黄河苏只水电站泄洪闸消力池底板冲蚀破坏修复

巴金福，张昱峰，於洪钟，张 毅

（1.青海黄河中型水电开发有限责任公司，青海 西宁，810008；2.黄河上游水电开发有限责任公司，青海 西宁，810008）

黄河苏只水电站泄洪闸消力池底板冲蚀破坏修复

巴金福1，张昱峰1，於洪钟1，张 毅2

（1.青海黄河中型水电开发有限责任公司，青海 西宁，810008；2.黄河上游水电开发有限责任公司，青海 西宁，810008）

苏只水电站泄洪闸消力池底板基础廊道排水管,在电站运行初期就存在排水带泥问题,一直困扰着电站运行，本次水下检查发现消力池底板局部冲磨严重。经研究，采用围堰挡水，抽干消力池，进行全面修复处理。处理方案为：在原设计底板表面整体加厚15 cm，强度等级C35F100W8的硅粉抗冲耐磨混凝土。

消力池底板；冲蚀破坏；修复；苏只水电站

1 工程概况

苏只水电站位于青海省循化县与化隆县交界处的黄河干流上，上游距公伯峡水电站12 km，下游距黄丰水电站9 km。工程以发电为主，兼顾灌溉、供水等综合利用要求，电站装机容量225 MW。坝址以上控制流域面积14.48万km2，水库总库容0.455亿m3，为日调节水库；水库正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位均为1 900.00 m，死水位1 897.50 m。枢纽由河床式厂房、泄洪闸、排沙孔、右岸土工膜堆石坝等建筑物组成，枢纽总长787.65 m，坝顶高程1 902.00 m。河床式厂房最大坝高50.65 m，安装3台机组，每台机组进水口下方布置一孔排沙孔；泄洪闸共3孔，最大泄量5 492 m3/s，采用底流消能；右岸堆石坝最大坝高25.5 m。

泄洪闸从上游至下游由拦沙坎、闸室段、消力池段、尾渠段、钢筋笼海漫段组成，基岩为上第三系上新统临夏组（N2l）粉砂质粘土岩和粘土岩。

泄洪闸闸室段后接消力池，池长84 m，池宽59.5 m，池深3.5 m，池底高程1 869.50 m，尾坎高1.5 m，尾坎顶高程1 874.5 m。消力池采用矩形断面，底板厚2.5 m。在底板基础设置锚杆以保证消力池抗浮稳定，锚杆采用ϕ25砂浆锚杆，长度为4.3 m，间排距1.5 m×1.5 m，深入基岩3.5 m。消力池底板设置纵横向结构缝，缝面设橡胶止水带和止水条。为降低消力池底板扬压力，满足底板抗浮稳定要求，在消力池底板结构缝下设置纵横向无砂混凝土排水管排水系统，并在消力池两侧边墙底部及上下游齿坎内设基础排水廊道，该廊道也是底板排水系统的集水廊道，用钢管将无砂混凝土排水系统内的渗水引入排水廊道内，渗水通过廊道流入集水井集中抽排。

为了防止高速水流的冲刷及泥沙的磨损，消力池底板表面采用1 m厚高标号C30W6F100抗冲耐磨混凝土。消力池尾坎设固结灌浆，灌浆孔间排距3 m，入岩5 m。

2 消力池存在的问题

2.1 泄洪闸消力池无砂排水管排水带泥

根据近几年泄洪闸消力池运行情况观察，消力池排水廊道内排水管在12月至次年3月排水量较大，4～10月份排水量较小，管口有泥质物随管口排水排出。考虑到泄洪闸消力池地基为粉砂质粘土岩和粘土岩，若渗水带出的泥质来自于基础粘土岩，则长期渗水析泥，消力池底板基础可能会发生渗透破坏，影响消力池运行安全。

