雙塔水庫泄洪建筑物缺陷修補施工技術淺析

(武威市涼州區水利電力工程局，甘肅 武威 733000)

1 工程概況

雙塔水庫位于甘肅省瓜州縣，于1960年3月建成蓄水，水庫原設計總庫容2.4億m3，興利庫容1.2 億m3，設計灌溉面積46萬畝，是一座以灌溉為主的大(2)型水庫。水庫樞紐主要建筑物有主壩、1號副壩、2號副壩、1號溢洪道、2號溢洪道、輸水渠等。水庫建成運行五十多年來，為下游工農業生產發揮了巨大的輸水灌溉效益。水庫先后于1978—1984年、1996—1998年、2002—2005年進行了三次除險加固。

1號溢洪道主要承擔著雙塔水庫汛期的泄水任務，是雙塔水庫主要的泄水建筑物，建筑物級別為Ⅱ級。溢洪道全長2km，由進水口、控制段、消能段、泄槽段、出口段五部分組成。進水口位于 1號副壩北側，閘墩高程為1332.80m，堰頂高程為1327.50m，溢洪道型式為開敞式實用堰，設有8孔鋼閘門，閘門凈寬3.55m。堰體下游與連接面板(包括挑流坎)和齒墻組成挑流消能防沖設施，以消減溢洪道高速水流產生巨大動能對建筑物的破壞。

2 工程水文氣象和地質資料

雙塔水庫所處地域高程1300.00～1400.00m之間，其氣候特點是干旱、降水量少，蒸發強烈、日照時間較長；冬冷夏熱，溫差較大，春秋多風沙。據當地氣象部門多年觀測統計顯示：年平均氣溫8.8℃，歷年最高氣溫40.4℃，最低氣溫-29.1℃，年平均降水量53.6mm，最大凍土深達105cm，年平均風速3m/s，最大風速為27m/s。

受戈壁砂礫碎石土層中石膏含量的影響，該區域地下水局部形成硫酸鹽水，水化學類型SO42-·Ca2+型水，為低礦化度微咸水，SO42-含量達1200～1500mg/L，水質對混凝土結構具有強腐蝕性。

3 缺陷普查及原因分析

2015年甘肅省疏勒河流域水資源管理局計劃對雙塔水庫進行除險加固，在對溢洪道的安全普查中，發現缺陷部位大都集中在控制段和消能段的過水面上。1號溢洪道設有8孔閘門、9個閘墩、17個挑流消力坎，其中有3孔閘底板表面剝蝕、孔洞現象嚴重；7個閘墩兩側約1.7m高度位置混凝土裂紋、掉塊、骨料外露嚴重；17個挑流坎過水面混凝土表面剝蝕、骨料外漏現象嚴重，已影響到溢洪道泄水能力的發揮。

原因分析：根據對雙塔水庫建庫資料及歷次除險加固原始資料的查閱，發現原設計溢洪道溢流堰前未做護砌，巖石裸露風化，為防止堰前基礎沖刷、滲漏，在第三次除險加固時補建了上游混凝土護坦，其他部位均未進行加固處理。控制段和消能段過水面自建成以來經過幾十年運行，混凝土長時間受高速水流沖刷、當地氣溫季節性凍融破壞、水質腐蝕等諸多因素影響，表面裂紋剝蝕嚴重，孔洞、掉塊等缺陷大面積發生。

4 修補技術方案制定

如果1號溢洪道繼續帶病運行將會給建筑物帶來無法修復的損壞，同時給水庫的安全運行埋下隱患，因此建筑物缺陷修補迫在眉睫。結合溢洪道缺陷種類多、質量要求高及后期運行穩定且修補費用經濟合理的實際情況，設計、監理、業主、施工四方召開專題研討會確定了以下缺陷修補技術方案：

a.針對3孔閘底板混凝土裂縫、剝蝕面、孔洞缺陷的修補：先用電鎬對閘底板混凝土進行鑿除，鑿除厚度150mm；清除基面松散顆粒；再用φ12mm的圓鋼進行鋼筋掛網，網片間距150mm×150mm，錨筋采用φ20mm的螺紋鋼，長度500mm，間排距200mm，梅花形布置，外漏50mm，后用C30混凝土澆筑。

