陳全寶,張 鵬,王化鑫
(1.中水東北勘測設計研究有限責任公司,吉林 長春 130021;2.松遼水利委員會水文局黑河上游水文資源中心,黑龍江 黑河 164300)
鏡泊湖水電站位于黑龍江省寧安市境內,在牡丹江市西南約100 km的牡丹江上游。工程樞紐包括堤壩、引水隧洞、調壓井、壓力鋼管、廠房等建筑物。堤壩由混凝土重力式擋水壩、泄水閘、混凝土溢流壩、混凝土蓋板土石混合溢流壩組成,全長2 753.00 m。其中,混凝土溢流壩長1 532.30 m,堰頂高程為353.50 m,采用C25W4F300二級配混凝土。混凝土溢流壩剖面圖如圖1所示。
鏡泊湖水庫總庫容18.237億m3,為大(1)型水庫,泄洪建筑物級別為1級,設計洪水標準為100年一遇,校核為1 000年一遇,泄洪量較大。水庫下游為牡丹江市,溢洪道安全運行對下游人民和財產(chǎn)安全至關重要。
根據(jù)溢流壩現(xiàn)場檢查情況,混凝土溢流堰面在受凍融、風化、磨損等作用下破壞較為嚴重,存在混凝土表面酥化、脫落、內部骨料出露,表面鋼筋網(wǎng)出露,混凝土開裂破損等現(xiàn)象,嚴重影響混凝土過流表面平整度。泄洪水流經(jīng)過粗糙、酥化的混凝土表面將出現(xiàn)局部繞流和分離,使壓力降低造成空蝕破壞,而隨泄洪過程的不斷持續(xù),破壞程度逐漸加劇,最終造成嚴重后果。因此,為消除安全隱患,確保大壩安全運行,采取必要的工程措施,對溢流堰面混凝土進行修復是十分必要的。
混凝土溢流堰面修復流程:現(xiàn)場破損情況調查→劃分修復分區(qū)→制定修復方案→修復實施。
根據(jù)溢流壩溢流堰表面混凝土現(xiàn)場實際破損情況,鑿除表面破損混凝土至新鮮致密層后,根據(jù)壩面破損深度將破損表面分成三類修復區(qū)域。
第一類修復區(qū)域:表面存在麻面、局部不平整的區(qū)域,以及打磨處理后深度在5 mm以內的區(qū)域。
第二類修復區(qū)域:破損深度小于5.0 cm的區(qū)域,或破損深度雖大于5.0 cm但破損修復范圍小于0.1 m2的區(qū)域。
第三類修復區(qū)域:破損深度大于5.0 cm的區(qū)域且破損修復范圍大于0.1 m2的區(qū)域。
1)對修復區(qū)域內混凝土表面進行打磨,并將基面清洗干凈[1]。
2)待基面干燥后涂刷環(huán)氧砂漿底涂料[1]。
3)涂抹環(huán)氧砂漿修復材料[1]。
1)鑿除溢流壩破損的基層混凝土,直至出露新鮮堅硬的混凝土面,鑿除面的周邊應垂直,鑿除深度應至少大于3.0 cm,將基面清洗干凈。
2)待基面干燥后涂刷聚合物水泥砂漿界面劑。
3)分層涂抹聚合物水泥砂漿,一次涂抹厚度為1.5 cm左右,聚合物水泥砂漿厚度宜小于3.0 cm,保證修補面平順即可。
1)應鑿除溢流壩破損的基層混凝土,直至出露新鮮堅硬的混凝土面,鑿除面的周邊應垂直,鑿除厚度宜均勻,鑿除深度應至少15.0 cm,并將基面清洗干凈。
2)外露的鋼筋應打磨除銹,并修復破損鋼筋網(wǎng)。
3)在鑿除部位布置?20錨筋,入混凝土0.50 m,總長約0.75 m,間排距1.00 m,梅花形布置,采用先注漿后插筋的方式施工,錨筋與鋼筋網(wǎng)焊接連接。
4)待基面干燥后涂刷混凝土界面劑。
5)澆筑C30F300二級配聚合物混凝土。
1)鑿除表面凍融剝蝕破壞的混凝土,鑿除前要劃出鑿除混凝土的范圍,鑿除范圍邊線宜為凸多邊形,邊線夾角不小于90°[2]。鑿除深度應均勻,局部凍融剝蝕嚴重部位鑿除深度應加深,避免出現(xiàn)薄層斷面,周邊應垂直表面切除。
2)小于0.5 cm破損深度部位,采用打磨處理。
3)為保護混凝土整體結構,大于1.0 cm采用風鎬人工鑿除。
結構縫橡膠止水距堰面0.30 m,在混凝土鑿除過程中,施工方須考慮采取合適的鑿除方式,對結構縫兩側50.0 cm范圍內混凝土進行保護性鑿除,嚴禁因鑿除表面破損混凝土而將結構縫止水處混凝土折斷,影響原有止水效果。
溢流堰面鋼筋保護層厚10.0 cm,工程修復方案利用原有壩面鋼筋網(wǎng),不對原有鋼筋網(wǎng)進行破壞。對于鑿除深度大于10.0 cm的修復區(qū)域,要對鑿除混凝土出露的原有鋼筋網(wǎng)進行必要保護,除非有必要,否則不對鋼筋網(wǎng)進行拆除。
堰面修復前,應對表面鋼筋網(wǎng)進行除塵、除銹,對變形的部位進行調整修復,對于需要拆除的部位重新綁扎。
工程位于嚴寒地區(qū),為保證修復質量,所選修復材料應具有嚴寒地區(qū)混凝土修復已實施的成功案例;適用于水工混凝土工程修復設計,材料應具有良好的抗凍性、抗?jié)B性及抗沖磨性;與基層混凝土之間的黏結強度應大于2.0 MPa[2];各項性能指標應符合設計及現(xiàn)行規(guī)范要求。
通過采取溢流堰面修復措施,使修復后的鏡泊湖水電站混凝土溢流壩壩體溢流堰面光滑平順,提高了壩體運行的安全穩(wěn)定性。截至目前,溢流壩運行情況良好,未在修復后的溢流堰面上發(fā)現(xiàn)修復缺陷。該工程修復方案可作為嚴寒地區(qū)溢流堰面修復的實施案例,為其他同類工程提供設計參考。