三屯河水库放水隧洞质量缺陷修复处理

张 凯

(新疆昌吉市三屯河流域管理处，新疆 昌吉 831100)

1 三屯河水库隧洞的基本情况

新疆昌吉市三屯河水库，位于新疆昌吉市以南32km处，是一座以灌溉为主，兼有防洪发电等综合效益的中型水库。水库大坝主要由浆砌石重力坝、放水隧洞和溢洪道三部分组成。大坝总长274m，其中主坝长144m，最大坝高52m。

隧洞为冲砂、放水兼导流隧洞，隧洞型式为城门洞型，闸井室到洞身段出口全长200m。

三屯河流域高程在海拔3500m以上，气温低，覆盖着冰川永久积雪，故上段产沙不多。而在中山段，降雨大，并多为暴雨型洪水，河道坡度大，汇流速度快，是径流的主要形成区，也是主要的产沙区。低山区海拔较低，植被覆盖率20%，发生暴雨洪水时，地面冲刷及其塌岸严重，有时产生泥石流，也是重要产沙区。

据实测，多年平均通过水库隧洞向下游输送的悬沙76.1万t，推移质7.07万t(占9.3%)，隧洞泄流多以含沙高速水流，致使洞底板遭受严重的磨蚀破坏，2012年对水库放水隧洞进行了实地检测，提出了修复意见，并进行实施。

2 三屯河水库隧洞存在的问题

该隧洞分为闸前有压段、闸室段、闸后无压段，其系列问题较多，由于只修复实施了闸室段，这里只说闸室段存在的问题。

工作门闸室段长12.5m，闸底板2/3段被水流淘刷严重，形成深槽，深度约50～70㎝，钢筋出露、锈断，深槽底部有涌水现象。

边墙混凝土磨损冲蚀严重，深度达到5～60㎝不等，且有渗水现象。

大部分施工缝和裂缝有渗水及溶出现象。

3 缺陷修复处理措施

根据实施评审意见和工程实际情况，只对闸室段存在的问题进行了缺陷修复处理，具体修复情况如下。

3.1 闸室段缺陷处理主要措施

(1)对边墙和底板的基岩与混凝土接触段用低粘度环氧材料进行化学灌浆处理。

(2)对边墙潮湿及渗水的施工缝和裂缝用高强水溶性聚氨酯材料化学灌浆处理。

(3)对渗水的伸缩缝用低强水溶性聚氨酯材料化学灌浆处理。

(4)对边墙表面剔除1.5～2㎝后，进行丙乳砂浆修复处理。

(5)对地板(含冲槽)凿出2～8㎝后浇筑C80高性能混凝土。

(6)对钢闸门的修复处理。

处理后可提高闸井室段整体的耐久性和安全性，保证隧洞长期稳定安全运行。

3.2 闸井边墙及底板化学灌浆处理

对闸室段边墙及底板混凝土和基岩之间的接触段进行化学灌浆处理。从而达到防渗防腐补强的目的。

3.2.1 施工材料——低粘度环氧灌浆材料

低粘度环氧灌浆材料具有粘度小、强度高等优点。产品为双组分，操作方便，可以对微细的混凝土裂缝和岩基缝隙进行灌浆处理，从而达到防渗补强加固之目的。

表1 低粘度环氧灌浆材料主要性能指标

3.2.2 施工设备

(1)IE-01高压灌注机。

采用IE-01高性能微型电动灌注机，灌注压力高达50MPa，是混凝土裂缝的完美堵漏补强灌浆机。其性能和特点:工作压力大，性能稳定，体积小等。

(2)大流量高压化学灌浆电动泵。

采用进口大流量高压化学灌浆电动泵，其技术指标如表2所示。

表2 大流量高压化学灌浆电动泵技术指标

3.2.3 闸室段边墙和底板的基岩与混凝土接触灌浆处理施工

此次对接触段的处理是利用灌浆机产生的持续压力，将化学浆液灌注到混凝土与基岩及基岩缝隙中，并将缝中的水、气完全挤走，将缝隙完全填满，达到补强止水的目的。

(1)布孔、钻孔。布孔排拒1.0m，孔距1.0m，按梅花形方式布孔，按设计要求在现场以基准点布孔，每排孔分Ⅱ序施工。从上游至下游每排标示为A、B、C、布孔从闸井室起，采用Φ14电锤造孔，穿过混凝土进入基岩。

(2)洗孔。钻孔结束后，应进行冲洗，孔底沉积厚度不大于0.2m，且回水清澈。

(3)裂隙冲洗及压水实验。各孔灌浆前采用压力水进行裂隙冲洗，冲洗时间为20min，压力为该段灌浆压力的80%。灌浆前压水试验在裂隙冲洗后进行，压水实验孔数不少于总孔数的5%。

(4)灌浆。采用直径为Φ14的止水针头与大流量灌浆机或小流量灌浆机相联进行灌浆。灌浆Ⅰ序孔起始压力为0.3MPa，Ⅱ序孔起始压力为0.4MPa，可根据现场抬动情况将压力逐渐升级。灌浆时Ⅰ序孔施工完成并待凝24h后再进行Ⅱ序孔;先进行外围边界区施工，完成后再进中心区施工。化学灌浆开始前采用风压排除孔内积水。

