盐锅峡水电站非常溢洪道底板修补技术

李生成，赵吉明，赵晖

（黄河上游水电开发有限责任公司陇电分公司，甘肃永靖，731601）

1 工程概况

盐锅峡水电站是黄河干流上最早建成的一座大型水力发电站，位于甘肃省永靖县境内，距下游兰州市约70 km。拦河坝为混凝土重力坝，全长321.00 m，坝顶高程1624.20 m，坝顶宽度15.90 m，最大坝高57.20 m。溢流坝布置在大坝右岸，其中溢Ⅰ～溢Ⅴ坝段采用底流消能，坝下设两级消力池；溢Ⅵ坝段为与岸坡地形相适应，减少开挖，采用陡槽型式，为非常溢洪道，采用挑流消能。泄洪孔净宽12.00 m，堰顶高程为1609.00 m。溢Ⅵ坝段坝后护坦高程为1593.00 m，全长99.3 m，末端以鼻坎型式将水舌挑射至下游河道消能，左右两侧为混凝土边墙。

非常溢洪道自投运以来，使用次数较少，但底板混凝土破损比较严重，于1991年进行了全面大修。处理方法是：对溢流坝面及陡槽边墙，采用素喷浆处理，喷层厚3～5 cm；对陡槽底板，采用干硬性砂浆处理，水泥标号为525号普通硅酸盐水泥，厚度约5 cm。大修后运行了20多年，2012年黄河上游发生20多年来最大的洪水，盐锅峡水电站开闸泄洪历时54 d，汛后对非常溢洪道进行了全面检查，发现底板局部破坏严重，有大小冲坑6处，总面积达320 m2，平均深度0.11 m；溢流面麻面总面积32 m2。2013年汛前对其进行了补强处理。

2 底板混凝土损坏原因分析

2.1 温度影响

根据盐锅峡水电站设计资料，坝址区年平均气温10.3℃，最高气温曾达43.0℃，最低气温-20.3℃。由于混凝土的“热胀冷缩”，非常溢洪道底板混凝土的体积也会随着增大或缩小。当混凝土体积的变化受到左右两岸墙体及相邻混凝土块的约束时，混凝土内便产生了温度应力。这种温度应力使非常溢洪道底板表面产生大小不等的温度裂缝。

2.2 冻融破坏

盐锅峡坝址区属大陆性气候，受蒙古高原气压控制，寒冷时段较长，从当年11月中开始，积水逐渐结冰，一直到次年3月底才能全部消融。由于非常溢洪道闸门关闭不严，有少量漏水，一到冬季便在溢洪道内结成冰。渗水进入非常溢洪道底板的裂缝内，冬季结冰使裂缝进一步增大。经多年反复的冻胀作用，非常溢洪道底板表面的裂缝不断增大，使混凝土表面产生破裂，强度也进一步降低。

2.3 水流冲刷

盐锅峡水电站非常溢洪道的运行方式是：当溢Ⅰ～溢Ⅴ泄洪闸门全开仍不能满足泄洪要求时，才使用非常溢洪道泄洪，但每年汛前或闸门前泥沙淤积超过1 m时，就需要提门排沙。根据盐锅峡水电站设计资料，平均含沙量为2.94 kg/m3，实测最大含沙量为360 kg/m3，最大流速为27.7 m/s。高速含沙水流对混凝土破损部位形成了直接冲刷。多次反复冲刷使混凝土损坏的面积和深度越来越大，由此形成了非常溢洪道底板的局部损坏和冲坑。

3 施工方案选择

在制定补强施工方案的过程中，提出了两种施工方案，并进行了比较选择：

方案一：采取和上次施工相同的方案进行修补。即先清理冲坑、鼓胀脱空部位，再采用水泥标号为525号的普通硅酸盐水泥干硬性砂浆进行回填。

方案二：采用环氧砂浆进行修补。即先清理冲坑、鼓胀脱空部位，用混凝土复合界面剂涂刮，再用C25混凝土回填、环氧砂浆抹面及环氧涂料涂刮。

考虑到环氧砂浆的粘结强度、抗压强度、抗冲等指标都要强于普通混凝土，基本符合非常溢洪道在汛前或闸门前泥沙冲淤时，底板要承受高速含沙水流冲刷的要求，决定采用方案二。但是，无论采用哪种施工方案，如何处理好新旧混凝土之间的粘结、减少和避免新旧混凝土边界之间的缝隙，都是本次施工的重点。而要解决上述问题，就需要控制好各个施工环节的质量。

