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        電站廠房尾水閘墩凍融破壞及處理

        2016-08-15 00:44:48江燁山嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司黑龍江齊齊哈爾161005
        東北水利水電 2016年2期
        關(guān)鍵詞:修復(fù)

        劉 亮,劉 勇,張 龍,江燁山(嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司,黑龍江 齊齊哈爾 161005)

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        電站廠房尾水閘墩凍融破壞及處理

        劉亮,劉勇,張龍,江燁山
        (嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司,黑龍江 齊齊哈爾 161005)

        [摘 要]文章對河床式電站廠房尾水閘墩凍融破壞問題產(chǎn)生原因進(jìn)行分析,并介紹了其處理方法。修復(fù)處理施工設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)符合國家或行業(yè)相關(guān)法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn),施工總工期為3個月。工程完工后,有效的解決了電站廠房尾水閘墩及兩側(cè)擋墻存在的安全隱患。

        [關(guān)鍵詞]凍融破壞;發(fā)電廠房;修復(fù)

        1 工程概況

        工程河床式電站廠房位于內(nèi)蒙古自治區(qū)與黑龍江省交界的嫩江干流中游,工程規(guī)模屬大(Ⅰ)型,建筑為1級建筑物。由進(jìn)水渠、擋水壩段、主廠房、尾水副廠房及中控樓、尾水閘墩、尾水渠、左右翼墻等建筑物組成。

        2 存在問題

        2010年,公司技術(shù)人員巡視檢查時發(fā)現(xiàn):“處于水位變化區(qū)的廠房尾水閘墩表面混凝土發(fā)生了剝蝕脫落現(xiàn)象”;10月13日,公司組織人員乘船下到廠房尾水閘墩處,通過手摸、量測、硬物敲打和拍照錄像等手段對閘墩表面破壞情況進(jìn)行細(xì)致查看,并將查看情況進(jìn)行整理匯總。

        2012年,公司委托黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院對該工程進(jìn)行勘察設(shè)計工作。經(jīng)細(xì)致檢查認(rèn)定,廠房尾水閘墩凍融破壞主要產(chǎn)生在4號機尾水閘墩左邊墩至1號機右邊墩,高程在181.06(歷年冬季最低尾水位)~184.40 m(歷年冬季最高尾水位),樁號0+39.40~0+47.50的整個區(qū)域,其中2號機段和4號機段凍融剝蝕深度和剝蝕面積相對較大,最深凍融剝蝕深度約10 cm,鋼筋裸露可見嚴(yán)重銹蝕。在尾水右擋墻、閘門槽內(nèi)和閘墩之間里側(cè)墻體也存在一定的破壞,有些部位表層混凝土、尚未脫落,但表層混凝土已脫離主體混凝土。整體平均凍融剝蝕深度約3 cm,總凍融破壞面積約586 m2。

        3 破壞原因分析

        常年處于飽和水狀態(tài)下的混凝土在其凍融過程中,遭受的破壞應(yīng)力主要由兩部分組成。

        1)當(dāng)混凝土中的毛細(xì)孔水在其負(fù)溫下發(fā)生物態(tài)變化,由水轉(zhuǎn)變成冰,體積膨脹9%,因受毛細(xì)孔壁約束形成膨脹壓力,從而在孔周圍的微觀結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生拉應(yīng)力。

        2)當(dāng)毛細(xì)孔水結(jié)成冰時,由膠凝孔中過冷水在混凝土微觀結(jié)構(gòu)中的遷移和重新分布引起的滲透壓力。由于表面張力的作用,混凝土毛細(xì)孔中水的冰點隨著孔徑的減少而降低。膠凝孔水形成冰核的溫度在-78℃以下,因而由于冰與過冷水的飽和蒸氣壓差和過冷水之間的鹽分濃度差,引起水分遷移而形成滲透壓力。

        當(dāng)混凝土受凍時,這兩種壓力會損傷混凝土內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu),只有當(dāng)經(jīng)過反復(fù)多次的凍融循環(huán)以后,操作逐步積累不斷擴大,發(fā)展成互相凍融的裂縫,使混凝土的強度逐步降低,最后甚至完全喪失。從實際中不難看出,處在干燥條件的混凝土顯然不存在凍融破壞問題,所以飽和水狀態(tài)下是混凝土發(fā)生凍融破壞的必要條件之一,另一必要條件是外界氣溫正負(fù)變化,使混凝土孔隙的水反復(fù)發(fā)生凍融循環(huán),這兩個必要條件,決定了混凝土凍融破壞是從混凝土表面開始的層層剝蝕破壞。

        該工程河床式電站廠房尾水閘墩混凝土常年處于飽和狀態(tài)。且當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c是每年有5個月溫度在0℃以下,在這樣的氣候條件下每天又多次反復(fù)發(fā)生凍融過程,致使混凝土層層剝蝕脫落,形成現(xiàn)在的局面。

