曾 波， 秦 小 茹， 高 濤

(四川省紫坪鋪開發(fā)有限責(zé)任公司，四川 成都 610091)

0 引 言

紫坪鋪工程地下泄洪建筑物包括1號、2號泄洪排沙洞和沖沙放空洞，其中1號、2號泄洪排沙洞互為備用。泄洪排沙洞運用水頭高(超過130 m), 流速高達(dá)45m/s，洞內(nèi)水流空化系數(shù)小(0.15～0.20)，屬于空化空蝕高度危險區(qū)，且工程地質(zhì)條件差，為國內(nèi)少見的在較差圍巖地質(zhì)條件上建設(shè)的高流速泄洪排沙隧洞；沖沙放空洞設(shè)計泄流量322 m3/s，汛限水位850 m時工作閘門孔口處流速為34 m/s。為確保泄洪建筑物混凝土襯砌在泄水中免受沖損，在邊墻過流面及底板分別敷設(shè)10 mm和15 mm厚的環(huán)氧砂漿面層予以保護，但在實際運行中，隨著泄流條件的不斷變化，仍會對泄洪設(shè)施環(huán)氧面層甚至混凝土造成不同程度的破壞。目前，關(guān)于此類破壞的修復(fù)方法多種多樣，如改性水泥修復(fù)、混凝土修復(fù)、砂漿修復(fù)、電化學(xué)修復(fù)等[1]，而對于泄洪設(shè)施通常采用新老混凝土兼容性較好的聚合物以及環(huán)氧砂漿。本文以紫坪鋪水利樞紐泄洪排沙洞和沖沙放空洞為例，闡述了在不同泄流條件下，環(huán)氧砂漿和早強型快速修補聚合物在修復(fù)過程中的使用范圍和條件。

1 泄洪建筑物檢查維修現(xiàn)狀

泄洪排沙洞每次泄流后，過流面上的環(huán)氧砂漿保護層均會遭受不同程度的沖損(圖1)，龍?zhí)ь^段受損面積約占受損總面積的57%，邊墻受損面積約占受損總面積的66%。沖沙放空洞的沖損破壞部位主要集中在無壓段和挑流段的環(huán)氧砂漿保護層(圖2)。

圖1 泄洪洞邊墻環(huán)氧砂漿保護層沖損

圖2 沖沙放空洞底板環(huán)氧砂漿保護層沖損

紫坪鋪泄流建筑物過流面的受損修復(fù)主要采用環(huán)氧砂漿，表1統(tǒng)計了泄洪排沙洞、沖沙放空洞單次泄洪沖損部位數(shù)、破壞面積以及環(huán)氧砂漿檢修工期、養(yǎng)護期等數(shù)據(jù)。鑒于泄洪建筑物每次泄洪后需盡快完成受損部位的修復(fù)，而環(huán)氧砂漿使用條件要求較高、維修保養(yǎng)時間較長，針對小面積受損部位的維修，可考慮尋找新材料和新工藝，在較短時間內(nèi)完成修復(fù)。

2 修復(fù)材料施工工藝對比分析

表1 泄洪建筑物沖損及環(huán)氧砂漿修復(fù)工期統(tǒng)計表

2.1 環(huán)氧砂漿施工工藝[2]

采用環(huán)氧砂漿修復(fù)時，首先要對混凝土基面處理，使用電動角磨機對原環(huán)氧砂漿沖損區(qū)域周邊進行切割，形成規(guī)則形狀，再用鋼絲刷和高壓風(fēng)清除表面砂粒、粉塵；基面清理干凈后，對局部潮濕的基面進行干燥處理。干燥處理采用噴燈烘干或自然風(fēng)干，然后拌制并在基面上涂刷底層環(huán)氧基液，再在其上拌制和涂抹環(huán)氧砂漿，最后對環(huán)氧砂漿壓實、找平、壓光，養(yǎng)護7 d。施工時為了確保施工環(huán)境的干燥，還要采取必要的防水措施(搭設(shè)臨時圍堰、雨篷等)。

2.2 早強型快速修補聚合物砂漿施工工藝

修整基面，去除混凝土基面污染物、薄弱層、松散顆粒，至混凝土表面外露新鮮、密實骨料方可；將拌制均勻的修補聚合物砂漿用抹刀按設(shè)計要求的厚度涂抹到已處理干凈的基面上，涂抹時盡可能同方向連續(xù)攤料，并注意銜接處壓實排氣，邊涂抹、邊壓實找平，表面提漿，待初凝后，再次收面及收邊，保證修面與周邊環(huán)氧砂漿平順連接，無錯臺；施工面養(yǎng)護期1天，養(yǎng)護期間，應(yīng)避免修復(fù)面硬物撞擊、刮擦等破壞。

