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1消力池存在的問(wèn)題及原因分析

1.1消力池現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

2012年5月，電站管理部門組織人員對(duì)樞紐進(jìn)行騰庫(kù)、排水，對(duì)消力池進(jìn)行了全面檢查，發(fā)現(xiàn)水流沖蝕現(xiàn)象明顯，消力池池底和邊墻底部表面普遍沖蝕破壞，凹凸不平，根據(jù)量測(cè)，剝落深度最大達(dá)36cm，砼骨料剝落，鋼筋露出。消力池結(jié)構(gòu)為整體式鋼筋砼結(jié)構(gòu)，其中泄沖閘消力池邊墻高12.5m，結(jié)構(gòu)受力很大，一旦表面砼剝離，對(duì)鋼筋的受力狀態(tài)影響很大，從而影響閘壩的安全。及時(shí)地采用合理方案和工藝對(duì)消力池進(jìn)行維修，使維修后的砼結(jié)構(gòu)具有滿足要求的強(qiáng)度和抗沖耐磨性能是對(duì)本次維修的最主要要求。

1.2消力池沖蝕破壞的原因分析

電站樞紐在建設(shè)期為我國(guó)在軟基上建造的最高閘之一，最大達(dá)32m，過(guò)閘水流最大單寬流量80m3/s，消力池最大流速10.5m/s。其消能問(wèn)題和消能建筑物設(shè)計(jì)是樞紐設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)難題，設(shè)計(jì)方案選擇的底流消能形式經(jīng)過(guò)水工模型實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證。電站運(yùn)行將近10年來(lái)雖然沒(méi)有發(fā)生設(shè)計(jì)和校核標(biāo)準(zhǔn)的洪水，但為了保證進(jìn)水口門前清，在運(yùn)行中每年都會(huì)集中水流進(jìn)行排沙作業(yè)，加上正常的泄洪，是消力池被磨損的主要原因。另外，下游靠左岸，由于擴(kuò)散形成渦流，渦流夾雜洪水中攜帶的較大顆粒，是造成砼表面磨損的另一個(gè)原因。

2消力池維修方案

本工程中磨損位置主要為平面（消力池底板表面）、立面（邊墻下部）及局部邊角（消力坎頂部），其中平面適合大面積施工，立面及邊角適合小面積修補(bǔ)。參照類似工程經(jīng)驗(yàn)，考慮經(jīng)濟(jì)性和施工工藝成熟度，經(jīng)過(guò)多個(gè)方案的比較，確定在平面大面積修補(bǔ)中使用高強(qiáng)耐磨砼，在立面及邊角的小面積修補(bǔ)中使用環(huán)氧砂漿。電站樞紐消力池最終確定的維修方案為消力池底板表面鋪設(shè)抗沖耐磨砼，其中：溢流堰、溢流壩消力池鑿除5cm鋼筋保護(hù)層，鋪筑30cm厚抗沖耐磨砼；泄沖閘消力池鑿除10cm鋼筋保護(hù)層，鋪筑30cm厚抗沖耐磨砼；消力池側(cè)墻底部和消力坎采用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)。

3維修材料的選擇

考慮到工程的經(jīng)濟(jì)性和材料的適宜性，側(cè)墻和消力坎等部位的立面沖蝕坑修補(bǔ)采用環(huán)氧砂漿。通過(guò)比較國(guó)內(nèi)類似工程實(shí)例，本工程使用的環(huán)氧砂漿選擇在紫坪鋪泄洪洞砼表層沖坑處理、瀑布溝泄洪洞砼沖坑處理等工程中使用過(guò)的、經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)效果良好的、擁有國(guó)家專利的新型改性環(huán)氧材料NE-Ⅱ型環(huán)氧砂漿。NE-Ⅱ型環(huán)氧砂漿是以改性環(huán)氧樹(shù)脂、新型固化劑及其特種添加料等為基料制成的高強(qiáng)度、抗沖耐磨損的新型修補(bǔ)材料，其主要性能指標(biāo)。NE-Ⅱ型環(huán)氧砂漿具有以下特點(diǎn)良好的觸變性能：靜置狀態(tài)下材料因三維網(wǎng)格的存在呈不易流動(dòng)的凝膠態(tài)，即使涂抹在頂部或側(cè)面等凹槽、坑洞內(nèi)的材料也不會(huì)產(chǎn)生變形、流掛等現(xiàn)象，易于保證施工質(zhì)量；當(dāng)受到攪拌、擠壓等作用時(shí)，材料的三維結(jié)構(gòu)遭到破壞而呈良好的流動(dòng)性，易于施工。良好的自流平性：施工中產(chǎn)生的縮孔、掛痕等缺陷在其固化過(guò)程中能夠自動(dòng)彌合，易于保證施工質(zhì)量。與砼良好的匹配性：具有較低的彈性模量和線膨脹系數(shù)，具有良好的柔韌型，能夠提高固化體系的抗沖擊性能，抵御外力引起的變化，不易脆性破壞。無(wú)毒、無(wú)污染：各項(xiàng)主要毒性成份的含量均遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的合格值。施工簡(jiǎn)單、適用條件廣泛：材料無(wú)需加熱、不粘附施工器具，能夠在干燥面、潮濕面及低溫環(huán)境等各種條件下施工。力學(xué)性能優(yōu)良：自身力學(xué)性能良好，與砼粘結(jié)牢固，不易在粘結(jié)面開(kāi)裂。

