王春雷 石迎春 劉影

遼寧省湯河供水有限責(zé)任公司，遼寧 遼陽(yáng) 111000

輸水洞缺陷處理

王春雷 石迎春 劉影

遼寧省湯河供水有限責(zé)任公司，遼寧 遼陽(yáng) 111000

湯河輸水洞出口閘后底板砼部分被沖掉，急需修補(bǔ)。筆者通過(guò)幾個(gè)方案中修補(bǔ)材料的對(duì)比，選擇硅灰砂漿。介紹了施工方法及如何進(jìn)行效果檢查。

一、工程概況

湯河水庫(kù)位于太子河支流湯河上，最大庫(kù)容7.23億立方米。是一座以防洪灌溉為主、提供工業(yè)用水、兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚、具有綜合性工程效益的大型水庫(kù)。輸水洞全長(zhǎng)221.1米，采用圓形有壓洞，洞徑45米。1958年開工鑿?fù)?，后因?cái)力、物力不足，工程下馬告停。后經(jīng)統(tǒng)計(jì)，共沖出石碴0.1萬(wàn)立方米。洞體產(chǎn)生較重沖刷，并導(dǎo)致出口閘后底板砼沖蝕嚴(yán)重。1973年初，對(duì)輸水洞進(jìn)行了全面砼護(hù)砌處理。進(jìn)行工程檢查時(shí)則發(fā)現(xiàn)出口閘后底板砼又有70%面層被沖掉。普遍骨料裸露，局部露筋，以后逐年加劇。后期檢查，該段底板砼面層已全部被沖掉。較大沖坑3處，最大坑深15厘米，普遍5～7厘米。單坑最大面積4.2平方米，總面積為9.0平方米左右，急需進(jìn)行修補(bǔ)處理。

二、方案選擇

出口閘門尺寸為32米乘以4.5米，最大泄時(shí)282立方米每秒，底板承受最大流速約為19.6米每秒，并有泥沙跟隨。為此要求采用的修補(bǔ)材料應(yīng)具有抗沖耐磨能力。

湯河水庫(kù)每年供給工業(yè)用水0.7～1.0億立方米。其中弓長(zhǎng)嶺選礦廠每年約0.2億立方米，日供水量約為5.0萬(wàn)噸。取水口在輸水道下游，受控于輸水洞閘門，若停供水一小時(shí)，則影響該廠產(chǎn)值幾十萬(wàn)元。因此，還要求修補(bǔ)材料具有速凝、早強(qiáng)，施工方便特點(diǎn)，盡量縮短供水時(shí)間。

環(huán)氧砂漿是常用的修補(bǔ)材料，它具有抗沖耐磨特點(diǎn)。但是，它具有憎水性，不宜在潮濕工作面施工。用高標(biāo)號(hào)砼進(jìn)行處理，全國(guó)有許多成功的實(shí)例。但都需要鑿除相當(dāng)一部分老砼，并且，維護(hù)期又太長(zhǎng)；增設(shè)鋼襯，雖說(shuō)比較快當(dāng)，但造價(jià)太高；經(jīng)多方案比較，硅灰砂漿因其具有抗沖、耐磨、速凝、早強(qiáng)，施工方便特點(diǎn)而被選中。

所謂硅灰砂漿，是由水泥、硅灰、河砂、減水劑和水按一定配方拌和而成。據(jù)資料介紹，硅灰也稱硅微粉或冷凝硅粉，是硅鐵和硅金屬生產(chǎn)中的工業(yè)塵埃。由于回收技術(shù)復(fù)雜，且投資較大，目前我國(guó)僅上海鐵合金廠和唐山合金廠能夠進(jìn)行回收。

硅灰是平均直徑為0.1微米的球形微粒，約是普通水泥顆粒的百分之一。它具有極大的比表面積，每公斤約20平方米，為水泥的50～60倍。主要化學(xué)成分是活性很高的無(wú)定形sio2。硅灰的微粒填充作用和火山灰作用顯著改善了水泥砂漿的力學(xué)性能。對(duì)提高砂漿的密實(shí)性、抗凍性、抗硫酸鹽腐蝕、抗堿骨料及抗沖磨能力有著十分突出的作用，是較為理想的高效無(wú)機(jī)摻和料。

硅灰砂漿的研究和應(yīng)用，是南科院材料的研究課題。1986年在葛洲壩進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，顯示了硅灰砂漿作為抗沖、耐磨材料的前景。事后在輸水洞的出口閘后底板修補(bǔ)處理上進(jìn)行了應(yīng)用。

