潘口电站溢洪道混凝土缺陷的治理

苏,庆  ,龙,镇

摘要：潘口水电站属Ⅰ等大(1)型工程，其岸边开敞式溢洪道已建成12余年，受混凝土老化及多年行洪运行影响，其溢洪道泄槽段混凝土底板局部出现裂缝、掉块、底板止水破坏等现象。为确保行洪安全，2022年汛前，汉江水电开发有限责任公司分别采用了环氧砂浆、聚脲、双组份聚硫密封膏等进行了处理，取得较好效果。

关键词：潘口水电站；溢洪道；裂缝；环氧砂浆；聚脲；双组份聚硫密封膏。

1  潘口水电站溢洪道情况简介

潘口水电站总库容23.38亿m3，为完全年调节水库，属Ⅰ等大(1)型工程。其防洪设施由岸边开敞式溢洪道和泄洪洞组成，其中溢洪道最大下泄能力12600m³/s。常年受风吹日晒及行洪冲刷影响，2021年汛后检查发现溢洪道泄槽段出现不同程度混凝土缺陷，影响行洪安全。

经现场查勘及分析，主要缺陷为大体积混凝土底板局部出现龟裂裂缝；由于水流沿裂缝下渗至钢筋层引起的钢筋锈蚀及行洪冲蚀导致的掉块；部分伸缩缝止水破损造成的水流下渗等情况。

为防止混凝土缺陷进一步扩大，确保行洪安全，需对溢洪道混凝土裂缝、掉块、止水破损等问题进行处理。

2  不同缺陷的处理

2022年4月至5月，汉江水电开发有限责任公司参考国内外大中型水利工程混凝土缺陷处理经验，结合近年出现的新型材料，针对不同缺陷、采用不同施工工艺和材料进行了处理。具体如下：

2.1 裂缝处理

（1）裂缝分类及相应处理方法

按照裂缝的宽度及是否为贯穿性裂缝将裂缝分为四类，分别为：

Ⅰ类裂缝（龟裂或微细裂缝）：表面缝宽δ<0.2mm，缝深h≤300mm。该类裂缝暂无危害，但为防止其进一步发展，需沿裂缝表面打磨清理后，通过涂刷环氧基液、抗冲刷材料进行封闭。

Ⅱ类裂缝（表面或浅层裂缝）：表面缝宽0.2mm≤δ<0.3mm，缝深300mm。该类裂缝危害不大，在无渗漏水情况下亦可采用表面封闭的方法进行处理；但若存在渗漏水，则先进行钻孔灌浆处理渗漏水后再进行表面打磨封闭处理。

Ⅲ类裂缝（深层裂缝）：表面缝宽0.3mm≤δ<0.5mm，缝深1000mm

Ⅳ类裂缝（贯穿性裂缝）：表面缝宽0.3mm≤δ<0.5mm，缝深h>5000mm。这两类裂缝均对混凝土结构有较为明显的危害，无论有无渗漏水，均需先进行灌浆处理，其后再进行表面封闭处理。

由于溢洪道上游水位较高，承压较大，泄槽底板混凝土裂缝存在内渗可能，为了取得较好的裂缝灌浆效果，需选用一种能够在干、湿环境下均具有较好固话作用的材料进行灌浆。参考国内同类型环境下混凝土缺陷处理的成功案例，本次裂缝灌浆选用了长江科学院自主研发的CW510系高渗透改性环氧树脂灌浆材料。该材料由新型环氧树脂，活性稀释剂，表面活性剂等所组成的双组份灌浆材料，具有配制简单，可灌性好，力学强度高，在干燥及潮湿条件和水中都能很好的固化的特点。

本次处理在对裂缝表面进行打磨、布钻孔、安装固定注浆嘴、0.2Mpa通风检查、缝面封闭等一系列工序后，按5:1配比对CW512环氧灌浆材料进行配制，采用0.3MPa～0.5MPa压力进行化学灌浆。

