三峡船闸地下输水廊道第一分流口混凝土修复施工.pdf

水利水电技术第4 1卷2 0 1 0年第4期 三 峡 船 闸 地 下 输 水 廊 道 第 一 分 流口 混 凝 土 修 复 施 工 孙志 峰 ( 中国长江三峡集 团公司，湖北 宜昌4 4 3 0 0 0 ) 摘要 ：基 于三峡船闸第一分流 口蚀损混凝土修 复过程 ，介绍 了此类缺陷范围认定、修补材料 选择及 相关修复方法和 主要 工艺流程 ，旨在为类似 高流速 、复杂流态条件 下的水工混凝土缺 陷修复提供一些 有用的参考。 关键词 ：三峡 工程 ；船 闸；混凝土侵蚀 ；混凝土缺 陷；混凝土修 复工艺；廊道 ；分流 口 中图分类号：U 6 4 1 ． 3 2 ( 2 6 3 ) 文献标识码：B 文章编号 ：1 0 0 0 — 0 8 6 0 ( 2 0 1 0 ) 0 4 — 0 0 5 3 — 04 Con c r e t e r e pa i r i ng c o n s t r u c t i o n o f fir s t di v e r s i o n por t f o r und e r g r o u nd wa t e r c o n v e y an c e g aH e r y o f n a v i g a t i o n l o c k f o r T h r e e Go r g e s P r o j e c t SUN Zh i f e n g ( C h i n a T h r e e G o r g e s C o r p o r a t i o n ，Y i c h a n g 4 4 3 0 0 0，H u b e i ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： B a s e d o n t h e p r o c e s s o f t h e r e p a r i n g c o n s t r u c t i o n f o r t h e e r o d e d c o n c r e t e o f t h e fi r s t d i v e r s i o n p o r t f o r u n d e r g r o u n d wa — t e r c o n v e y a n c e g al l e r y o f t h e p e r ma n e n t n a v i g a t i o n l o c k for T h r e e Go r g e s P ro j e c t ， t h e d e fi n i t i o n o f d e f e c t a r e a o f s u c h e r o s i o n ， t h e s e l e c t i o n o f t h e ma t e ria l s for t h e r e p a i ri n g a n d t h e r e l e v a n t r e p a i rin g me t h o d wi t h t h e ma i n t e c h n o l o g y p r o c e s s e s c o n c e r n e d are i n - t rod u c e d h e r e i n，S O a s t o p r o v i d e s o me a v a i l a b l e r e f e r e n c e s for t h e d e f e c t r e p a i rin g o f t h e h y d r a u l i c c o n