浅谈公伯峡右岸旋流泄洪洞高速水流冲刷后的修补工艺

来源：中国鸣网位置：水力论文时间：2013-03-05 09:25
　　摘 要：公伯峡右岸旋流泄洪洞工程在过水实验受到高速水流冲刷破坏后，修补采用的型环氧砂浆材料及其工艺的成功应用，将对于水工建筑物混凝土过流面的抗冲磨损、抗气蚀与抗冻融保护，以及破坏后的修复在国内其它类似工程施工积累了较为宝贵的经验。
　　关键词：旋流泄洪洞,高速水流冲刷,修补
　　一、概述
　　公伯峡右岸旋流泄洪洞工程位于公伯峡水利枢纽右岸，由导流洞改建而成。该工程包含右岸旋流泄洪洞工程、导流洞下闸蓄水及导流洞封堵工程三部分组成。泄洪洞由开敞式进水口、交通桥、竖井、起旋器、水平旋流消能洞段、通气孔、水垫塘消能段、退水洞及其扩散段和其出口挑流鼻坎等部位组成。
　　公伯峡水电站右岸水平旋流式泄洪洞是我国建成的第一个大规模的水平旋流洞。泄洪洞总水头110m，校核洪水位和设计洪水位工况下的泄流量分别为1090m3/s和1060m3/s，泄洪功率较高，技术难度大。工程于2003年4月22日开工，于2006年5月13日完工。完工后经过专家验收，于2006年8月12日～8月18日进行了3次过流试验，试验时库水位在2003.4-2004.0m，对应下泄流量1100-1130m3/s，库水位接近于设计洪水位。
　　在试验结束后，设计、监理、业主及施工单位联合对旋流泄洪洞过流后的砼面进行了仔细认真的检查。检查完成后，由施工单位完成冲刷、破坏素描图，经监理复核后，上报至业主及设计。检查发现，过水试验后，过流面多处发生不同程度的冲刷破坏，破坏区域均为先前缺陷处理部位(共计38处)。缺陷具体情况详见《右岸旋流泄洪洞第三次过水试验后缺陷普查平面展开示意图》。
　　2006年11月设计提出用NE-II型环氧砂浆处理方案，2007年5月施工单位上报施工方案后组织施工。
　　二、材料性能
　　2.1材料主要性能指标
　　材料主要性能指标见表1
　　2.2材料施工配比
　　NE-II型环氧砂浆由中国水利水电第十一工程局建筑材料厂生产，材料配比如下：
　　NE-II型环氧砂浆施工配比(质量比)
　　A组份：B组份=12.4：1
　　NE-II型环氧砂浆基液施工配比(质量比)
　　A组份：B组份=2.2：1
　　2.3材料主要特征
　　1、通过改进生产工艺、调整原材料等对E44环氧树脂进行改性、改性后环氧树脂的粘度大大降低，常温下呈流动性良好的液态，不需要加热即可使用：另外，施工时其它各组分材料及施工器具均不需要加热，常温下易于施工操作。
　　2、为解决传统环氧砂浆粘性大、粘黏工器具严重的弊端，掺加入一种高效内脱粘剂在环氧砂浆中，它能够有效降低环氧砂浆的黏性，使之不粘施工器具，类似于水泥砂浆施工方便，施工面平整、光洁，易于保证施工质量。
　　3、NE-II型环氧砂浆的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。
　　4、改进E44环氧树脂中的分子柔性链接比例上升，有利于提高固化结构的柔韧性能。另外，新开发的一种新型活性增韧剂的分子两端各有一个反应性基团，能够参与固化反应，形成三维网络结构，增加体系的柔韧性链接，提高固化体系的柔韧性和抗冲击性能。
　　5、环氧砂浆与混凝土的匹配性和相性以及抗老化等性能较高。其线性热膨胀系数(9.2×10-6/℃)较传统环氧砂浆(一般为[30-60]×10-6/℃)大大降低，与混凝土的温度变形基本一致、有利于提高环氧砂浆的使用耐久性能。
　　6、主要力学性能优良，与混凝土粘结牢固，不易在粘结面开裂。
　　7、产品按比例双组分包装，现场混合搅拌均匀即可施工应用。
　　三、施工工艺
　　3.1施工程序
　　3.2基面处理
　　1、原则上混凝土施工完毕养护28天后才宜施工环氧砂浆。
　　2、用于混凝土缺陷修补时，需要先用切割机把不密实部位的混凝土切除掉，直至密实混凝土部位，切割出的混凝土边线应尽量规则。
