梨园水电站导流洞局部混凝土低强度原因分析及处理经验.pdf

水利水电技术第4 6卷2 0 1 5年第7期 梨园水 电站导流洞局部混凝土低 强度 原 因分 析及 处 理 经 验 黄仁脱 ，苗延 强 ( 中国人民武装警察部队 水 电第一总队，广西 南宁5 3 0 0 2 8 ) 关键词 ：梨园水电站 ；导流洞；混凝土强度 d o i ：1 0 1 3 9 2 8 j e n k i w r a h e 2 0 1 5 0 7 0 1 7 中图分类号 ：T V 5 5 1 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 0 0 8 6 0 ( 2 0 1 5 ) 0 7 0 0 6 0 0 3 1 工程概述 2 混凝土强度不足的原因分析 梨园水电站工程属大( 1 ) 型 I 等工程 ，主要永久 性水工建筑物为1 级建筑物，大坝为混凝土面板堆石 坝，工程是以发电为主，兼顾防洪、旅游等综合利用 的水利水 电枢纽工程 ，水库库容为 7 2 71 0 。 m ，水 电站装机容量 2 4 0 0 MW( 46 0 0 M W) 。工程施工导 流采用全年围堰挡水 ，围堰一次断流 ，1 、2 导流洞 泄流 的全年导流方式 。1 、2 导流洞 断面型式 为城 门洞型 ，过流断面 尺寸 1 5 m1 8 m( 宽 高 ) ，洞 内底板衬砌混凝 土强度等级为 C 3 0，边顶拱衬砌混 凝 土 强 度 等 级 为 C 2 5 。导 流 洞 使 用 年 限为 4年 ， 2 0 0 9年 5月份发现 出机 口混凝土试块抗压强度低 于 设计值 ( 以下简称低强度 ) ，1 、2 导 流洞桩号 0+ 6 0 0 i n上 游 出机 口强度 低 于 设 计 强 度 的共 7仓 ， 2 0 0 9年 1 0月 4日至 6 E t 对上述 7个仓 号随机钻孔 取芯 7组 ，经检测 ，洞 内结构混凝土强度 同样达不 到设计强度要求( 见表 1 ) 。 表 1 导流洞混凝土低 强度情 况统计 浇筑 日期 设计 出机 口强 芯样强 施工部位 年 一月 一日 强度 度 M P a 度 MP 1 洞 0+ 2 2 50+2 4 0边顶拱 2 0 0 9一O 5 0 7 C 2 5 1 8 3 l 9 O 1 洞 0+ 2 4 5 0+2 6 0底板 2 0 o 9一O l一 2 0 C 3 0 2 0 2 1 5 1 1 洞 0+ 3 2 0 O+ 3 3 5底板右半幅 2 o o 90 41 5 C 3 0 2 6 8 2 6 9 1 洞 0+3 5 0 0+3 6 5底板 2 0 0 90 5 0 7 C 3 0 2 5 5 2 4 0 2 洞 0+ 3 4 2 O+ 3 5 4底板左半幅 2 o o 9一O 5一 O 6 C 3 0 2 2 9 2 O 5 2 洞 0+ 3 6 6 0+3 7 8底板 2 0 0 90 5 0 4 C 3 0 2 O 6 1 7 0 2 洞 0+3 7 8 0+3 9 0边顶拱 2 0 0 90 6 0 3 C 2 5 2 2 2 1 7 7 6 0 通过调查发现，产生低强度混凝土的浇筑时间主 要发生在 2 0 0 9年 1月份 、4月下旬和 5月上旬 ，主 要有以下几方面的原因 ：( 1 ) 由于工期紧张 ，右岸砂 石混凝土系统于2 0 0 8年 1 2月底完建 ，2 0 0 9年 1月份 即投入生产 ，未经过试生产和消缺期 ，系统运行不稳 定 ，影响了骨料及混凝土的质量。( 2 ) 由于地质原因 致使骨料料源含泥量严重超标，骨料中石粉含量偏 高 ，特别 是 小 于 0 0 8 mm 颗 粒 含 量超 标 ( 最 高达 2 0 9 ) ，严重影响到混凝土的性能。 