水庫(kù)導(dǎo)流排砂泄洪洞底板維修加固施工工藝分析

王書書

（雨樟水務(wù)工作站，貴州 興義 562400）

0 引言

水庫(kù)是重要的水資源調(diào)節(jié)和利用工程，而水庫(kù)底板作為關(guān)鍵的工程部分，承擔(dān)著巨大的水壓和水流沖擊力。然而，長(zhǎng)期運(yùn)行和自然因素的影響可能導(dǎo)致底板出現(xiàn)破損、滲漏等問(wèn)題，進(jìn)而影響水庫(kù)的正常運(yùn)行和安全性。因此，對(duì)水庫(kù)底板的維修加固工藝進(jìn)行研究和分析具有重要的理論和實(shí)際意義。本文以柘侖水庫(kù)導(dǎo)流排砂泄洪洞底板的維修加固工程為例，對(duì)水庫(kù)底板的維修加固施工工藝進(jìn)行研究，其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)對(duì)類似工程的實(shí)施具有指導(dǎo)意義。

1 工程概述

安龍縣柘侖水庫(kù)位于貴州省黔西南州安龍縣的龍廣鎮(zhèn)境內(nèi)，屬珠江流域南盤江水系，所在河流為白水河上游的淌淌河段，屬于南盤江的一級(jí)支流,其地理位置為東經(jīng)105°10′26″，北緯25°10′30″。柘侖水庫(kù)是一座漿砌石重力壩，壩后電站一座，裝機(jī)2×250kW，水庫(kù)總庫(kù)容為1490m3，大壩建在尾子田取水壩上游6km 處，最大壩高為59.4m，壩頂寬為6m，底寬為65.13m，設(shè)計(jì)灌溉面積為6.82 萬(wàn)畝,同時(shí)解決沿途1.82 萬(wàn)人的人畜飲水，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL 252-2000）的規(guī)定，施工洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10~20 年一遇，該工程施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用10 年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，施工導(dǎo)流分期為11 月~次年4 月，H24=27.5mm，Cv=0.45，Cs=3.5Cv=1.58，由雨洪法計(jì)算可得10 年一遇洪水洪峰流量為33.9m3/s。壩址處河谷狹窄，洪水峰值大，將溢流壩布置在壩體中段，布置方式為壩頂自由溢流，消能方式為挑流消能，整個(gè)溢洪道由進(jìn)口段、控制段、泄槽段、消能鼻坎段等組成。溢流控制前沿長(zhǎng)5m×8m，自由溢流，堰頂高程1301.00m，堰型采用WES 曲線實(shí)用堰，泄槽段采用矩形斷面，導(dǎo)水墻高符合《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 253-2000）中的規(guī)定。

2 水庫(kù)導(dǎo)流排砂泄洪洞底板存在的問(wèn)題

淌淌河屬山區(qū)雨源型河流，洪水由暴雨產(chǎn)生，雨洪同期，峰高量大，壩址以上流域地處貴州省西南暴雨區(qū)的邊緣，河流上游坡陡，下游平緩，洪水具有陡漲陡落，峰量集中，漲峰歷時(shí)短等特點(diǎn)。在2014 年以前的汛期檢查中，并未發(fā)現(xiàn)柘侖水庫(kù)導(dǎo)流排砂泄洪洞底板出現(xiàn)損壞的情況。2014 年開(kāi)始，下游水庫(kù)淤積物下泄影響下，高雜質(zhì)水流對(duì)導(dǎo)流排砂泄洪洞底板造成的沖蝕破壞逐漸顯現(xiàn)，并呈逐年加大的趨勢(shì)，主要問(wèn)題集中在門檻下游20m 范圍內(nèi)以及各施工縫處，表現(xiàn)出兩種不同的形式[1]。首先，白水河流域懸移質(zhì)輸砂模數(shù)達(dá)到400t/km2，柘侖水庫(kù)多年平均輸砂量達(dá)到4.64 萬(wàn)t/a，現(xiàn)在淤積高程為▽1264.00m，經(jīng)擴(kuò)建后運(yùn)行30 年淤積高程為▽1276.74m，出現(xiàn)了表面磨蝕的情況。其次，庫(kù)首右岸從上到下橫向分布的地層為T1yn3 灰?guī)r,T1yn4 白云巖、角礫狀白云巖及T2g1 白云巖、泥質(zhì)白云巖夾泥巖,巖層傾向下游,傾角8～16°，發(fā)育F3 平移斷層局部錯(cuò)斷了T1yn4 及T2g1 地層，T1yn3 巖溶強(qiáng)發(fā)育,有母豬龍灘暗河系統(tǒng)分布，T1yn4、T2g1巖溶弱發(fā)育,為穩(wěn)定的相對(duì)隔水層，洞底板的表面石子被沖刷露出，甚至呈現(xiàn)出嚴(yán)重的蜂窩狀。這種沖蝕破壞的深度通常在1~3cm 之間，受影響的面積不超過(guò)2m2。其次，還存在較大的沖蝕坑。這些沖蝕坑較深，局部鋼筋已經(jīng)外露。沖蝕破壞的深度通常在3~15cm 之間，受影響的面積不超過(guò)1.5m2。這些沖蝕問(wèn)題對(duì)導(dǎo)流排砂泄洪洞底板的穩(wěn)定性和安全性構(gòu)成了一定的威脅。為了確保工程的安全性，并延長(zhǎng)其使用壽命，決定對(duì)水庫(kù)導(dǎo)流排砂泄洪洞底板進(jìn)行維修加固。

