紫坪鋪工程高流速泄洪建筑物環氧面層沖蝕破壞快速維修技術

曾 波， 秦 小 茹， 高 濤

(四川省紫坪鋪開發有限責任公司，四川 成都 610091)

0 引 言

紫坪鋪工程地下泄洪建筑物包括1號、2號泄洪排沙洞和沖沙放空洞，其中1號、2號泄洪排沙洞互為備用。泄洪排沙洞運用水頭高(超過130 m), 流速高達45m/s，洞內水流空化系數小(0.15～0.20)，屬于空化空蝕高度危險區，且工程地質條件差，為國內少見的在較差圍巖地質條件上建設的高流速泄洪排沙隧洞；沖沙放空洞設計泄流量322 m3/s，汛限水位850 m時工作閘門孔口處流速為34 m/s。為確保泄洪建筑物混凝土襯砌在泄水中免受沖損，在邊墻過流面及底板分別敷設10 mm和15 mm厚的環氧砂漿面層予以保護，但在實際運行中，隨著泄流條件的不斷變化，仍會對泄洪設施環氧面層甚至混凝土造成不同程度的破壞。目前，關于此類破壞的修復方法多種多樣，如改性水泥修復、混凝土修復、砂漿修復、電化學修復等[1]，而對于泄洪設施通常采用新老混凝土兼容性較好的聚合物以及環氧砂漿。本文以紫坪鋪水利樞紐泄洪排沙洞和沖沙放空洞為例，闡述了在不同泄流條件下，環氧砂漿和早強型快速修補聚合物在修復過程中的使用范圍和條件。

1 泄洪建筑物檢查維修現狀

泄洪排沙洞每次泄流后，過流面上的環氧砂漿保護層均會遭受不同程度的沖損(圖1)，龍抬頭段受損面積約占受損總面積的57%，邊墻受損面積約占受損總面積的66%。沖沙放空洞的沖損破壞部位主要集中在無壓段和挑流段的環氧砂漿保護層(圖2)。

圖1 泄洪洞邊墻環氧砂漿保護層沖損

圖2 沖沙放空洞底板環氧砂漿保護層沖損

紫坪鋪泄流建筑物過流面的受損修復主要采用環氧砂漿，表1統計了泄洪排沙洞、沖沙放空洞單次泄洪沖損部位數、破壞面積以及環氧砂漿檢修工期、養護期等數據。鑒于泄洪建筑物每次泄洪后需盡快完成受損部位的修復，而環氧砂漿使用條件要求較高、維修保養時間較長，針對小面積受損部位的維修，可考慮尋找新材料和新工藝，在較短時間內完成修復。

2 修復材料施工工藝對比分析

表1 泄洪建筑物沖損及環氧砂漿修復工期統計表

2.1 環氧砂漿施工工藝[2]

采用環氧砂漿修復時，首先要對混凝土基面處理，使用電動角磨機對原環氧砂漿沖損區域周邊進行切割，形成規則形狀，再用鋼絲刷和高壓風清除表面砂粒、粉塵；基面清理干凈后，對局部潮濕的基面進行干燥處理。干燥處理采用噴燈烘干或自然風干，然后拌制并在基面上涂刷底層環氧基液，再在其上拌制和涂抹環氧砂漿，最后對環氧砂漿壓實、找平、壓光，養護7 d。施工時為了確保施工環境的干燥，還要采取必要的防水措施(搭設臨時圍堰、雨篷等)。

2.2 早強型快速修補聚合物砂漿施工工藝

修整基面，去除混凝土基面污染物、薄弱層、松散顆粒，至混凝土表面外露新鮮、密實骨料方可；將拌制均勻的修補聚合物砂漿用抹刀按設計要求的厚度涂抹到已處理干凈的基面上，涂抹時盡可能同方向連續攤料，并注意銜接處壓實排氣，邊涂抹、邊壓實找平，表面提漿，待初凝后，再次收面及收邊，保證修面與周邊環氧砂漿平順連接，無錯臺；施工面養護期1天，養護期間，應避免修復面硬物撞擊、刮擦等破壞。