2.2 泄洪闸消力池底板混凝土冲蚀破坏

按照国家能源局大坝安全监察中心大坝定检工作的要求，委托杭州华能大坝安全工程技术有限公司对消力池底板混凝土的冲蚀破坏情况进行水下检查，发现消力池底板普遍存在冲蚀破坏情况。破坏范围距左侧导墙约15 m（桩号坝右0+022.00m），距右侧导墙约5 m（桩号坝右0+061.00 m）；破损区域上边界沿泄洪闸坡底线（桩号坝下0+052.20 m），下边界距台坎约2 m（桩号坝下0+110.50 m）。此区域内混凝土存在不同程度破坏，平均破坏深度约为0.2～0.3m。破坏较深部位位于桩号坝下0+060.00m～坝下0+073.00 m，坝右0+045.00 m～坝右0+055.00 m范围附近，最深处达0.5～0.6 m。

破坏区域混凝土被水流冲蚀，钢筋外露。破坏较深区域可见混凝土内部钢筋网，钢筋网周围混凝土被淘空，消力池底板ϕ22主筋、副筋及施工绑扎处清晰可见，部分钢筋被水流冲断后向下游方向弯折。

泄洪闸消力池底板冲刷破坏面积约2 332 m2，其中冲刷破坏较深范围约130 m2。

2.3 消力池抽水清淤后检查

因水下潜水检查的局限，为进一步查清消力池底板混凝土的冲蚀破坏程度和消力池无砂排水管排水带泥对底板基础的影响，结合工程处理，在消力池内抽水、清淤完毕后，对消力池底板破坏情况再次进行了检查，检查情况如下：

（1）消力池底板混凝土整体冲蚀破坏，冲蚀最浅约2～5 cm，冲蚀最深达到46.92 cm，平均冲蚀深度为15.14 cm。其中坝右0+036.75～坝右0+ 063.75、坝下0+056.50～坝下0+093.00区域冲蚀最为严重。其中原橡胶止水带破坏总长度为84.85 m、ϕ22分布筋冲蚀破坏及裸露面积达716 m2。

（2）消力池底板混凝土无裂缝。

（3）对消力池底板基础进行了钻孔检查，钻孔岩芯无掉块现象，混凝土底板与粘土岩基础结合紧密。基础未发现淘蚀破坏现象。

（4）消力池排水廊道排水管管口排水停止。

局部破坏情况如图1、图2所示。

图1 钢筋网破坏严重区Fig.1 The rebar net is destroyed seriously

图2 冲蚀破坏严重区Fig.2 Slab section of severe erosion wear

3 破坏原因分析

电站初期运行时，上游围堰块石料进入消力池，无法排除。在泄洪过程中，底板受块石磨蚀和水流冲刷，使底板混凝土、表层钢筋及止水遭受不同程度磨蚀、冲刷破坏。

4 泄洪闸消力池底板冲蚀破坏处理

4.1 消力池底板清理及钢筋修复

（1）对表面混凝土已经剥蚀严重的部位进行清理，原钢筋出露部位，采取除锈剂除锈，锈蚀变形严重或者钢筋遗失时应割除并采用ϕ22@20×20的钢筋网焊接修复，焊接长度不小于10 d，顺水流方向钢筋置于横河向钢筋上部。

（2）浇筑新混凝土前，凿除原钢筋（及修补的原

钢筋）周围老混凝土，原钢筋距下层混凝土应留有一定的间隔，使钢筋在新浇筑混凝土保护层内，其间隔不小于新浇筑混凝土粗骨料最大粒径的两倍。

4.2 消力池底板混凝土整体修复

（1）消力池底板大部分磨蚀深度在5 cm以上，平均磨蚀深度为15.14 cm。为确保修复效果，在原设计底板混凝土面上整体加厚15 cm，采用强度等级C35F100W8的硅粉抗冲耐磨混凝土；分缝仍按原设计执行。

磨蚀深度在5～15 cm，即未破坏原底板钢筋的采用一级配混凝土进行修复。按间排距60 cm×60 cm布置ϕ12插筋，锚固长度15 cm，钻孔孔径18 mm，孔深为20 cm，抗拔强度为38 kN。表面布置钢筋网，钢筋网片为ϕ8@10×10 cm，保护层厚度10 cm。

