浅说电站枢纽消力池维修的方法

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1消力池存在的问题及原因分析

1.1消力池现状及存在的问题

2012年5月，电站管理部门组织人员对枢纽进行腾库、排水，对消力池进行了全面检查，发现水流冲蚀现象明显，消力池池底和边墙底部表面普遍冲蚀破坏，凹凸不平，根据量测，剥落深度最大达36cm，砼骨料剥落，钢筋露出。消力池结构为整体式钢筋砼结构，其中泄冲闸消力池边墙高12.5m，结构受力很大，一旦表面砼剥离，对钢筋的受力状态影响很大，从而影响闸坝的安全。及时地采用合理方案和工艺对消力池进行维修，使维修后的砼结构具有满足要求的强度和抗冲耐磨性能是对本次维修的最主要要求。

1.2消力池冲蚀破坏的原因分析

电站枢纽在建设期为我国在软基上建造的最高闸之一，最大达32m，过闸水流最大单宽流量80m3/s，消力池最大流速10.5m/s。其消能问题和消能建筑物设计是枢纽设计的重点和关键技术难题，设计方案选择的底流消能形式经过水工模型实验的验证。电站运行将近10年来虽然没有发生设计和校核标准的洪水，但为了保证进水口门前清，在运行中每年都会集中水流进行排沙作业，加上正常的泄洪，是消力池被磨损的主要原因。另外，下游靠左岸，由于扩散形成涡流，涡流夹杂洪水中携带的较大颗粒，是造成砼表面磨损的另一个原因。

2消力池维修方案

本工程中磨损位置主要为平面（消力池底板表面）、立面（边墙下部）及局部边角（消力坎顶部），其中平面适合大面积施工，立面及边角适合小面积修补。参照类似工程经验，考虑经济性和施工工艺成熟度，经过多个方案的比较，确定在平面大面积修补中使用高强耐磨砼，在立面及边角的小面积修补中使用环氧砂浆。电站枢纽消力池最终确定的维修方案为消力池底板表面铺设抗冲耐磨砼，其中：溢流堰、溢流坝消力池凿除5cm钢筋保护层，铺筑30cm厚抗冲耐磨砼；泄冲闸消力池凿除10cm钢筋保护层，铺筑30cm厚抗冲耐磨砼；消力池侧墙底部和消力坎采用环氧砂浆修补。

3维修材料的选择

考虑到工程的经济性和材料的适宜性，侧墙和消力坎等部位的立面冲蚀坑修补采用环氧砂浆。通过比较国内类似工程实例，本工程使用的环氧砂浆选择在紫坪铺泄洪洞砼表层冲坑处理、瀑布沟泄洪洞砼冲坑处理等工程中使用过的、经过实践检验效果良好的、拥有国家专利的新型改性环氧材料NE-Ⅱ型环氧砂浆。NE-Ⅱ型环氧砂浆是以改性环氧树脂、新型固化剂及其特种添加料等为基料制成的高强度、抗冲耐磨损的新型修补材料，其主要性能指标。NE-Ⅱ型环氧砂浆具有以下特点良好的触变性能：静置状态下材料因三维网格的存在呈不易流动的凝胶态，即使涂抹在顶部或侧面等凹槽、坑洞内的材料也不会产生变形、流挂等现象，易于保证施工质量；当受到搅拌、挤压等作用时，材料的三维结构遭到破坏而呈良好的流动性，易于施工。良好的自流平性：施工中产生的缩孔、挂痕等缺陷在其固化过程中能够自动弥合，易于保证施工质量。与砼良好的匹配性：具有较低的弹性模量和线膨胀系数，具有良好的柔韧型，能够提高固化体系的抗冲击性能，抵御外力引起的变化，不易脆性破坏。无毒、无污染：各项主要毒性成份的含量均远低于国家标准规定的合格值。施工简单、适用条件广泛：材料无需加热、不粘附施工器具，能够在干燥面、潮湿面及低温环境等各种条件下施工。力学性能优良：自身力学性能良好，与砼粘结牢固，不易在粘结面开裂。

4施工工艺

4.1抗冲耐磨砼施工

基础砼处理将消力池底板表面砼钢筋保护层全部凿除，表面凿毛并冲洗干净砼基面。凿除保护层时应注意保护钢筋网，如发现凿砼时损坏或原冲刷损坏，应修复，并对锈蚀钢筋除锈。溢流堰、溢流坝消力池凿除5cm砼保护层，泄冲闸消力池凿除10cm砼保护层，如冲坑深度大于保护层厚度，需将冲坑表面凿毛，冲洗干净。为了使后铺抗冲耐磨砼与原消力池砼结合紧密，在消力池中布置插筋。插筋焊接于消力池钢筋网上，向上伸出0.2m，插筋间距1×1m，梅花状布置。在破坏较严重的位置插筋加密布置，插筋间距0.5m×0.5m。5.1.2C40抗冲耐磨砼铺筑在溢流堰、溢流坝、泄冲闸消力池底板表面铺筑30cm厚抗冻F200、抗渗W6的C40抗冲耐磨砼。抗冲耐磨砼铺筑严格按照砼施工规范进行施工，重铺抗冲耐磨砼分块按原消力池底板分缝设计，分缝宽度2cm，缝中夹闭孔泡沫板。抗冲耐磨砼铺筑大样。

4.2环氧砂浆施工

本工程中，环氧砂浆主要用于修补消力池侧墙和消力坎立面冲坑。侧墙和消力坎的冲坑处理侧墙砼破坏主要表现为消力池底板与左、右边墙结合部位砼，根据现场检查，其剥蚀程度不一，需要进行立面处理。下游消力坎受水流冲刷，表面砼骨料及水泥浆剥离、脱落，局部位置有钢筋露出。对边墙和消力坎的冲蚀坑处理，首先用电动切割机将修补区域边界切割规整，再用风镐或手钎将砼基面松动部分凿除，深度不足1cm的区域凿至1cm深，修补区边缘深度应大于中间深度，形成边缘齿槽。对于深度小于5cm的冲坑，表面清理干净后，直接采用环氧砂浆进行回填修补。深度大于5cm的冲坑安装间距30cm×30cm、孔深50cm，顶端距表面3cm的准16mm环氧树脂锚杆，如有钢筋出露的位置，恢复原钢筋网，再进行环氧砂浆修补。

5结语

该维修工程已于2013年7月完工。在本次处理方案设计有以下设计经验：设计采用了抗冲耐磨砼结合环氧材料修补方案，其优点是投资适度，既考虑了大面积砼的补强要求，又保证了局部砼修复、保护要求。局部位置砼修补应该选用与砼有良好连接性与相容性的材料，本次选用了适用于磨损环境的改性环氧材料，NE-Ⅱ型环氧砂浆。该材料具有与砼良好的适配性，良好的抗冲磨性能，在众多工程中得到成功应用。在新老砼之间有结合要求时，应加强其结合面的连接设计，并且砼标号不宜相差过大，以避免由于干缩性不同导致的新老砼脱离。

作者：冯啸单位：甘肃省水利水电勘测设计研究院