3 混凝土低强度处理措施 ( 1 ) 对前期衬砌混凝土施工 中出现的低强度混凝 土洞段进行加强 固结灌浆、加固围岩补强等措施 。固 结灌浆施工参数为灌浆孔孔深入岩 1 2 I n ，问排距 2 IT I ，灌浆压力 0 81 0 MP a以上 ，压水试验检验透 水率小于 3 L u为合格 ；灌浆前后对围岩做 岩体波速 和静弹性模量测试 ，检查灌浆效果。 ( 2 ) 对直流段低强度混凝土表面采用钢板锚固措 施。对前期衬砌混凝土施工中出现的低强度混凝土洞 段进行锚钢板锚 固支护。具体措施如下 ：在低强度混 凝土衬砌底板及边墙 3 I T I 以下范围内，先用大功率砂 轮机对混凝土表面进行整平保证混凝土表面平整，利 用手风钻钻孔，顺水流方向第一排锚杆间距 0 8 m，第 收稿 日期 ：2 0 1 5 0 5 04 作者简介：黄仁脱( 1 9 8 1 一) ，男，工程师。 W a t e r Re s o u r c e s a n d H d r o p o w e r En g i n e e r i n g V o 1 4 6 No 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 黄仁脱， 等梨园水电站导流洞局部混凝土低强度原因分析及处理经验 表 2 导流 洞低强度混凝土抗冲磨处理方 法 序号 混凝 土实测强度范 围 处理方法 l 混凝 土实测 强度小 于设计 强度 的 6 5 表面凿除混凝土 2 c m，改性环氧砂浆 回填 ，再涂 3 mm厚的改性环氧胶 泥，分两次刮涂 2 混凝土实测强度在设计强度的 6 5 一 7 5 之间 表面凿 除混 凝土 1 c m，改性环氧砂浆 回填 ，再涂 l _ 5 mm厚的改性环氧胶泥 ，分一次刮涂 3 混凝土实测强度在设计强度的 7 5 一 9 o 之间 表面凿除混凝土 0 5 c m，改性环氧砂浆 回填，再 涂 1 5 m m厚 的改性环氧胶泥 ，分一次刮涂 4 混凝 土实测 强度 大于等于设计 强度的 9 0 不需 处理 二排锚杆 间距 1 5 m，排 距为 3 m，锚杆 外露 0 0 2 m，用环氧砂浆进行注浆 随即安插 3 2 mm，L=3 m 锚杆 ，将加工制作锚 固孔 的钢板 ( 钢板厚度 1 5 c m) 与锚杆焊接成整体 ，为了使水流平顺不对混凝土表面 产生冲刷浸蚀 以致掏空进 而对锚钢板运行产生危害 ， 将沿顺水流方 向的钢板头加工成 1 ： 1的坡度 ，最后 对焊接头进行打磨 ，防锈处理( 见 图 1 ) 。 图 1 导流洞底板低强度混凝土钢板锚固示意( 单位：m) ( 3 ) 对转 弯段低 强度混凝 土表 面采 用抗 冲磨 处 理。对导流洞转弯段边墙原设计 为 C 2 5混凝 土而实 测强度低于设计强度部位以及边墙转弯段混凝土实测 强度低于设计强度 9 0 的部位需进行抗冲磨处理， 抗 冲磨处理材料选用 E C H改性环氧砂浆和 E C H改性 环氧胶泥。抗冲磨处理采用的处理方法如表 2所列 。 4 抗冲磨处理施工方法 4 1 施工平 台 边墙抗冲磨处理施工采用搭设临时脚手架做为操 作平台。底板处理时采用半幅围堰 ，首先 ，用粘 土袋 从底板中线垒筑一条围堰 ，堰宽 3 0 5 0 c m左右 ，堰 高超过现水位线 3 0 c m，堰长视需修补范围确定，再 将两端围堰垒筑平齐纵向围堰 ，用水泵将围堰内积水 排除干净 ，将有漏水的部位用堵漏灵堵水 。 4 2材 料性 能 洞身衬砌低强度混凝土抗冲磨处理材料采用 E C H改性环氧砂浆和 E C H改性环氧胶泥。 