c r e t e u n d e r the s i mi l ar c o n d i t i o n s w i t h h i g h fl o w r a t e a n d c o mp l i c a t e d fl o w p a t t e r n ． K e y w o r d s ： T h r e e G o r g e s P ro j e c t ； n a v i g a t i o n l ock ； c o n c r e t e e r o s i o n ； c o n c r e t e d e f e c t ； c o n c r e t r e p a i ri n g t e c h n o l o gy； g a l l e r y ； d i — v e r s i o n po rt 1 工程概况 三峡船 闸为双线 五级 船闸 ，每线船 闸由 6个 闸 首、5个闸室组成 。闸室有效尺寸 为 2 8 0 m3 4 m X 5 m( 长 X宽 X 槛上最小水深) 。船闸总设计水头 1 1 3 m， 单级最大运行水头 4 5 ． 2 m，最大通航流量 5 6 7 0 0 m ／ s 。 闸室输水系统设计采用 8支管 4区段等惯性顶端 出水 加消能盖板型式 ，充泄 水最大工作水头 4 5 ． 2 m。闸 室第一分流 口采用垂直分流型 ，即用水平隔板( 分流 舌) 将闸室中心进口分成上下 2个，通过各 自廊道进 入上、下半闸室( 见图 1 ) 。闸室每侧主廊道的上下层 分流 口按相反方向经 9 O 。 转弯进入 闸室底板中部 ，汇 入船闸的纵向中支廊道。船闸一次泄水水体最大达 2 3 ． 7万 m ，一次充( 泄 ) 水时间要求 ≤1 2 m i n 。正常 Wa t e rRe s o u r c e s a n dHy d r o p o we rE n e e r i n g V o 1 ． 41 No ． 4 运行条件下 ，通过第一分流 口水流流量大 、流速 高、 流态复杂 ，容易造成分流舌板附近出现局部负压 区， 存在空化 、冲蚀破坏 的可能。 2 缺陷检查与确认 2 0 0 6年 9月 ～2 0 0 7年 4月 ，利用船 闸一 、二闸 首完建工程时机 ，安排对船闸水工结构 、金属结构和 机电设备 等进行 了一 次全面 的检 查和必要 处理。检 查 、处理工作采取一线施工 、一线运行 ，逐线进行的 方式。在检查过程中，发现第一分流口分流舌附近混 凝土表面存在局部蚀损现象，蚀损部位主要集中于距 收稿 日期 ：2 0 0 9 - 1 1 — 1 7 作者简 介：孙 志峰( 1 9 7 8 一 ) ，男 ，工程师 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 孙志峰∥三峡船闸地下输水廊道第一分流口混凝土修复施工 广-’ I ． 9 5 0 ．5 0 0 ． 9 5 0 ． 一 2 L ’ ～ 莨 ● 0 寸 一 一 * 9 0 I —l 9 0 5 O 』 一 ＼ ! ! 5 0 0 寸 一 ． 。 十 l 。 I． 口 9 57 0 ’ ． ．I ‘ 1 r 4 0 一 I v 9 3 5 0r 4 0 1 ． ‘ l — 谛1 — vl‘5 0 ． I 】 _ ● ● ● ．3 5 0 1 3 5 02 5 9 11 0 0． 3 5 0 1 — 1 闸室第一分流口布置示意( 高程单位： 3 —_ 3 m；长度单位：c m) 分流舌边线 1 ． 0 m范围内；其中三、四闸室第一分流 口舌板表面蚀损较明显 ，在分流舌端部形成较集中的 坑状蚀损 区，蚀损区顺流 向最大距离 1 m，深度一般 在 2 c m以 内，个别点达 5 c m，未 见 到有 粗骨 料暴 露 。