b.針對7個閘墩裂紋、骨料外漏缺陷區域：用高壓水槍清理混凝土基面，厚度5～7mm，再采用環氧砂漿進行分層修補，修補高度為1.7m。

c.針對17個挑流坎裂紋、骨料外漏缺陷區域：用高壓水槍清理混凝土基面，厚度5～7mm，再采用環氧砂漿進行全斷面分層修補。

5 環氧砂漿選型及性能指標

環氧砂漿是現在工程上較常用的缺陷修補材料，其以環氧樹脂、固化劑及一定級配的填料按比例混合固化而成，具有韌性強、黏結度高、抗老化及碳化性能優異、耐酸堿鹽等特點。涂抹在混凝土破損表面，具有良好的抗開裂效果，作為水工混凝土裂紋、蜂窩麻面、漏筋等缺陷修補材料已有40多年歷史。建設單位通過對同類產品性能及施工投資控制進行綜合分析比對，最終確定采用ECM環氧修補砂漿作為該次缺陷處理的施工材料。ECM環氧修補砂漿為桶裝半成品，每桶的裝配比例為A料∶B料∶C料=1∶3∶16。

5.1 ECM環氧修補砂漿主要性能指標

ECM環氧修補砂漿主要性能指標見表1。

表1 ECM環氧修補砂漿主要性能指標

5.2 ECM環氧修補砂漿耐酸堿性

ECM環氧修補砂漿耐酸堿性見表2。

表2 ECM環氧修補砂漿耐酸堿性

6 環氧修補砂漿施工方法及工藝

6.1 施工前準備

為保證施工質量控制要求，在施工前期項目部邀請了環氧砂漿廠家人員來施工現場對環氧砂漿施工過程做工藝性試驗，并對施工人員做專項技術培訓，對施工工藝過程進行實地操作培訓，以確保達到最優修補質量。

ECM環氧砂漿進場后，施工單位按監理要求對產品外包裝、規格、生產日期、型號等進行檢查，如在質保期內，且各組料無破損、遺漏等，可按說明書提供的拌制方法使用。

6.2 修補面處理

利用高壓水槍的不同水壓，對需修補的混凝土表面進行打毛處理，對無需打毛的混凝土基面的灰塵、乳皮、松動顆粒進行清理，確保混凝土露出新鮮骨料，且骨料未被擾動。對閘墩混凝土裂縫，視裂縫的位置、長度、寬度判定處理方法，需處理時可用風鎬沿縫鑿出一條寬和深為3～5cm (或5～10cm)的“U”形(或“V”形)槽，并將槽內松動顆粒清除干凈，用高壓水槍沖洗后再行修補，修補前要明確標示出施工部位和范圍，且修補部位混凝土強度等級不得低于C25混凝土強度等級。

6.3 環氧修補砂漿施工工藝

環氧修補砂漿拌和采用專用低速電動攪拌機拌和，嚴格按照生產廠家提供的配方組分比例和加料順序，先按A料∶B料=1∶3的比例充分攪拌均勻，再按(A料+B料)∶C料=1∶4的比例混合攪拌成均勻的修補砂漿。一次性拌和量應視施工面積和施工人員組合而定，砂漿的耗材量為2.0～2.5kg/m3。遇到施工現場停電或只需少量材料時，可進行人工拌和砂漿。

閘墩和消力坎修補單面最大邊長5.4m，最小邊長0.3m，施工過程以一個面為一個施工塊進行分層修補。施工前先在施工塊的邊緣固定厚度標尺，在清潔后的混凝土表面涂刷一層由A料∶B料=1∶3攪拌好的基液，基液涂刷要薄而均勻、不漏刷、不流淌?；和克⒑箨惢欢螘r間(具體時間視現場溫度而定，以連續三次手觸拉絲至1cm斷開為準)，用(A料+B料)∶C料=1∶4的比例拌和好的環氧砂漿對混凝土表面坑洼地帶進行初次修補，待環氧砂漿達到終凝后進行二次找平修補。第一次修補無需收面，二次修補施工時要邊找平、邊壓實，合理把握提漿收面時機(在修補后約40min左右，環氧砂漿即將失去塑性，仍能壓抹出光澤為佳)，保證收面后表面密實、平整，無明顯的搭接痕跡、下墜、裂紋、麻面等現象。

7 結 語

雙塔水庫1號溢洪道通過合理的修補方案和優質的修補材料，有效地防止了病害的繼續擴大，延長了水工建筑物的使用壽命。缺陷處理后經過一年的運行，溢洪道各項性能指標達到修補要求，消除了水庫運行的安全隱患，極大地方便了水庫運行的管理工作。

參考文獻

[1] 甘肅省水利水電勘測設計研究院.甘肅省疏勒河雙塔水庫除險加固工程初步設計報告[R].蘭州:甘肅省水利水電勘測設計研究院,2015.

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