（2）裂缝的表面封闭

考虑到溢洪道常年受风吹日晒、行洪水流冲刷等因素，为加强混凝土表面强度，在裂缝表面封闭处理时，我们选用了一种近年来兴起的新型材料CW629聚脲进行混凝土表面封闭处理。CW620聚脲混凝土表面防护材料是由多种聚合物配成的聚制备而成的一种水免疫纳米聚脲防护修补材料。单组分材料在环境湿度作用下发生聚合反应，固化成弹性膜，对混凝土基材具有良好的粘接性和防水性。涂层防渗效果优异，且具有很好的抗冻融、抗冲磨、抗碳化等性能，耐候性高。与环氧砂浆相比，具有更为优异的力学性能，抗紫外线性能和抗太阳暴晒性能；聚脲本身有30年以上的使用寿命，并且具有-40℃的低温柔性。更适用于解决混凝土表面裂缝、磨蚀、渗漏、碳化等一系列缺陷处理技术难题。

在本次裂缝灌浆完毕后，对裂缝周边进行打磨、清洗、晾干后涂刷界面剂，待界面剂表干后直接刮涂2mm厚聚脲涂层。经后期行洪后现场检查完好，可验证抗冲刷效果良好。

2.2 混凝土掉块处理

现场检查发现混凝土掉块均位于混凝土底板伸缩缝部位，本次采用环氧砂浆对掉块进行分层修补，但在工艺上增加了分缝泡板和复合胎基布来增加抗裂性能，并在表面刮涂聚脲来增加强度和抗冲刷性能。具体工艺如下：沿伸缩缝对破损的部位两边各15cm宽进行表面打磨，凿除已破坏的混凝土至露出新的基面，对缝面用高压风冲净，在分缝位置嵌填泡板，涂刷环氧基液，再以每层不超过2cm厚度涂抹环氧砂浆至表面平整，待固化清理后，铺设复合胎基布、刮涂2mm厚聚脲进行防护。现场处理过程见下图1。

    

图1：混凝土掉块处理

2.3 溢0+150处伸缩缝止水破损处理

通过染料水试验发现潘口电站溢洪道溢0+150处伸缩缝中部位置水流直接下渗至排水廊道，判断该部止水破损，为防止行洪冲刷造成底板破坏，需进行处理。考虑该位置处于伸缩缝部位，伸缩、变形较大，为尽可能不破坏原混凝土结构完整性，参考中南勘测设计院意见和国内类似工程处理经验，本次采用一种具有密封性好、粘结力强、弹性好、使用寿命长等良好性能的材料～双组份聚硫密封膏对止水破损的伸缩缝部位进行嵌填的处理，该材料具有优良的耐水、耐油、耐老化、耐腐蚀的特性。可长期在一40℃～120℃的条件下工作，故该材料适用于各种水泥建筑物变形缝。

具体施工工艺如下：凿除结构缝内充填物，凿除宽度2cm，凿除深度5cm～10cm左右，缝内清理干净后，嵌填双组份聚硫密封胶，缝两侧各打磨15cm宽，清洗干净后，表面涂刮聚脲30cm宽，厚度为不小于2mm进行封闭。现场处理过程见下图2。从后期充水试验看，处理效果较好，该部位下方对应排水廊道已无渗漏水情况。

图2：伸缩缝破损处理

3 结语

    综上，针对不同的缺陷，利用近年来推广使用的新材料的优异的力学性能和特性，潘口水电站溢洪道混凝土缺陷得到较好的治理，也为以后同类型混凝土缺陷治理开阔了思路。相信在未来水利工程中的治理中，新材料将得到更为广泛的应用。

参考文献

1. 孙志恒.聚脲防水材料在水利水电工程中的应用.研究探索.2013年第31卷第10期。
2. 彭永平.双组份聚硫密封胶填缝止水材料的应用.黑龙江水利科技.2013年第41卷第9期。

3. 《水电水利工程化学灌浆技术规范》DL/T 5406-2019

第一作者简介：苏庆，男，汉江水电开发有限责任公司，工程师，主要从事水工金结设备运行维护管理工作，通讯地址：十堰市竹山县施洋路70号，邮编:442200，联系电话：[phone]，E-mail：[e-mail]