为了解分流舌板蚀损部位混凝土结构 内部质量 状况 ，经采用声波法 ，对分流舌板混凝土无损检测 结果显示 ，波速均值为 4 3 0 0— 4 8 0 0 m／ s ，整体 质 量 良好 ；但在靠近分流舌端部 区域 ，上表 面波速 均 值小于下表面波速均值 约 1 0 ％ ，说 明上表面一定深 度范围内混凝土存在砂浆 与骨料分布不均现象 。为 验证混凝土表面强度是否达到设计强度值，用回弹 仪对分流舌端部 2 m范 围内混凝 土表 面强度 检查结 果 见表 1 。 表 1 第一分流 口舌板混凝土表面强度检测汇总 序 测 区 测点 平均回 平均碳 混凝土 混凝 土 弹值 化深度 强度 设计强度 号 数／ 个 ／ RM t in~ram ／MPa ／ MPa 分流舌端 部 4 0 c m范 l 6 3 3 ．6 3 0 ． 5 2 8 ． 4 2 5 ． 0 围( 完好 区域 ) 2 坑状蚀损 区 2 8 3 5 ． 8 5 1 ． 0 3 l 2 5 ． 0 根据检测结果分析 ，混凝土强度满足设计要求 ， 故本次处理仅针对蚀损区域进行。具体处理范围由施 工单位提出缺陷确认申请，业主、设计、监理、施工 四方进行现场检查后确认。 3 缺陷处理施工 3 ． 1 处理要求 将蚀损区松动骨料和砂粒清除干净 ，沿蚀损区外 围切割成四边形或多边形 ，其 内角应大于 7 0 。 ，将 区 内凿至新鲜密实混凝土面，最小凿除深度 3 c m 。边 54 长大于5 0 c m的修补区域布设短插 筋和钢丝 网，插筋采用 4 , 1 2 m m螺 钉 ，埋深 1 0 c m，外端距修补成型 面 1 e m，采用 植筋胶埋 设。插 筋 分别按倒悬面 1 5 c m X 1 5 o m间距 梅花型 布 置、非 倒悬 面 2 5 c m X 2 5 e m间距梅花型布置。钢丝 网采 用 4 , 6 m m 钢 筋，网孔 距 不 小 于 5 c m，网面距 离基 面 2 c m，采用 点焊与插 筋连接 固定 ；最后采 用 S 1 8 8砂浆 或 环 氧砂 浆 回填 修 补。 待修补材料达到规定龄期 ( 不小于 7 d ) 后，清除表面养护膜检查修补 质量 ，同时将周边 混凝 土表 面局 部气泡 、凹坑 、擦痕等缺陷按规定清理后 ，采用环氧 胶泥刮平 。在修补质量和体型满足要求的基础上 ，涂 刷抗冲耐磨涂料处理。 3 ． 2 修补材料选用 根据船闸建设二期工程及初期运行过程中缺陷处 理的实践经验 ，所用材料优先选用 已经在三峡工程 中 使用过的材料 ，并在其它工程 ( 包括 三峡工程 ) 有成 功使用的经验 。 ( 1 ) 凿槽修补材料。 选用上海麦斯特建材有限公司生产 的 $ 1 8 8高强 修补砂浆和配套 的 B A R R A 5 7乳液 、薄膜养护剂等。 材料性能参数见表 2 。 表 2 E MA C O S l 8 8材料检测 抗折强度／ MP a 抗压强度／ MP a 凝固时间／ mi n 1 d 1 ． 9 l d 6 ． 2 初凝 4 0 3 d 3 3 d 1 6 终凝 7 0 注 ：用水量为粉 ： 水 =1 ： 0 ． 1 4 。 ( 2 ) 抗 冲耐磨涂料。 本工程选择 HK一9 6 1和 C W 两种抗 冲耐磨涂料 进行 了比较试验 ，以选择确定一种材料用 于本次修 补。H K一 9 6 1 和 C W 两种抗冲耐磨涂料对 比试验结 果详见表 3 。 表3 两种抗冲耐磨涂料试验结果 抗压 抗拉 抗剪 粘结 抗冲磨强度 磨损率 涂料 强度 强度 强度 强度 ／ h ( k g ／ k g ( h ／MP a ／ MP a ／ MP a m - 2)一 n l 2、一 l HK一 9 6 1 4 2 ． 