小山電站大壩面板凍融剝蝕破壞處理探析

姜 軍，張冬冬

（中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林長春130021）

1 工程概況

小山電站以發電為主，由混凝土面板堆石壩、右岸溢洪道和左岸河彎處引水式電站組成，工程為Ⅱ等大（2）型工程。大壩面板頂部厚0.30 m，底部最大厚0.55 m，最大斜長143.88 m，中板寬12.00 m，邊板寬6.00 m，共33塊板，總面積24 210 m2。面板垂直縫、面板與壩頂防浪墻及防浪墻間縫設二道止水，即底部止水銅片，頂部表面為柔性嵌縫材料。

2 大壩面板凍融剝蝕原因分析

大壩面板發生不同程度的凍融剝蝕破壞，剝蝕面積較大，凍融剝蝕深度為1～5.2 cm。根據現場調查情況和檢測結果，分析確定凍融剝蝕的原因：電站地處東北嚴寒地區，四季溫差大、晝夜溫度變幅大等氣候特點會促使大壩面板凍融剝蝕；由于水庫水位變化、降雨等因素使不具備飽水條件的混凝土吸水飽和，且混凝土在十多年的運行中老化，表面混凝土抗凍等級有所降低，加上冬季結冰和春季凍融，造成混凝土表面凍融剝蝕。

3 凍融剝蝕處理方案

3.1 方案比選

方案一：鑿除深度20 cm，澆筑高抗凍性混凝土。

表面鑿除深20 cm凍融剝蝕破壞的混凝土，老混凝土鑿除后若仍有裂縫，首先進行裂縫處理。在老混凝土表面涂刷混凝土界面劑，布設止水，鋪設鋼筋網，澆筑20 cm厚C35F300W6混凝土。待達到設計強度后在混凝土表面涂刷3 mm厚單組份手刮聚脲。

方案二：鑿除表部凍融剝蝕破壞的混凝土，澆筑環氧砂漿。

鑿除表面凍融剝蝕破壞的混凝土，老混凝土鑿除后若仍有裂縫，首先進行裂縫處理。在老混凝土表面涂刷環氧砂漿界面劑，修復破壞的鋼筋，澆筑環氧砂漿。待混凝土達到設計強度后，在混凝土表面涂刷3 mm厚單組份手刮聚脲。

方案一鑿除工作量大，施工工序多，需要更多的人工，工期長，施工完成后無法防止混凝土再發生凍融剝蝕破壞的可能性。方案二的環氧砂漿具有強度高、與混凝土粘結力強、防滲性能好等優良特性，通過環氧混凝土高粘結力、高強度的特點達到與老混凝土的結合，保證了結構的整體完整性。綜上所述，推薦采用方案二來進行凍融剝蝕的處理。

3.2 方案實施

大壩面板凍融剝蝕處理施工順序：

鑿除原混凝土→基面清理→裂縫檢查→裂縫處理（需要時）→鋼筋制安（需要時）→更換止水（需要時）→基面清理→界面劑涂刷→涂抹聚合物砂漿→養護→涂刷聚脲。

考慮現場實際情況及具體施工條件，此次主要處理面板水平止水上方及其下方1.50 m范圍內面板破損區域，另對678.00 m高程以上面板剝蝕嚴重區域進行鑿除修補。鑿除深度平均3 cm，局部凍融剝蝕嚴重部位鑿除深度應加深，鑿除深度應均勻，避免出現薄弱斷面。混凝土鑿除過程中，為保護混凝土整體結構，須采用風鎬人工鑿除。在老混凝土表面噴涂環氧砂漿界面劑，保證新老混凝土良好膠結。澆筑環氧砂漿時應分層涂抹環氧砂漿，一次涂抹厚度為1.5 cm左右，須保證修補面平順。待達到設計強度后，在混凝土表面涂刷3 mm厚單組份手刮聚脲。

3.3 主要材料技術指標

1）單組份手刮聚脲

單組份手刮聚脲具有優異的力學性能、抗紫外線性能和抗太陽暴曬性能，具有-45℃的低溫柔性，能適應高寒地區的低溫環境，尤其是能抵抗低溫時混凝土開裂引起的形變而不滲漏。其主要技術指標見表1。

表1 單組份手刮聚脲主要技術指標

2）環氧砂漿

環氧砂漿是由改性環氧樹脂、新型環保固化劑和納米級特種填料等并配以特殊的加工工藝制成的高性能混凝土缺陷修補及水工抗沖磨保護與修復材料。環氧砂漿具有強度高、與混凝土粘結力強、防滲性能好等優良特性，通過環氧砂漿高粘結力、高強度的特點達到與老混凝土的結合，保證結構的整體完整性。其性能指標見表2。

表2 環氧砂漿性能指標

4 結語

隨著時間推移，地處嚴寒地區的大壩面板的凍融剝蝕破壞在不斷延續加深，逐漸剝蝕至鋼筋的鈍化保護層，該層一旦破壞，鋼筋會發生銹蝕破壞，從而加劇破壞的發生。大壩面板存在凍融剝蝕缺陷是電站運行的安全隱患，應充分認識它的危害性，盡早對缺陷進行補強處理，確保電站安全運行。