（2）破坏深度大于15 cm，即原底板钢筋已破坏或出露的部分，采用二级配混凝土进行修复，按间排距60 cm×60 cm布置ϕ22插筋，锚固长度40 cm，孔径为30 mm、孔深为400 mm。补焊恢复原设计钢筋网，并加防裂钢筋网，钢筋网为ϕ8@10×10 cm，保护层厚度10 cm。

（3）面层钢筋构造要求：混凝土表面布置钢筋网，钢筋网片为ϕ8@10×10 cm，保护层厚度10 cm。绑扎骨架中的光圆骨架应在末端做成180°弯钩。弯钩朝下，弯钩圆弧段直径取为4～5倍的面层钢筋直径，水平段不小于5倍的面层钢筋直径。

（4）插筋均按照梅花型布置。

（5）插筋施工：钻孔结束后先清孔处理，清孔完毕后进行插筋安装，插筋采用化学胶植筋施工方法。

注胶：将植筋胶注入孔内，填充量应保证插入钢筋后有少许溢出。

插钢筋：注入胶后，应立即将钢筋旋转插至孔底，保证胶体分布均匀，表面应有少量胶体外溢。

（6）对于底面不平整处的处理，采用凿除及风动砂轮打磨，与周边混凝土保持平顺。

4.3 结构缝止水修复

4.3.1 原橡胶止水破损、卷起出露部分修复处理

对原橡胶止水破损、卷起出露部分重新修复。首先凿除止水两边混凝土，凿除宽度为止水两端各15 cm；然后采用聚氨酯密封胶填缝和抗冲磨柔性止水（抗冲磨型SK单组分手刮聚脲复合胎基布）的方式修复，止水修复范围内的混凝土凿除到基本平顺。施工首先对混凝土表面采用适宜的温度烘烤一遍。其次进行界面剂涂刷，涂刷要均匀无漏刷；然后采用聚氨酯密封胶填缝，填缝高度在2～3 cm；待界面剂有一定强度后，涂刷第一遍聚脲，同时在聚脲表面铺设一层胎基布，以分散结构缝部位聚脲的应力、增强聚脲抗撕裂强度，聚脲表干后再涂刷第二、三遍聚脲，聚脲宽度为30 cm、厚度为3～4 mm。

具体要求详见图3。

图3 原止水损坏修复图Fig.3 Repairing of the original waterstop

4.3.2 原橡胶止水未破损、新浇筑混凝土的施工缝止水处理

需处理的所有结构缝表面均采用表面抗冲磨柔性止水，永久缝内采用聚氨酯密封胶封填。为防止聚氨酯冲掉，保证止水效果，避免伸缩缝部位产生空蚀破坏，在表层增加一道柔性抗冲磨止水（抗冲磨型SK单组分手刮聚脲复合胎基布）。见图4。

图4 新浇混凝土分缝止水布置图Fig.4 The joint waterstop on the new concrete layer

4.3.3 止水材料主要性能

（1）聚氨酯产品。须符合JC/T 482-2003《聚氨酯密封胶》中25LM的指标要求，邵氏硬度＞50，拉伸强度＞2.0 MPa，拉断伸长度＞300%，静水膨胀率＞

200%。

（2）SK手刮聚脲（抗冲磨型）涂料主要技术指标要求见表1。

（3）环氧砂浆主要技术指标要求见表2。

表1 SK手刮聚脲主要技术指标Table 1 Main properties of SK one component brush polyurea coating

5 处理效果评价

消力池处理完毕充水后，排水廊道排水管管口无明显的流水，只有两个孔有少量渗水，渗水清澈，未见带泥，止水修复效果理想。消力池底板混凝土冲蚀破坏处理效果尚待泄洪运行检验。 ■

表2 环氧砂浆主要技术指标Table 2 Main properties of the epoxy mortar

[1]孙志恒,夏世法,付颖千.单组分聚脲在水利工程中的应用[J].水利水电技术,2009,40(1):71-72,80.

[2]黄河中型水电开发有限责任公司,中国水电顾问集团西北勘测设计研究院.黄河苏只水电站泄洪闸消力池无砂排水管排水带泥原因分析及治理研究报告[R].2013.