6 1 5 ． 0 1 6 ． 3 砂浆破坏 0 ． 3 4 2 2 ． 9 4 C W 6 3 ． 6 l 7 ． 3 6 ． 4 砂浆破坏 O ． 2 4 9 4 ． 0 2 根据检测数据比对分析，H K一 9 6 1 抗冲磨涂料 水利水电技术第 4 1卷2 0 1 0年第4期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 的抗压强度 、抗拉强度 比 C W 涂料的低 ，但其抗剪强 度 、抗冲磨强度 比 C W 涂料高得 多 ，因此 H K一9 6 1 涂料抗冲磨性 优于 C W 涂料 ，且其 固化 时间相对较 长，易于涂刷施工。故决定采用 H K一 9 6 1 抗冲磨涂 料修 补 。 3 ． 3施 工 方法 3 ． 3 ． 1 施工工序 工艺流程 ：破损 范围的确定一 基面切凿一 基 面 清洗验收一 打孔植筋挂 网一 基面二次清洗验 收一 涂 刷基面打底剂一 喷射施工一 收面养护 一 检查验 收一 表面涂刷 H K一 9 6 1涂层一 检查验收 。 3 ． 3 ． 2施 工方 法及 工 艺控 制 ( 1 ) 切割与凿除。 根据缺陷检查素描资料 ，由业 主 、设计 、监理 、 施工单位进行现场确定 。切凿范围确定后 ，利用切割 机将破损面切成条状 ，再采用人工手钎进行凿面。根 据破损情况确定切凿深度 ，原则上控制切槽凿除深度 不小于 3 c m，以凿除表面破损 面并有一定 的喷涂厚 度 ，清除松散骨料 即可。局部 由于冲刷深度较深可相 应凿深 ，出露新鲜 、密实面即可。基面尽量保 留凹凸 面，以利结合。底( 顶) 面与侧面相交处由于切割机 无法操作时 ，应用手钎人工凿出规则面并满足深度等 要求。 当切凿施工完成 后 ，将 碎硝 清理 干净 ，然后采 用高压 冲毛机进行基 面冲洗后 申请现场监理对基 面 进行验收 ，主要针 对 已切割范 围、深度 、基面密实 度等是否合格进行初步验收 ，均合格后转入下道工 序施工 。 ( 2 ) 植筋 、挂 网。 基面打孔采用喜利得钻机 ，钻孔直径 为 1 4 m m， 孔深为 1 0 c m，遇到钢 筋既可停 止 ，重新 打孔 ，若 无法避让钢筋 ，孔深应保证不 小于 5 C B 即可。钻孔 按设计要求布设 ，距切割边线 不小于 5 c m。造孔完 成后采用空压机送 压缩空气进行孔 眼清理 ，然后进 行植筋 。锚 筋采 用 +1 2 mm 螺栓 ，埋 深 1 0 c m，外 露距修补面成型面 1 c m。清孔完成后 ，用树脂枪 喷 人喜利得 1 5 0植筋胶 ，估计 喷人量饱 满之后 ，插入 螺栓 ，螺栓在安装 时应旋 转进入 ，最后抹平 孔 口的 树脂 。待到 树脂 固化 后 ，采 用 西 6 m m 钢筋 进行 挂 网，网边距切割边 5 c m，网面距修补面 1 c m，采用 点焊与插筋连接牢固。挂网完成后，利用高压冲毛 机对基面进 行修 补前最 后一 次 清洗 ，达 到无 灰 尘 、 松散颗粒 、油污和其他 杂物 ，经监理 验收后 ，开始 S 1 8 8修补施工 。 水利水电技术第 4 1卷2 O 1 0年第 4期 孙志峰∥三峡船 闸地下输水廊道第一分流 口混凝 土修 复施 5 2 ( 3 ) S 1 8 8喷涂施工。 喷 涂 施 工 前 ，人 工 用 干 净 刷 子 将 B A R R A E MU S I N G 5 7稀 释液 (B AR R A E MU S I N G 5 7与水按 1 ： 1比例配置而成) 均匀涂刷在基面上。涂刷时基 面应潮 湿并无 明显 的积水 ，涂刷 要完 全均匀 充分 ， 并用刷 子 将 多 余 的粘 结 剂去 掉 。