水利水电技术第4 6卷2 o l 5年第7期 4 2 1 EC H 改性环 氧砂 浆 E C H改性环氧砂浆是采用改性环氧树脂 、矿粉 、 石英砂 、填料等制成复合胶体 ，配合改性固化剂使用 的一种双组份高性能环氧砂浆。该材料具有较好 的抗 压抗折强度、韧性和抗冲磨性能，施工于混凝土表面 能有效的改善混凝土 的综合耐久性 。E C H改性 环氧 砂浆配合 比如表 3所列 ，技术性能指标如表 4所列。 表3 E OH改性环氧砂浆配合比 环氧树脂 3 0 4 材料 1 丙 酮 堵漏灵 砂 ( E 4 4) 树脂树脂 含量 k g 1 0 o 2 0 2 5 1 5 2 0 1 5 0 4 5 0 说 明 主剂 固化剂 稀释剂 增塑剂 填料 细骨料 表 4 E C H改性环氧砂 浆技术性能指标 检测项 目 检测结果 相对密度 1 4 9 初凝 时间 mi n 6 O 终凝时间 mi n 1 8 0 固化 时间 d 3 抗折强度 MP a 9 抗压强度 MP a 5 O 抗拉强度 MP a 1 1 粘结抗拉强度 MP a 2 2 4 2 2 E C H 改性 环氧胶 泥 E C H改性环氧胶泥是一种新 型抗 冲磨 材料 ，在 潮湿面仍能有 良好 的粘结效果。E C H环氧胶泥主要 技术性能指标如表 5所列 。 表 5 E OH环氧胶泥 主要技术性能指标 抗拉强 抗压强 密度 收缩率 混凝土粘结 钢板粘结剪 切 度 MP a 度 MP a k g e m一 强度 MP a 强度 MP a 1 4 ( 干燥粘结面) 2 O ( 干燥粘结面) 1 2 5 0 1 5 O 2 1 ， 3 ( 有水粘结面) 1 5 ( 有水粘结面) 4 3施 工工 艺 抗冲磨施工工艺流程 为：性状描述 一 凿除并 清 理基面一 修补一 养护一 检查验收。 ( 1 ) 性状描述。在现场监理人员指定下，确定修补 ( 下转第6 5页) 61 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 2纵 向 区围堰 爆破 时安全评价 侯国锋， 等混凝土围堰爆破拆除技术研究及应用 项 目 厂右帷幕 坝下帷幕 4 机组 4 机副厂房 升船机坝段 沙沱大桥 Sm 1 m 3 4 7 1 2 1 2 5 7 0 8 5 4 4 5 8 9 5 2 7 9 允许震 速 V c m s 3 0 3 O 1 5 2 5 7 0 1 0 上层单孔 Q 为 k g 时 c m s I 6 6 6 5 3 0 6 6 1 2 O 0 4 9 0 0 5 孔内微差 Q 一 为 l 4 k g 时 c r n s 1 2 5 4 9 l 0 4 9 0 9 0 0 3 7 0 0 4 下层单孔 Q 一为 3 1 5 l( g时 V c m s 1 7 8 6 9 8 0 7 0 1 2 9 0 5 2 0 0 5 孑 L 内微差 Q 为 1 7 I 【 g时 值 c m s 1 3 6 5 3 4 0 5 4 0 9 9 0 4 0 0 0 4 最大段药量为 3 1 5 撮大段药量为3 1 5 k g 最大段药量为3 1 5 最大段药量为3 1 5 最大段药量为3 1 5 最大段药量为3 1 5 安全评价 l (g以下时，安全 和 l 4 k g 时，不安全 k g以下时， 安全 以下时， 安全 以下时，安全 以下时，安全 注 ：表 1、表 2中 抄 佗 大 轿 的 僵 计 算 是 便 用 公 式 ( 2) 进 仃 的 。 根 据 ( 2 ) 式 ， 则 有 ， 3 -。 ： 4 o 1 1 ( ) ， 可 得D 一= 1 8 m 。 3 o = 4 o l 1 f D m a x) 1 ， 可得 D = 2 3 m。