2.3 對比分析

通過上述施工工藝對比，存在著以下幾個方面的差別：①快速修補聚合物可在潮濕乃至水下環(huán)境進行施工，免除環(huán)氧砂漿施工過程中基面干燥、搭設(shè)圍堰及雨棚等環(huán)節(jié)，成本低；②快速修補聚合物可快速施工，免除底層基液涂刷等復(fù)雜工序；③快速修補聚合物養(yǎng)護時間短，僅需1天，而環(huán)氧砂漿養(yǎng)護時間長達(dá)7 d。經(jīng)過綜合比選，嘗試對早強型快速修補聚合物砂漿進行試驗研究。

3 早強型快速修補聚合物砂漿抗壓強度及粘接強度試驗

選擇1號泄洪排沙洞進行早強型快速修補聚合物砂漿拉拔試驗，試驗位置為0+087 m右邊墻(距底板高度1 m，0.23 MPa)、0+335 m左邊墻(距底板高度1 m，0.15 MPa)、0+145 m底板(3.93 MPa)三個位置(如圖3所示)。其中樁號0+145 m水平底板積水區(qū)域，抗拉強度超過C50混凝土本體抗拉強度。

委托中國水電十一局有限公司中心試驗室對早強型快速修補聚合物砂漿進行了抗壓強度和粘接強度的試驗，試驗數(shù)據(jù)如表2。

圖3 1號泄洪洞現(xiàn)場拉拔試驗

參照《無機防水堵漏材料》(GB 23440-2009)等相關(guān)規(guī)范[4]，其凝結(jié)時間、抗拉強度、粘結(jié)強度均能滿足要求，其初凝和終凝時間均短于NE-Ⅱ型環(huán)氧砂漿測試值，特別指出的是粘結(jié)強度(7 d)測試值1.58 MPa，與C50 混凝土設(shè)計抗拉強度(1.89 MPa)接近，基本能夠滿足小面積環(huán)氧砂漿面層修補需要。

表2 早強型快速修補聚合物砂漿試塊抗壓強度及粘接強度檢測表[3]

4 早強型快速修補聚合物砂漿在修復(fù)工作中的應(yīng)用

將早強型快速修補聚合物砂漿應(yīng)用到1號、2號泄洪排沙洞和沖沙放空洞邊墻較高位置和底板積水較多的受損部位的情況詳見表3。表中統(tǒng)計了部分使用位置的效果反饋。

表3 早強型快速修補聚合物砂漿現(xiàn)場使用情況歷史統(tǒng)計表

通過對現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)分析，當(dāng)破損位置較高且面積小于0.25 m2時，采用早強型快速修補聚合物砂漿修補效果較好，其施工平臺可采用方便實用的拼裝式活動腳手架，而不用在隧洞內(nèi)搭設(shè)費事費力的扣件式鋼管腳手架。特別是在導(dǎo)泄結(jié)合段(平洞段)使用時，效果較好，對于積水區(qū)域內(nèi)的修復(fù)，以及在邊墻大于4 m高處修復(fù)施工時，可縮短施工時間、降低施工成本。

5 結(jié) 語

紫坪鋪工程1號、2號泄洪排沙洞互為備用，成洞條件差，運用水頭高，使用十分頻繁，每次過流后需對破壞部位進行修復(fù)。為縮短修復(fù)時間、提高泄洪調(diào)度靈活性，對泄流建筑物修復(fù)材料的要求較高。

試驗證明，在泄洪排沙洞水平段底板積水區(qū)域，采用早強型快速修補聚合物砂漿對小面積沖損的環(huán)氧面層進行修復(fù)，修復(fù)部位的拉拔試驗值大于C50混凝土本體設(shè)計抗拉強度，累計過流20 d后，修復(fù)面仍可保持不被沖損，修復(fù)效果較好，且施工方便，養(yǎng)護期較環(huán)氧砂漿短；洞內(nèi)高于4 m的邊墻部位采用該材料施工，可用拼裝式活動腳手架代替扣件式鋼管腳手架，降低施工難度，縮短施工時間，施工優(yōu)勢明顯。

現(xiàn)場試驗中，由于修復(fù)后過水時間較短，修復(fù)效果仍待繼續(xù)觀察。為確保隧洞運行安全，采用早強型快速修補聚合物砂漿替代環(huán)氧砂漿進行局部面層修復(fù)，以單次單點維修面積不超過0.25 m2，修復(fù)部位以底板積水，及4 m以下邊墻過流面為宜。