4施工工藝

4.1抗沖耐磨砼施工

基礎(chǔ)砼處理將消力池底板表面砼鋼筋保護(hù)層全部鑿除，表面鑿毛并沖洗干凈砼基面。鑿除保護(hù)層時(shí)應(yīng)注意保護(hù)鋼筋網(wǎng)，如發(fā)現(xiàn)鑿砼時(shí)損壞或原沖刷損壞，應(yīng)修復(fù)，并對(duì)銹蝕鋼筋除銹。溢流堰、溢流壩消力池鑿除5cm砼保護(hù)層，泄沖閘消力池鑿除10cm砼保護(hù)層，如沖坑深度大于保護(hù)層厚度，需將沖坑表面鑿毛，沖洗干凈。為了使后鋪抗沖耐磨砼與原消力池砼結(jié)合緊密，在消力池中布置插筋。插筋焊接于消力池鋼筋網(wǎng)上，向上伸出0.2m，插筋間距1×1m，梅花狀布置。在破壞較嚴(yán)重的位置插筋加密布置，插筋間距0.5m×0.5m。5.1.2C40抗沖耐磨砼鋪筑在溢流堰、溢流壩、泄沖閘消力池底板表面鋪筑30cm厚抗凍F200、抗?jié)BW6的C40抗沖耐磨砼。抗沖耐磨砼鋪筑嚴(yán)格按照砼施工規(guī)范進(jìn)行施工，重鋪抗沖耐磨砼分塊按原消力池底板分縫設(shè)計(jì)，分縫寬度2cm，縫中夾閉孔泡沫板?？箾_耐磨砼鋪筑大樣。

4.2環(huán)氧砂漿施工

本工程中，環(huán)氧砂漿主要用于修補(bǔ)消力池側(cè)墻和消力坎立面沖坑。側(cè)墻和消力坎的沖坑處理側(cè)墻砼破壞主要表現(xiàn)為消力池底板與左、右邊墻結(jié)合部位砼，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢查，其剝蝕程度不一，需要進(jìn)行立面處理。下游消力坎受水流沖刷，表面砼骨料及水泥漿剝離、脫落，局部位置有鋼筋露出。對(duì)邊墻和消力坎的沖蝕坑處理，首先用電動(dòng)切割機(jī)將修補(bǔ)區(qū)域邊界切割規(guī)整，再用風(fēng)鎬或手釬將砼基面松動(dòng)部分鑿除，深度不足1cm的區(qū)域鑿至1cm深，修補(bǔ)區(qū)邊緣深度應(yīng)大于中間深度，形成邊緣齒槽。對(duì)于深度小于5cm的沖坑，表面清理干凈后，直接采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行回填修補(bǔ)。深度大于5cm的沖坑安裝間距30cm×30cm、孔深50cm，頂端距表面3cm的準(zhǔn)16mm環(huán)氧樹(shù)脂錨桿，如有鋼筋出露的位置，恢復(fù)原鋼筋網(wǎng)，再進(jìn)行環(huán)氧砂漿修補(bǔ)。

5結(jié)語(yǔ)

該維修工程已于2013年7月完工。在本次處理方案設(shè)計(jì)有以下設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)：設(shè)計(jì)采用了抗沖耐磨砼結(jié)合環(huán)氧材料修補(bǔ)方案，其優(yōu)點(diǎn)是投資適度，既考慮了大面積砼的補(bǔ)強(qiáng)要求，又保證了局部砼修復(fù)、保護(hù)要求。局部位置砼修補(bǔ)應(yīng)該選用與砼有良好連接性與相容性的材料，本次選用了適用于磨損環(huán)境的改性環(huán)氧材料，NE-Ⅱ型環(huán)氧砂漿。該材料具有與砼良好的適配性，良好的抗沖磨性能，在眾多工程中得到成功應(yīng)用。在新老砼之間有結(jié)合要求時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)其結(jié)合面的連接設(shè)計(jì)，并且砼標(biāo)號(hào)不宜相差過(guò)大，以避免由于干縮性不同導(dǎo)致的新老砼脫離。

作者：馮嘯單位：甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院