同理根据 ( 2 ) 式 ，也有 ，3 0= 4 0 1 1 ( ) ， 可 得 - 4 5 o k g o 通过 以上分析 可得 ，当爆源距坝下 帷幕 在 2 3 1 8 m范围内，区围堰拆 除爆破可采用孔 内微差爆 破技术 ；当爆 源在距坝下 帷幕在 1 81 2 m范 围内， 区围堰拆除爆破采用浅眼爆破方式 。 4 3 震动速度监测与监督 本方案采用 了一 系列综 合控爆技 术 以降低爆破 时各保护 目标 的振动 ，包括 高精 度长延期依可赛 导 爆管雷管 、逐孔起 爆 、孔 内微 差爆 破 、预裂 爆 破 、 浅孔爆破等。尽管如此 ，由于施工中影响爆破振动 的因素很多 ，现场情况复杂 、变化大 ，只有实 测 的 振动速度才 能从 本质 上最 直 接地 反 映各 保 护 目标 受爆破地震 影 响 的程 度 ，因此 在整 个爆 破 施 工过 程 中全程对 各保 护 目标 的实 时爆 破 振 动速 度 进行 监测 。 沙沱水电站纵向混凝土围堰拆除时 ，采取 了减振 槽开挖 、预裂爆破、浅眼爆破 、定 向爆破、冲击锤凿 除等方法 ，降低 了爆破振动 ，控制 了飞石影响 ，有效 地保护 了永久混凝土表面的完整性 ，保障了发电机组 的安全运行 ，可为类似工程提供参考。 ( 责任编辑欧阳越) 寻 粤 寻 粤寻 寻s耳 = e c 每 s 每 ( 上接 第 6 1页) 范围，用全站仪对缺陷修补部位进行测量并绘制草图。 ( 2 ) 凿除、清理。将需修补部位混凝土用风镐或 人工凿 除，深 0 52 C I T I 左右。将凿 除部位彻底清 理 ，清除松散混凝土颗粒和破损混凝 土块。用压力水 进行冲洗，并将冲洗积水吸除干净，然后用压力风或 烘干器吹干备用。 ( 3 ) 修补 。修补前基面用压力 风反复进行 冲吹， 使基面洁净无污垢 ；然后用丙酮涂刷一遍。用成品环 氧基液将 修补基面涂刷一 遍 ，涂刷 时凹陷处必须涂 透。铺敷 E C H改性环氧砂浆 ，待环氧基 液粘手牵丝 时 ，将配置好的 E C H改性环氧砂浆 回填在修补基面 上 ，手工振捣泛浆 ，当手工振捣不泛浆时采用电动平 板振动器进行振捣至泛浆为止 ，然后用钢抹子压抹收 光，修补完后表面要与原混凝土面齐平。待铺敷的 E C H环 氧砂 浆 基本 固化后 ，在其 表 面刮 一 至两 遍 E C H胶泥( 厚 3 m m或 1 5 mm) 。 ( 4 ) 养护。修补范围内进行防损保护 ，然后 自然 养护 7 d 。 水利水电技术第4 6卷2 0 1 5年第7期 ( 5 ) 检查验收。清理工作面，申请验收。 4 4 质量管理保证措施 为了确保本工程施工质量 ，施工 中需确保认真贯 彻执行国家有关质量法令 、法规和有关 的技术规范、 验收规范及有关标准，严格按质量保证体系的目 标执 行 ，确保工程质量 、创造优质工程。 ( 1 ) 质量保证措施。成立质量小组 ，由项 目经理 任组长 ，对质量进行专项管理 。严格实行工序三检制 ， 每道工序必须检查合格后才能进行下道工序的施工。 主要材料定时抽查、检验，必须有产品合格证和检验报 告。做好技术交底工作，对新进场工人进行技术培训。 拌料由专业人员进行，保证秤量准确、充分搅拌均匀。 ( 2 ) 质量管 理及检 验的标 准。工 程所有施 工设 备 、施工材料及施工工艺 ，都应遵照施工方案的技术 规范及 国家和有关部门颁发的现行标准规范执行 ，若 施工方案的技术规范与国家或有关部 门颁 发的标准 、 规程不一致时按监理单位 的指示执行 ，若现行标准和 规范有误时 ，则以新标准和新规范为准。 ( 责任编辑郭利娜) 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m