1～2 h之 后 ( 即 B A R R A E MU S I NG 5 7自然风 干后 ，无 明显基 液 )， 开始进行 喷射施工 。 喷射泵 。采用 上海麦斯 特提供 的配套 D E G U N A 喷射设备，按说明书进行电路连接、搅拌器、喂料 槽 、推进装置等 的清洗 。 E MA C O S 1 8 8的搅拌。先把 总掺 量 8 0 ％的水加 入搅拌器 中 ，然后把整袋 的 E MA C O S 1 8 8到入搅拌 器 中( 一次至少搅拌 4袋 ) ，搅拌 3～4 mi n直到形成 无 团的拌 和物 ，继续加入剩余 的水搅拌直 到要 求 的 稠度 。 水的掺量。每 2 5 k g最小用水量 1 5 ． 5 ％( 3 ． 9 L ) ～ 每 2 5 k g 最大用水量 1 7 ． 5 ％( 4 ． 4 L ) 。 喷射施工 。D E G U N A喷射泵 的输送压 力 ，当输 送管 的长度 小 于 3 0 1 1 3时 ，泵 送压 力 控制 在 1 MP a 为宜 ；当输 送管 长度 在 3 0～4 0 I n时，泵送 压力 控 制在 1 ． 5 MP a为宜 ；当长度 超过 4 0 1T I 时 ，压力 应 大于 1 ． 5 MP a ，喷射 头 的空 气压 力应控 制 在 0 ． 2～ 0 ． 4 M P a之 间 。 喷射注意事项 。每层 喷厚不得 超过 4 0 mm，否 则应分层喷涂 ；第 二层距第一层 的时间 以第一层 的 砂浆未 固化之前 ( 即临近 固化 ) 为宜 ，避免完全固化 之后 的砂浆 由于无薄膜养 护而失水而裂缝 ；不 能将 未完的工作面留到第二天；喷头与喷射面应成( 9 0 。 1 0 。 ) 角 ，喷射头与基面之 问的距 离 以 4 0—6 0 m m ( 如果压缩 空气压 力较 高 ，也可大 于该距 离 ) 为宜 ； 喷射时必须使其 喷射面 约高于修补面 ，以利最后 收 面 。 ( 4 ) 收面及养护。 在喷射工作结束 1 ． 5～ 2 ． 5 h之后 ，进行 收面工 作。水平面收面时，采用不锈钢靠尺找出设计面高 程，并把高出面的多余砂浆刮掉。之后用木制抹子 ( 尺寸为 4 0 c m 4 0 c m为宜 ，四周为弧型) 收面 ，先 粗抹一遍，再进行压实、压光。弧面制作相应结构尺 寸的木制弧型靠尺控制体形。所有修补面要严格与原 设计体形吻合。当收面后 ，方可进行养护，采用 MA S T O R C U R R O 1 2 8薄膜养护剂用刷子涂刷的方式进 行表面涂刷 ，防止过早失去水分而开裂。养护薄膜必 须完全覆盖住修补面。养护时问不少于 7 d ，在养护 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 孙志峰／ ／ 三峡船闸地下输水廊道第一分流口混凝土修复施工 时间内养护薄膜不能被破坏。 ( 5 ) 检查验收。 养护期达到后，组织由业主、设计、监理、施工 等单位代表进行检查、验收。 ( 6 ) 表面涂刷 H K一 9 6 1涂层 。 养护完成 达到规 定强 度后 ，将修 补表 面 MA S ． T O R C U R R O 1 2 8薄膜养 护剂采用 钢丝刷 清 除干净 ， 再进行表面涂刷 HK一 9 6 1涂层 。在分流舌端部 2 m 及相邻墙面 1 m范围内涂刷 H K一9 6 1增厚环氧涂料 2道，最后采用 H K一 9 6 1 将第一分流口过流面整体 覆盖 1 道 ，要求舌板端部 2 m范围涂层 总厚 度不小 于 1 mm。 4 主要修复工程量 本项 目主要完成工程量见表 4 。 