2.3 對比分析

通過上述施工工藝對比，存在著以下幾個方面的差別：①快速修補聚合物可在潮濕乃至水下環境進行施工，免除環氧砂漿施工過程中基面干燥、搭設圍堰及雨棚等環節，成本低；②快速修補聚合物可快速施工，免除底層基液涂刷等復雜工序；③快速修補聚合物養護時間短，僅需1天，而環氧砂漿養護時間長達7 d。經過綜合比選，嘗試對早強型快速修補聚合物砂漿進行試驗研究。

3 早強型快速修補聚合物砂漿抗壓強度及粘接強度試驗

選擇1號泄洪排沙洞進行早強型快速修補聚合物砂漿拉拔試驗，試驗位置為0+087 m右邊墻(距底板高度1 m，0.23 MPa)、0+335 m左邊墻(距底板高度1 m，0.15 MPa)、0+145 m底板(3.93 MPa)三個位置(如圖3所示)。其中樁號0+145 m水平底板積水區域，抗拉強度超過C50混凝土本體抗拉強度。

委托中國水電十一局有限公司中心試驗室對早強型快速修補聚合物砂漿進行了抗壓強度和粘接強度的試驗，試驗數據如表2。

圖3 1號泄洪洞現場拉拔試驗

參照《無機防水堵漏材料》(GB 23440-2009)等相關規范[4]，其凝結時間、抗拉強度、粘結強度均能滿足要求，其初凝和終凝時間均短于NE-Ⅱ型環氧砂漿測試值，特別指出的是粘結強度(7 d)測試值1.58 MPa，與C50 混凝土設計抗拉強度(1.89 MPa)接近，基本能夠滿足小面積環氧砂漿面層修補需要。

表2 早強型快速修補聚合物砂漿試塊抗壓強度及粘接強度檢測表[3]

4 早強型快速修補聚合物砂漿在修復工作中的應用

將早強型快速修補聚合物砂漿應用到1號、2號泄洪排沙洞和沖沙放空洞邊墻較高位置和底板積水較多的受損部位的情況詳見表3。表中統計了部分使用位置的效果反饋。

表3 早強型快速修補聚合物砂漿現場使用情況歷史統計表

通過對現場試驗數據分析，當破損位置較高且面積小于0.25 m2時，采用早強型快速修補聚合物砂漿修補效果較好，其施工平臺可采用方便實用的拼裝式活動腳手架，而不用在隧洞內搭設費事費力的扣件式鋼管腳手架。特別是在導泄結合段(平洞段)使用時，效果較好，對于積水區域內的修復，以及在邊墻大于4 m高處修復施工時，可縮短施工時間、降低施工成本。

5 結 語

紫坪鋪工程1號、2號泄洪排沙洞互為備用，成洞條件差，運用水頭高，使用十分頻繁，每次過流后需對破壞部位進行修復。為縮短修復時間、提高泄洪調度靈活性，對泄流建筑物修復材料的要求較高。

試驗證明，在泄洪排沙洞水平段底板積水區域，采用早強型快速修補聚合物砂漿對小面積沖損的環氧面層進行修復，修復部位的拉拔試驗值大于C50混凝土本體設計抗拉強度，累計過流20 d后，修復面仍可保持不被沖損，修復效果較好，且施工方便，養護期較環氧砂漿短；洞內高于4 m的邊墻部位采用該材料施工，可用拼裝式活動腳手架代替扣件式鋼管腳手架，降低施工難度，縮短施工時間，施工優勢明顯。

現場試驗中，由于修復后過水時間較短，修復效果仍待繼續觀察。為確保隧洞運行安全，采用早強型快速修補聚合物砂漿替代環氧砂漿進行局部面層修復，以單次單點維修面積不超過0.25 m2，修復部位以底板積水，及4 m以下邊墻過流面為宜。