三、施工方法

1、排水檢查

關(guān)閉進(jìn)口閘門，阻斷庫(kù)內(nèi)來(lái)水；打開出口閘門，使洞內(nèi)水自流泄出。待挑坎內(nèi)水流穩(wěn)定后，剩余水量約500立方米待排。

安裝4臺(tái)4時(shí)潛水泵，及時(shí)排干挑坎內(nèi)水量，打通挑坎排水孔，用掃帚和塊布等物將所剩各水趕出。

在出口閘底坎處，用黏土筑成一道寬1.5米，高能0.3米圍堰，截住洞體滲水水量。并讓一人看護(hù)，隨時(shí)用水桶向外提水。此時(shí)，閘后全部底板暴露無(wú)遺。工程技術(shù)人員攜皮尺、板尺進(jìn)行勘測(cè)并繪制草圖。破壞情況，前邊已作了交代。

2、鑿毛清理

有一臺(tái)6立方米空壓機(jī)，帶3臺(tái)風(fēng)鎬進(jìn)行鑿毛。沿沖坑周邊鑿成直坎，深度不小于5%厘米；將沖坑全部鑿毛洗凈、徹底清理，經(jīng)驗(yàn)收合格后方可處理。

3、砂漿配方

試驗(yàn)室配方為：（重量比）

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根據(jù)工地實(shí)際情況，經(jīng)調(diào)整工地配方為：（重量比）

?

其中減水劑為高效復(fù)合減水劑。主要成分是萘磺酸甲醛縮合物，密胺樹脂及古馬隆樹脂。其作用是降低水的表同張力和界面張力，分散水泥和硅灰顆粒，克服用水量增加帶來(lái)不利因素。隨著減水劑摻量增加，硅灰砂漿減水率及強(qiáng)度也增加。但超過(guò)一定值后，強(qiáng)度反而減小。南科院經(jīng)試驗(yàn)證明減水劑摻量占水泥加硅灰的1%為最佳。

4、修補(bǔ)處理

先在經(jīng)鑿毛清理的老砼面舊涂一層水泥素漿，然后將水泥、中砂、硅灰按配比混合，干拌均勻；再將減水劑和水按配比混合后加入，再一次進(jìn)行拌和。用平板振搗器反復(fù)振搗，待漿后填入處理面攤平，再用振搗器和瓦工抹子隨震、隨泛漿、隨秣平壓光。最后用塑料布平鋪其表面，防止水分快速散失、引起龜裂。

硅灰砂漿早期強(qiáng)度發(fā)展比普通水泥砂漿快，24小時(shí)能達(dá)到350公斤每平方厘米。約是普通水泥砂漿的2.5倍；其黏結(jié)強(qiáng)度比普通水泥砂漿提高30～70%；抗沖磨觸力與環(huán)氧砂漿接近，比普通水泥砂漿提高一倍。

5、養(yǎng)生維護(hù)

硅灰砂漿比較粘碉，流動(dòng)度損失大、塑性收縮大。加強(qiáng)早期養(yǎng)護(hù)是保證質(zhì)量的關(guān)鍵。養(yǎng)護(hù)辦法與普通水泥砂漿相同。由于硅灰砂漿有速凝、早強(qiáng)特點(diǎn)，我們進(jìn)行了48小時(shí)養(yǎng)護(hù)后投入運(yùn)用。

四、效果檢查

9月12日開始放水過(guò)流。放水情況如下表：

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其中10月31日進(jìn)得閘門試驗(yàn)，開度1.5米，流量76.0立方米每秒，歷時(shí)5分鐘，流速約為16米每秒。迄今，進(jìn)行多次宏觀檢查，未發(fā)現(xiàn)任何破損，說(shuō)明處理是成功的。

由于受工期的限制，這次只對(duì)3處沖洗進(jìn)行了修補(bǔ)處理?？偯娣e約9.0平方米。硅灰砂漿修補(bǔ)平均厚度約5～7厘米，局部超過(guò) 15厘米；硅灰砂漿用量近0.7立方米，硅灰用量48公斤。

五、結(jié)束語(yǔ)

硅灰砂漿具有優(yōu)異的抗沖磨性能，與老砼黏結(jié)強(qiáng)度高，并據(jù)有速凝、早強(qiáng)、抗水無(wú)毒等特點(diǎn)，是一種較好的水工修補(bǔ)材料，有廣泛的應(yīng)用前景。

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.036