表 4主要 完成工程量统计 m 序号 项 目名称 南线船闸 北线船 闸 工程量合计 1 第一分流 口混凝土破损面处理 8 0 ． 0 8 3 1 ． 1 6 1 1 1 ． 2 4 2 第一分流 口整体涂刷 H K9 6 1 5 5 3 7 ． 0 8 5 5 3 7 ． 0 8 1 1 O 7 4 ． 1 6 5 修复质量检测 ( 1 ) 钻孔检查。 经参建四方协商确定 ，在第一分流 口分流舌板蚀 损修补完成 7 d后 ，采取钻孔 的方式进行修补质量检 查。钻孔检查布孔位置由监理工程师现场指定后进行 钻孔 ，共计钻孔 2 7个 ，孔径 3 2～6 2 m m，孔深 3— 8 c m。经检查 ，钻孔孔壁 光滑 ，芯样 密实 ，$ 1 8 8修 补密实程度符合要求 。 ( 2 ) 平整度检查。 对修补成型面采用2 m不锈钢靠尺和塞尺进行平 整度检查，合格标准为偏差 5 m m 。检测点数总2 5 3 个，合格率为 1 0 0 ％；其中≤3 m m的点数为2 2 6 个， 占总检测点数的 9 0 ％。 ( 3 ) 粘结强度检测。 本工程分 流舌板 S 1 8 8修 补部位选取 2个芯样 ， 拟做新旧结合 面的粘结 强度检测 ，受芯样获取条件 ( 过程扰动、结合面有磨损) 等因素影响，测定值偏 低，仅作为 S 1 8 8 修补粘结面质量评定的借鉴和参考， 具体见表 5 。 表5 第一分流口S 1 8 8修补粘结强度检测成果 试件尺寸 轴拉单块粘 龄期 试件编号 芯样编号 取芯部位 直径／ m m 结强度／ MP a ／ d 1 S N一1 舌板顶面 4 3 ． 7 0 ． 8 7 7 2 S N一 2 舌板顶面 6 3 ． 9 1 ． 1 O 7 注 ：试件 均在新老结合面破坏。 6 结语 为改善第一分流口运行条件，一方面采取调整输 水阀门的开启程序，减小最大流速；另一方面改善修 补材料性能、优化施工工艺提高修补质量，预计对消 除第一分流 口冲蚀损坏有较好的效果 。 通过对各分流口修复部位取芯芯样、孑 L 壁检查情 况分析 ，挂 网钢筋应减少 ，可调整为顺切槽长度方向 设置 ，或适 当调大网孔距 ，以提高喷射的致密性。分 层喷射时，第一层应覆盖网筋为宜。 喷射操作人员应相对固定 ，减少个体操作水平波 动 ，也是保证较好质量的原因之一。 ( 责任编辑欧阳越 ) ( 上接 第 5 2页) 液的配合 比，控制注浆压力和注浆量 ，以达到设计 注浆效果 ；( 5 ) 配制水泥浆 时 ，严 防水 泥包装纸及 其他杂物混入，拌好的浆液在进入贮浆槽及注浆泵 之前，对浆液进行过滤 ，未经过滤网过滤的浆液不 允许进入泵 内，配 制的浆液 在规定 的时 间内注完 ； ( 6 ) 选用钻机首先适合钻孔孔径和孔深的要求，钻 机要求平稳 灵活 ，能在水平 方向 3 6 0 。 范 围内钻孔 ， 施钻时应有导 向架 ；( 7 ) 施 工 中按隧道施 工安全操 作规则和钻孔注浆作业操作规则进行施工 ，禁止盲 目指挥 ，造成材料和施工机具 的浪费和机械非正 常 磨损；( 8 ) 钻孔作业和注浆作业时，现场有专业质 — ’ r ． — ’ r． 丫丫 量检查员和安全员旁站，指导班组施工。 3 结语 超前管棚是隧道软弱围岩、偏压洞口段最有效的 辅助施工措施之一。由于其成熟的施工经验以及良好 的施工效果 ，在隧道施工中得到广泛的应用。超前管 棚施工技术的应用加强了围岩的整体性能，使隧道施 工可以在相对安全的环境下跨越洞 口及软弱围岩段 ， 保障了生命财产 的安全 ，为整个隧道工程正常顺利开 展工作奠定了良好的基础 。 ( 责任编辑陈小敏) 水利水电技术第 4 1卷2 0 1 0 年第 4期 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m