4 关键环节的质量控制

4.1 施工放线

混凝土冲坑部位开挖前，先绘制开挖轮廓线，要求轮廓线构成凸多边形，相邻两线夹角大于90°，平面薄层修补边缘成齿槽型，立面修补成楔形。

4.2 冲坑、鼓胀脱空部位清理

（1）将混凝土表面损坏、冲蚀破坏部位用电动切割机沿开挖轮廓线切成规矩施工面。

（2）鼓胀脱空部位、冲坑深度大于3 cm不足11 cm的部位挖至11 cm后用电镐进行凿毛，用高压风、水清洗，基面干净、无油污和其他有害杂质。

（3）将混凝土冲坑深度大于11 cm的部位用电镐进行凿毛，用高压风、水清洗，基面干净、无油污和其他有害杂质。

4.3 混凝土复合界面剂涂刮

（1）先将混凝土基面的浮尘和杂物用高压水冲洗干净，保证混凝土表面湿润且无积水。

（2）在老混凝土表面均匀涂刮一层HK-903混凝土复合界面剂，浆料厚度不小于1 mm，在浆料初凝前浇筑新混凝土，间隔时间不得超过60 min。

4.4 混凝土浇筑

（1）冲坑部位用C25混凝土回填，回填高度控制到低于原底板不超过2 cm为宜，剩余部分用环氧砂浆回填。施工接缝做成45°斜面，边缘不得形成深度小于3 cm的边口。

（2）在进行混凝土拌和时，每拌一次根据配合比要求准确称量各种材料的用量，然后进行机械拌和。对拌和的混凝土，按规范要求抽样进行强度试验测定。对于较浅混凝土的浇筑，人工铺平，用平板振捣器振捣密实，再用抹子压平周边处。周边处理应特别注意拍实，以保证砂浆密实、光滑、平整。

（3）浇筑完的混凝土经振捣收抹后停1～3 h，立即加盖一层塑料薄膜，经36～48 h后，除去塑料薄膜，加盖土工膜，按水工混凝土养护规程及时洒水养护至28 d后再进行环氧砂浆施工。

4.5 环氧砂浆抹面及环氧涂料涂刮

（1）修补前要对施工面进行凿毛，并将松动的混凝土面拆除，然后用清水冲洗干净，若有水锈，可用钢丝刷去除，表面用喷灯烘干。

（2）按材料使用说明要求，在拌和HK-UW-3树酯时，按A∶B=4∶1（重量比）的比例将B组分倒入A组分中搅拌两分钟，使其均匀。

（3）环氧砂浆填补前，在修补基面先涂刷一层配好的环氧基液，基液要薄，润湿即可。用手触摸不粘手并能拔丝时（约30 min）再填补环氧砂浆。

（4）将混合好的树脂组分倒入骨料中搅拌均匀，动作要迅速。将拌和好的环氧砂浆迅速置于要处理的部位，振捣、压实、表面抹平。

（5）若破坏部位较深，应分层覆盖环氧砂浆，每层以5～8 mm为宜，每层必须反复抹压，总厚度不超过3 cm为宜。

（6）环氧砂浆修补完成后，养护温度控制在（20±5）℃，养护期5～7 d。修补部位在养护期内不应有水浸泡或其他冲击。

（7）在修补满足质量和体型要求的基础上，首先对修补区环氧砂浆与老混凝土接触面10 cm范围内进行打磨，高压风、水清洗，待表面干燥后涂刷环氧基液1道，然后再涂刷HK961增厚环氧涂料1道，涂层总厚度不小于1 mm。

4.6 现场拉拔试验

试验要求：混凝土试块做抗压强度试验；对新老混凝土接触面现场做拉拔试验，要求：①新、旧混凝土粘结强度必须达2.5 MPa以上；②拉拔时，若芯样从老混凝土断开，粘结力无论多少均视为合格；③试验取其中有效的三组作为试验结果。

试验方法：混凝土拌和后现场取试块，达到养护时间后送试验室做抗压强度试验。对新、旧混凝土粘结强度做拉拔实验，混凝土浇筑前预埋ϕ12 mm螺栓六组，后浇筑混凝土。用空心钻机钻孔ϕ100 mm，深度透过原混凝土10～100 mm做拉拔实验。

试验结果：混凝土试块抗压强度结果为31.2 MPa、31.1 MPa、31.5 MPa，满足方案要求；在不同施工面连续做了三个新、旧混凝土粘结强度试验，结果均达到2.5 MPa及以上，且断裂面均在老混凝土面上，满足方案要求。试验中拉断岩芯情况见图1。

5 结语

图1 拉拔芯样Fig.1 Pulling and stripping of the core sample

在这次混凝土破损部位补强施工过程中，严格控制了各个环节的质量，取得了良好的效果。在2014年的汛前检查中，非常溢洪道底板未发现混凝土破损和裂缝等缺陷，补强工程经受住了2013年汛期提门冲沙的考验。

本次盐锅峡水电站非常溢洪道混凝土破损修补技术的成功实践，为在高寒地区和高速含沙水流对混凝土直接冲刷的运行条件下，破损混凝土的局部补强提供了有益的经验。■

[1]赵吉明.盐锅峡水电站大坝安全监测资料分析[J].大坝与安全,2009(6):32-36,45.

[2]西北勘测设计院.盐锅峡水电站技施设计[R].

[3]DL/T 5144-2001,水工混凝土施工规范[S].北京：中国电力出版社，2002.