3 加固維修施工工藝

3.1 選擇合適的維修材料

針對(duì)水庫(kù)導(dǎo)流排砂泄洪洞底板的修復(fù)加固工作，經(jīng)過(guò)比較分析，決定采用氯丁膠乳砂漿作為維修材料。該砂漿具有出色的性能指標(biāo)，滿足工程要求。砂漿性能指標(biāo)見(jiàn)表1所示。

表1 氯丁膠乳砂漿性能指標(biāo)

（1）抗壓強(qiáng)度：要求28d 抗壓強(qiáng)度達(dá)到40MPa 以上，以確保底板在水壓力下具備足夠的穩(wěn)定性和承載能力。

（2）抗折強(qiáng)度：要求28d 抗折強(qiáng)度達(dá)到6MPa 以上，以應(yīng)對(duì)可能存在的外力和沖擊，確保底板的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

（3）粘結(jié)強(qiáng)度：要求28d 鋼筋粘結(jié)強(qiáng)度達(dá)到1.2MPa以上，以確保維修材料與鋼筋的良好粘結(jié)，提高整體結(jié)構(gòu)的抗震和抗裂性能。

（4）耐久性：要求砂漿的凝結(jié)時(shí)間不超過(guò)4h，干燥收縮率不超過(guò)0.05%，以確保施工過(guò)程順利進(jìn)行，并減少由于收縮引起的開(kāi)裂問(wèn)題。

（5）砂漿的環(huán)境友好性：要求砂漿的含揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）含量不超過(guò)50g/L，含苯和含甲醛的含量均不超過(guò)0.1%，這樣可以確保維修過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響降到最低，并提供一個(gè)安全健康的工作環(huán)境。

3.2 材料運(yùn)輸

由于水庫(kù)導(dǎo)流排砂泄洪洞所處的地形條件較為特殊，無(wú)法采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行施工材料的運(yùn)輸，決定采用人工搬運(yùn)的方式，通過(guò)在挑流鼻坎上架設(shè)施工斜梯，將材料送入洞內(nèi)進(jìn)行施工。施工材料的搬運(yùn)工作需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的組織和安排，確保材料的及時(shí)供應(yīng)和施工進(jìn)度的順利進(jìn)行。合理安排工人的數(shù)量和配備適當(dāng)?shù)陌徇\(yùn)工具，以提高施工效率并降低搬運(yùn)過(guò)程中的勞動(dòng)強(qiáng)度。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)工人的安全教育和培訓(xùn)，確保搬運(yùn)過(guò)程中的安全性。另外，在洞內(nèi)施工過(guò)程中，照明和施工用電是必不可少的。為了解決這個(gè)問(wèn)題，采取通過(guò)放水塔身接電纜線到閘房配電柜的方式來(lái)供電。這樣的設(shè)計(jì)方案可以有效地滿足洞內(nèi)的照明需求和施工用電需求，保障施工的正常進(jìn)行。

3.3 防水處理

根據(jù)對(duì)氯丁膠乳砂漿使用的要求，進(jìn)行了實(shí)地測(cè)量，發(fā)現(xiàn)洞內(nèi)的溫度和濕度相對(duì)穩(wěn)定，溫度保持在15~20℃之間，濕度保持在70%~80%之間。在洞內(nèi)，水分主要存在于底板表面、施工縫隙和洞頂滲水這3個(gè)方面。針對(duì)底板表面的水分問(wèn)題，采用了修建臨時(shí)圍堰的方法。通過(guò)沿維修區(qū)域外圍20~30cm 處搭建圍堰，能夠有效阻止底板表面的水流進(jìn)入施工區(qū)域，為后續(xù)的施工提供干燥的條件。對(duì)于施工縫隙的水分處理，采取了鉆孔排水的方法。沿著施工縫方向，每米垂直鉆孔深度達(dá)到30cm，孔徑為14mm，并用孔內(nèi)安裝連接在微型抽水泵的排水管進(jìn)行排水，針對(duì)洞頂?shù)臐B水問(wèn)題，選擇了搭建塑料薄膜棚的方法進(jìn)行處理。通過(guò)在洞頂搭建塑料薄膜棚，能夠有效遮擋和防止洞頂?shù)臐B水進(jìn)入施工區(qū)域，保持施工環(huán)境的干燥。

3.4 砂漿配制

為了保證砂漿的質(zhì)量和性能，首先，根據(jù)氯丁膠乳砂漿的出廠檢測(cè)報(bào)告，采用了水泥:砂料:乳膠=1:2:0.6的配比[2]。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的溫度和濕度情況，會(huì)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，確保砂漿的配制符合實(shí)際要求，在高溫和干燥環(huán)境下，會(huì)適量增加水的用量，以提高砂漿的流動(dòng)性和施工性能，通過(guò)人工拌合的方式進(jìn)行砂漿的配制，并確保在1h內(nèi)用完。

