用噴霧器進(jìn)行噴霧養(yǎng)護(hù)，砂漿面層始終保持潮濕狀態(tài)，養(yǎng)護(hù)時間為7d。

(7)效果檢測。采用鉆芯取樣或壓水試驗檢測。灌縫后14d，在裂縫兩側(cè)打斜孔壓水，水壓0.3MPa，維持20min。

3.2.5 閘室段底板耐磨修復(fù)處理施工材料及施工工藝

為了提高底板抗沖耐磨性，確實(shí)保證隧洞長期穩(wěn)定的安全運(yùn)行。將底板上附著物剔除，焊接鋼筋網(wǎng)片用高壓水槍清洗干凈后，澆注C80的高性能混凝土，澆注厚度不低于10cm。

采用C80高性能混凝土進(jìn)行澆注。高性能混凝土與普通硅粉混凝土相比，性能極大改善，收縮性較小。

(1)涵洞底板鑿除處理。為了使高性能混凝土和基層混凝土能很好地粘接，表面處理至關(guān)重要，所以本次用電鎬剔除涵洞底板上附著物、潤濕，使混凝土基底呈飽和狀態(tài)，經(jīng)驗收合格后進(jìn)行下一步。澆筑前應(yīng)使用同水灰比凈漿打底，并焊接鋼筋網(wǎng)片。

(2)配置高性能混凝土。嚴(yán)格控制材料的選擇和檢驗，如砂石的品質(zhì)及級配、骨料的最大粒徑及外加劑的質(zhì)量，水灰比的控制標(biāo)準(zhǔn)是在滿足和易性要求的前提下盡量選用小水灰比，水泥使用52.5R普硅水泥。高性能混凝土配合比要求，準(zhǔn)確計量，認(rèn)真配料，精心拌和。

(3)高性能混凝土的澆注。按照《水工混凝土試驗規(guī)程》SL352-2006的要求，在底板澆注C80的高性能混凝土;澆注厚度不低于10cm。在澆注混凝土?xí)r，在原有伸縮縫位置預(yù)留2cm寬、4cm深伸縮縫。澆筑前使用同水灰比凈漿打底。

(4)灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時間28d。

4 結(jié)語

依照設(shè)計方案，處理方案在三屯河水庫放水隧洞實(shí)施完成，并運(yùn)行1年，閘室段邊墻無滲水現(xiàn)象，墻壁基本保持干燥，邊墻丙乳砂漿抹面完好。閘室段底板運(yùn)行1年基本無磨損現(xiàn)象，從目前情況看，能夠達(dá)到設(shè)計預(yù)想的效果，此次閘井室段的修復(fù)，提升了整體的耐久性和安全性，基本能夠保證隧洞閘室段的穩(wěn)定安全運(yùn)行。