        4 修復(fù)處理

        1)圍堰填筑。以安全,方便施工,保證工程質(zhì)量,注重環(huán)境保護(hù)效益為原則。工程選在汛末開始施工,圍堰填筑采取一次攔斷河床方式單向進(jìn)占方法,施工期間電站停運。

        2)基坑降水。采用多臺大功率水泵不間斷排水,將水位降至178.00 m高程,施工期間用水泵控制圍堰滲水,保持施工平臺在178.00 m高程作業(yè)。

        3)腳手架搭建。腳手架搭建采取階梯式搭設(shè)法。閘墩上設(shè)置錨筋固定腳手架,錨筋自上而下由密到疏排列。每個工作面下均設(shè)置安全網(wǎng),安全網(wǎng)距工作面高差不超過3 m,腳手架外側(cè)平行于閘墩方向設(shè)置安全簾。

        4)混泥土鑿毛處理。鑿毛采用風(fēng)鎬和電鎬結(jié)合方式進(jìn)行,鑿除表面起鼓、松動以及產(chǎn)生凍融破壞的混凝土,直至露出堅實、牢固的混凝土為止,輕微破損的混凝土采取噴砂處理。工序主要是考慮拆除破損混凝土防止產(chǎn)生夾心的現(xiàn)象和界面粘接不牢。

        5)鋼筋除銹。由于部分破損部位深度較大,已漏出鋼筋并且鋼筋已經(jīng)銹蝕。故采用鋼絲刷清除鋼筋表面銹蝕物,涂刷除銹劑并清洗2~3遍,直至鋼筋露出本色,銹蝕體全部溶掉,保證原銹蝕鋼筋不在發(fā)生膨脹銹蝕,不會對新材料產(chǎn)生破壞。

        6)錨栓安裝。錨栓安裝采用風(fēng)鎬垂直于閘墩表面鉆孔,孔深0.8 m,梅花型布置,間距1.5 m,排距1.5 m,清洗孔內(nèi)浮渣,插入φ25螺紋筋,使用環(huán)氧樹脂砂漿對錨栓孔進(jìn)行封堵。

        7)預(yù)縮砂漿填筑。對鑿毛后的表面填筑預(yù)縮砂漿,預(yù)縮砂漿采用PO42.5普通硅酸鹽水泥,砂料細(xì)度模數(shù)為1.8~2.0,水灰比為0.3~0.34,灰砂比為1∶2~1∶2.5;將攪拌好的砂漿歸堆放置30~90 min后,使其預(yù)先收縮后,即能使用;每次填筑預(yù)縮砂漿4~5 cm,搗實后2~3 cm,分兩層填筑預(yù)縮砂漿,分層用木錘搗實,兩層之間用鋼絲刷或竹刷刷毛,以加強層間結(jié)合,最后一層用鐵抹反復(fù)壓實抹光,并與原混凝土接頭平順密實,最終填筑厚度4.0 cm。由于填筑時,氣溫在0~10℃之間,不利于砂漿強度生長,為了保證工程質(zhì)量、加快施工進(jìn)度,在砂漿拌合過程中加入適量抗凍早強劑,使預(yù)縮砂漿的凝固時間縮短至1 d內(nèi)。

        8)鋼板安裝。鋼板采用Q345C級鋼,鋼板厚度為10 mm,鋼板拼裝完成后進(jìn)行焊接,結(jié)構(gòu)縫處免焊。鋼板與錨栓間進(jìn)行全孔焊接,保證鋼板與錨栓之間的可靠連接。

        9)接觸灌漿。對鋼板及預(yù)縮砂漿表面縫隙處進(jìn)行接觸灌漿處理,灌漿采用MG-391地礦注漿加固材料。

        10)聚脲噴涂。噴涂聚脲前對基面進(jìn)行噴砂處理,涂刷聚氨酯底涂,24 h內(nèi)進(jìn)行聚脲噴涂,噴涂厚度為4 mm,鋼板安裝上下邊界進(jìn)行封邊處理。

        11)圍堰拆除。修復(fù)工程全部完成后,按計劃拆除腳手架、清理現(xiàn)場、外運渣料,最后拆除擋水圍堰,恢復(fù)電站運行。

        5 結(jié)語

        該工程河床式電站廠房尾水閘墩凍融破壞修復(fù)處理,施工設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)符合國家或行業(yè)相關(guān)法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn),施工總工期為3個月。工程完工后,有效的解決了電站廠房尾水閘墩及兩側(cè)擋墻存在的安全隱患,為電站更好的完成防洪、發(fā)電及灌溉等重要任務(wù)提供了保證。

        [中圖分類號]TV698.2+6

        [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]B

        [文章編號]1002-0624(2016)02-0060-01

        [收稿日期]#2015-11-05

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