　　3、基础混凝土表面的预留孔洞，先用切割机将其切成规则的凹槽，再用补强材料回填修补。
　　4、基础表面上的油污，用明火喷烤、凿出或有机溶剂(如丙酮、酒精等)擦拭等方法处理干净。
　　5、基础表面为钢板等金属构件时，应除净锈蚀，露出新鲜表面。
　　6、用喷砂法或其它机械方式(如钢钎凿等)对混凝土基础面进行糙化处理，清除表面上的松动颗粒和薄弱层等。
　　7、基础糙化处理后，大面积区域可用电动工具或高压风清除干净混凝土上的松动颗粒和粉尘，小面积修补区域可采用钢丝刷和棕毛刷进行洁净处理。
　　8、环氧砂浆施工之前，混凝土基面需保持干燥状态，对局部潮湿的基面可用喷灯烘干或自然风干，如果大面积为潮湿面基面建议采用潮湿面环氧砂浆。
　　9、基面处理完毕后，应检验收合格(周边混凝土密实，表明干燥，无松动颗粒、粉尘、水泥净浆层、如皮及其它污染物等)后才能进行下道工序。
　　3.3底层基液拌制和涂刷
　　1、底层基液涂刷前，应再次用棕刷清除混凝土基面上的浮尘，以确保基液的粘结性能。
　　2、基液的拌制——先将称量好的A组分倒入广口容器(如小盆)中，再按给定的配比将相应量的B组分倒入容器中进行搅拌，直至搅拌均匀(材料颜色均匀一致)后方可施工使用。为避免浪费，基液每次不宜拌和太多，原则上一次拌和不能超过1.0kg，具体情况视施工速度及施工温度而定，基液的耗材量为0.4~0.5kg/ m2
　　3、基液搅拌后，用毛刷均匀地涂在基面上，要求基液刷得尽可能薄而均匀、不流淌、不漏刷。
　　4、基液拌制应现拌现用，以免因时间过长而影响涂刷质量，造成材料浪费和粘结质量降低。同时还应坚持涂刷基液和涂抹环氧砂浆交叉进行的原则，以确保施工进度和施工质量。
　　5、拌好的基液如出现暴聚，凝胶等现象时，不能继续使用，应废弃重新拌制。
　　6、基液涂刷后静停至手触有拉丝现象，方可涂抹环氧砂浆。
　　7、涂刷后的基液出现固化现象(不粘手)时，需要再次涂刷基液后才能涂抹环氧砂浆。
　　3.4环氧砂浆的拌制和涂抹
　　1、环氧砂浆的拌制——先把称量好的环氧砂浆A组分放入广口低身容器中，再把按给定的配比称量出的B组分也倒入容器中，混合搅拌均匀(颜色均匀一致)后即可施工使用(大规模搅拌和也可采用专用拌和机进行拌和)。
　　2、环氧砂浆应现拌现用，当拌和好的环氧砂浆出现发硬、凝胶等现象时，应废弃重新拌制。
　　3、每次拌和的环氧砂浆的量不宜太多，具体拌和量视施工速度以及施工温度而定。
　　4、环氧砂浆的涂抹——用于混凝土表层修补时，如水泥砂浆的施工方法，将环氧砂浆涂抹到刷好基液的基面上，并用力压实，尤其是边角接缝处要反复压实，避免出现空洞或缝隙。
　　5、环氧砂浆的涂抹厚度一般每层不超过15mm，对于后层修补，需分层施工，层与层施工时间间隔以12~72小时为宜，再次涂抹环氧砂浆之前还需要涂刷基液，
　　6、养护：环氧砂浆涂抹完毕后，需进行养护，养护期一般为3~7天，养护期间要防止入浸、人踏、车压、硬物撞击等。
　　3.5材料的适用时间
　　3.6安全防护
　　1、材料不慎粘到皮肤或衣服等上时，首先擦去，然后再用丙酮或酒精等有机溶剂擦拭干净。
　　2、如果不慎将材料溅入眼中，应小心擦拭，严重者送医院治疗。
　　3、每班次的工器具使用完毕后要及时清理，并用有机溶剂(如丙酮、酒精等)清洗干净。
　　四、结束语
　　公伯峡右岸旋流泄洪洞工程在过水实验受到高速水流冲刷破坏后，修补采用的NE-II型环氧砂浆材料及其工艺的成功应用，经过业主、监理及设计参加的施工验收检查中受到上述各家普遍好评。总之，这将对于水工建筑物的混凝土过流面的抗冲磨损、抗气蚀与抗冻融保护，以及破坏后的修复在国内其它类似工程施工积累了较为宝贵的经验。
　　本文选自《 中国水运》。 《中国水运》创刊于1979年，是中华人民共和国交通部主管、面向国内外公开发行的水运行业综合性月刊、全国优秀科技期刊、入编中国学术期刊光盘版和入选全国期刊方阵。
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