2014年大坝安全专业委员会年会暨大坝安全监测技术现状与展望学术交流会顺利召开

据国家能源局大坝安全监察中心2014年中国水力发电工程学会大坝安全专委会年会暨大坝安全监测技术现状与展望学术交流会于11月5～7日在湖北宜昌顺利召开。会议由中国水力发电学会大坝安全专委会主办、国家能源局大坝安全监察中心承办、中国葛洲坝集团勘测设计有限公司和湖北清江水电开发有限责任公司协办。年会对获奖的12篇优秀论文作者进行了表彰。本次大会主题是：大坝安全监测技术现状与展望。来自全国各地的145位代表出席了本次会议。

本次大会重点对大坝安全监测技术发展的现状以及技术热点和难点进行专题综述，共安排了3个特邀报告、4个主题报告，11个交流报告。3个特邀报告从不同的角度解答了当前大坝安全业内最关心的问题。雅砻江流域水电开发有限公司副总经理王继敏所作的《锦屏水电站首次蓄（充）水与安全评价》报告，介绍了锦屏水电站特点、首次蓄（充）水安全监测成果和安全评价结论。葛洲坝集团试验检测有限公司监测中心主任彭成军所作的《践行专业化、标准化、国际化的监测文化》报告，介绍了在国际工程中实施安全监测工作的经验，提出了建立安全监测市场准入制度的建议。湖北清江水电开发有限责任公司库坝中心副总工程师尤迎春所作的《水布垭水电站大坝运行安全现状》报告，介绍了水布垭水电站大坝安全监测成果、安全监测技术管理、应急管理和技术创新。

4个主题报告是由大坝安全专委会副主任委员沈海尧、谭恺炎、王玉洁、沈省三分别作了《水电站大坝安全监测现状及改进设想》、《大坝安全监测设计、施工的现状与展望》、《水电站大坝安全监测资料分析现状及展望》、《大坝安全监测仪器技术发展现状与展望》的主题报告，大会的4个主题报告全面总结了当前我国水电站大坝安全监控、安全监测设计、施工、监测资料分析和监测仪器技术发展现状，指出和分析了目前存在的一些问题，并对以上几个方面的技术发展进行了展望。为水电站大坝安全监测技术的发展提供了思路，指明了方向，对大坝安全监测技术的发展具有引领作用。

11个交流报告主题鲜明、精彩纷呈，从不同的角度解答了当前大坝安全业内最关心的问题，给与会代表打开了不同专业的前沿视野。

会议还安排了安全监测仪器设备展览，为大坝安全监测专业技术人员与监测仪器设备厂家提供了一个沟通交流的平台。大会组织与会代表分别参观了长江三峡大坝和清江水布垭大坝，圆满完成会议既定的议程。

根据本届专委会工作计划，明年会议的主题是：大坝安全检测技术。

This paper gives an introduction on the reparing treatment for erosion wear of the bottom slab of stilling basin for floodgate at Suzhi hydropower station on Yellow River.The problem of water dis⁃charge with mud and sand exerts adverse influence on the operation of the hydropower station.The re⁃sult of underwater inspection shows that the severe wear occurred at part of slabs of stilling basin.The conclusion of research is that the complete treatment should be carried out after cleaning the water in stilling basin by use of temporary cofferdam.The treatment is covering the abrasion-resistant siliceous concrete of C35F100W8 on the top of slab,with the thickness of 15 cm.

bottom slab of stilling basin;erosion wear;defect repairing;Suzhi hydropower station

TV698.2

B

1671-1092（2014）05-0055-04

2014-08-21

巴金福（1964-），男，青海民和人，高级工程师，主要从事大坝安全管理工作。

Title:Rehabilitation of bottom slab erosion of stilling basin at Suzhi hydropower station on Yellow Riv⁃er//by BA Jin-fu,ZHANG Yu-feng,YU Hong-zhong and ZHANG Yi//Qinghai Yellow River Mediumsized Hydropower Development Co.,Ltd.