(5)灌浆结束——封孔。

灌浆结束标准按照灌浆孔在最大设计压力下(0.4MPa)，注入率不大于0.05L/(min.m)后，继续灌注30min，达到胶凝时间。浆材固化后，按DL/T5148规定，该接触段灌浆孔上部空余部分小于0.5m，使用干硬性丙乳砂浆人工封填捣实。

(6)效果检测。采用钻孔取芯或压水试验法进行灌浆效果检测，压水试验采用单点法。检查孔数量不小于灌浆孔总数的5%。一个单元至少布置一个检查孔。

3.2.4 闸室段边墙裂缝、施工缝及伸缩缝灌浆处理

(1)布孔。根据实际情况，布孔采用斜孔交叉布置，布孔的间距由缝的通畅情况而定，布孔间距以20～25cm布置，布孔直径为Φ14m;孔深(垂直距离)不小于混凝土厚度的1/3。为避免损伤钢筋布孔时应采用钢筋定位仪定位布孔。

(2)洗孔。钻孔后，直接用吹风机将孔内的粉尘及杂质吹出，然后用丙酮或水(干燥裂缝或潮湿无明水裂缝采用丙酮)冲洗，再用吹风机进行吹除。

(3)埋嘴灌浆。

灌浆材料——水溶性聚氨酯灌浆材料，材料性能指标如表3所示。

临时封堵材料——水不漏，此次灌浆临时封孔材料为水不漏。该材料主要特点:带水施工、防潮、抗渗、快速堵漏、迎背水面的均可采用;无毒、无污染，凝固时间可任意调节;与基层粘结成整体，不老化，耐水性好。

表3 水溶性聚氨酯灌浆材料性能指标

(4)压水检验。对于干燥或潮湿无明水缝直接用吹风机将缝内粉尘及杂质吹出，然后采用单孔压丙酮，逐孔检查，记录各孔漏液及串通情况，最后再进一步清理，直至满足灌浆要求;对于有外水的缝应采用风、水轮换冲洗(一般风压不大于0.1MPa，水压不大于0.2MPa)，直至回清水。

(5)灌浆。经过试验检查，合格后配制浆液，按如下工序进行灌浆。

灌注浆液遵循从低处灌浆孔到高处灌浆孔、从裂缝的一边向另一边逐孔依次灌浆;对于缝宽度≥1mm，为防止灌浆浆液流失，采用一边对缝面进行临时聚合物封堵一边进行灌浆;为使施工缝完全被灌满浆液，施工缝处未完全愈合的应进行第二次注浆，与第一次间隔一段时间，在浆液凝固前完成;灌浆压力采用灌注机额定表压力以下，灌浆结束标准以缝中浆液互窜并连续从缝面处溢出为准，每个孔灌浆时间不小于3min。

(6)丙乳砂浆封孔修整。浆液凝胶固化后，将灌浆孔壁周围的浆液清理干净，清理深度控制在5cm;先将水和丙乳混合均匀，水泥和砂混合均匀后到入拌和盘中，然后将两者混合均匀，将配制好的丙乳砂浆嵌填至孔内，封添密实，约4h后产生终凝，使用农用喷雾器进行喷雾养护，砂浆面层始终保持潮湿状态，养护时间为7d。

(7)效果检测。采用钻芯取样或压水试验检测。灌缝后14d，在裂缝两侧打斜孔压水，水压0.3MPa，维持20min。

3.2.5 闸室段底板耐磨修复处理施工材料及施工工艺

为了提高底板抗冲耐磨性，确实保证隧洞长期稳定的安全运行。将底板上附着物剔除，焊接钢筋网片用高压水枪清洗干净后，浇注C80的高性能混凝土，浇注厚度不低于10cm。

采用C80高性能混凝土进行浇注。高性能混凝土与普通硅粉混凝土相比，性能极大改善，收缩性较小。

(1)涵洞底板凿除处理。为了使高性能混凝土和基层混凝土能很好地粘接，表面处理至关重要，所以本次用电镐剔除涵洞底板上附着物、润湿，使混凝土基底呈饱和状态，经验收合格后进行下一步。浇筑前应使用同水灰比净浆打底，并焊接钢筋网片。

(2)配置高性能混凝土。严格控制材料的选择和检验，如砂石的品质及级配、骨料的最大粒径及外加剂的质量，水灰比的控制标准是在满足和易性要求的前提下尽量选用小水灰比，水泥使用52.5R普硅水泥。高性能混凝土配合比要求，准确计量，认真配料，精心拌和。

(3)高性能混凝土的浇注。按照《水工混凝土试验规程》SL352-2006的要求，在底板浇注C80的高性能混凝土;浇注厚度不低于10cm。在浇注混凝土时，在原有伸缩缝位置预留2cm宽、4cm深伸缩缝。浇筑前使用同水灰比净浆打底。

(4)洒水养护，养护时间28d。

4 结语

依照设计方案，处理方案在三屯河水库放水隧洞实施完成，并运行1年，闸室段边墙无渗水现象，墙壁基本保持干燥，边墙丙乳砂浆抹面完好。闸室段底板运行1年基本无磨损现象，从目前情况看，能够达到设计预想的效果，此次闸井室段的修复，提升了整体的耐久性和安全性，基本能够保证隧洞闸室段的稳定安全运行。