3.5 鋪設(shè)砂漿

在進(jìn)行砂漿鋪設(shè)之前，通過(guò)切割機(jī)沿維修面的外圍進(jìn)行垂直于底板的縫隙切割，以確定維修范圍。根據(jù)不同的破壞程度，采取相應(yīng)的修復(fù)方法。對(duì)于表面磨蝕、沖蝕破壞深度在1~3cm 范圍內(nèi)的情況，首先鑿除舊的混凝土剝蝕層，并進(jìn)行沖洗，待基面無(wú)積水但呈潮濕狀時(shí)，涂刷一遍氯丁膠乳水泥凈漿，然后進(jìn)行氯丁膠乳砂漿的鋪設(shè)。對(duì)于局部鋼筋外露、沖蝕破壞深度在3~15cm 范圍內(nèi)的情況，根據(jù)不同的深度采取不同的處理方法。對(duì)于深度在3~5cm 的情況，同樣鑿除舊的混凝土剝蝕層，對(duì)外露的鋼筋進(jìn)行除銹處理，并進(jìn)行沖洗，待基面無(wú)積水但呈潮濕狀時(shí)，涂刷一遍氯丁膠乳水泥凈漿，然后進(jìn)行氯丁膠乳砂漿的鋪設(shè)。對(duì)于深度在5~15cm 的情況，鑿除舊的混凝土剝蝕層，并進(jìn)行除銹處理。接著，根據(jù)外露的鋼筋為基點(diǎn)，綁扎橫縱間距為5cm 的波浪型鐵絲網(wǎng)，鐵絲網(wǎng)的高度應(yīng)低于底板高程的1.5~2cm[3]。然后，澆筑高于原底板混凝土一級(jí)的C30混凝土，混凝土的高度應(yīng)低于底板高程的3cm。待混凝土養(yǎng)護(hù)7d 后，進(jìn)行氯丁膠乳砂漿的鋪設(shè)。在鋪設(shè)砂漿時(shí)，應(yīng)從一邊逐步推進(jìn)，確保鋪設(shè)的連續(xù)性。完成鋪設(shè)后，應(yīng)立即進(jìn)行壓抹，且一次性抹平完成，避免反復(fù)抹壓。如果出現(xiàn)氣泡，應(yīng)刺破并進(jìn)行壓緊處理，以確保表面的致密性和質(zhì)量要求。

3.6 砂漿養(yǎng)護(hù)

完成砂漿鋪設(shè)后，需要注意對(duì)其進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，一旦表面變干且不粘手，應(yīng)立即進(jìn)行噴霧養(yǎng)護(hù)，并持續(xù)7d 保持潮濕的養(yǎng)護(hù)狀態(tài)，隨后再進(jìn)行持續(xù)21d 的自然養(yǎng)護(hù)。為了進(jìn)行質(zhì)量控制，每次進(jìn)行鋪設(shè)時(shí)應(yīng)取樣一組，并進(jìn)行編號(hào)，將其放置在相同條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)[4]。在施工過(guò)程中，需要及時(shí)記錄相關(guān)信息，包括維修部位和編號(hào)、面積和幾何尺寸、損壞程度、處理厚度以及養(yǎng)護(hù)情況等[5]。這些記錄將為后續(xù)的檢查提供重要依據(jù)，確保工程的質(zhì)量和持久性。

4 施工效果分析

工程開(kāi)始于2020年1月3日，歷時(shí)50d，于2020年2月23 日完工。在施工結(jié)束后的第28d，對(duì)試塊進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度測(cè)試，共采集了10 組樣本。檢測(cè)結(jié)果如表2所示，試塊的平均抗壓強(qiáng)度為38.59MPa，均方差為0.65MPa，離差系數(shù)為0.012。這些數(shù)據(jù)反映了砂漿材料的性能和施工質(zhì)量的穩(wěn)定性。此外，自施工完成以來(lái)，導(dǎo)流排沙泄洪洞底板加固表面保持完好，未發(fā)生任何剝離或剝落，這證明所采用的修復(fù)方法和砂漿材料的質(zhì)量達(dá)到了預(yù)期效果，成功提升了底板的抗壓強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

表2 試塊抗壓強(qiáng)度測(cè)試記錄

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水庫(kù)導(dǎo)流排砂泄洪洞底板維修加固工程顯示了良好的成果和效果。通過(guò)采用氯丁膠乳砂漿進(jìn)行修復(fù)，結(jié)合合適的防水處理方法和砂漿配制，成功實(shí)現(xiàn)了底板的加固目標(biāo)。施工過(guò)程中，克服了地形條件限制，確保了材料運(yùn)輸和施工的順利進(jìn)行。而檢測(cè)結(jié)果表明，試塊平均抗壓強(qiáng)度達(dá)到了預(yù)期要求，且底板加固表面完好無(wú)損。