某電站水墊塘水下修補(bǔ)工程概述

某電站水墊塘水下修補(bǔ)工程概述

摘要：水電站和水庫大壩的水墊塘、消能工護(hù)坦等結(jié)構(gòu)由于長期承擔(dān)高速水流消能工作，其底板很容易形成沖刷破壞，如果這些破壞不及時處理，,會嚴(yán)重影響大壩安全。某水電站水墊塘在水下中檢查發(fā)現(xiàn)，水墊塘底板產(chǎn)生嚴(yán)重的沖蝕、磨損，因此每年在枯水期機(jī)組總停時進(jìn)行水下修補(bǔ)。本文主要介紹水電站水墊塘水下修補(bǔ)工程工藝、流程，為其它水下修補(bǔ)工程提供借鑒及參考。關(guān)鍵詞：水電站水墊塘水下修補(bǔ)一、工程概況某水電站水墊塘上下游長為130.00m，左右岸寬為132.50m，底板高程為880.00m，表面為厚0.5m的C38混凝土保護(hù)層，保護(hù)層下為C18混凝土底板。水下檢查發(fā)現(xiàn)水墊塘底板混凝土遭受了嚴(yán)重的破壞，底板混凝土被大面積沖刷，形成沖溝、沖坑，影響了大壩及水墊塘的正常運(yùn)行與安全。水墊塘是水電站水工結(jié)構(gòu)物的重要組成部分，承擔(dān)了大壩表孔泄洪、左雙泄、左右沖沙孔的泄洪、排沙和機(jī)組過流效能的作用，處于常年過流狀態(tài)，工作負(fù)荷異常繁重。水墊塘底板受到的損傷和破壞，主要是由于水流的沖蝕、磨損造成的沖刷和掏空破壞，某些遭遇高速水流的破壞部位，還有空蝕引起的破壞，因此，水墊塘的補(bǔ)強(qiáng)加固在技術(shù)上應(yīng)滿足以下要求：（1）補(bǔ)強(qiáng)加固結(jié)構(gòu)必須滿足抗沖、耐磨的強(qiáng)度要求，堅固耐久。一方面水下修補(bǔ)加固，應(yīng)該是錨固牢靠的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，另一方面，澆筑形成的結(jié)構(gòu)面應(yīng)滿足有利于過流的表面，以便減少過流阻力，減少因大流速和渦流等原因造成的沖刷破壞。（2）混凝土材料應(yīng)能適于水下施工，便于水下澆筑，凝固時間盡可能的短，適應(yīng)澆筑后過流的考驗。1.水下修補(bǔ)工藝及作業(yè)方法水墊塘水下修補(bǔ)主要包括以下施工工藝：前期水下檢查和測量、沖坑水下修整與清理、沖坑鑿毛和清理、錨筋的水下布設(shè)、水下焊接架設(shè)限裂鋼筋網(wǎng)、模板制作與水下安裝、澆筑前的基面清理和清洗、水下混凝土的澆筑、倉內(nèi)取樣、水下養(yǎng)護(hù)。水下作業(yè)主要進(jìn)行布設(shè)錨固筋、焊接分布筋、基面清洗、水下混凝土（C40）澆筑等補(bǔ)強(qiáng)加固作業(yè)。對水墊塘底板的沖坑進(jìn)行水下不分散混凝土澆筑，要求澆筑修補(bǔ)后的底板表面恢復(fù)至880m原底板高程，UWB混凝土28天齡期強(qiáng)度達(dá)到C40。1.1水下檢查及測量為了解水墊塘沖坑的具體情況，潛水員首先要對沖坑進(jìn)行水下檢查、測量和標(biāo)識。首先潛水員對沖坑進(jìn)行全面檢查，并進(jìn)行水下錄像，弄清沖坑損壞范圍、損壞情況以及坑內(nèi)鋼筋出露情況和形態(tài)、坑內(nèi)推移質(zhì)的沉淤情況、沉淤物粒等。其次潛水員利用測量工具對沖坑大小、深度和分布情況進(jìn)行測量，并在沖坑范圍測點(diǎn)處打鉚釘，用鐵絲串聯(lián)形成邊界，為水面定位、繪制圖紙、確定切割邊線、制作限裂鋼筋網(wǎng)、確定澆筑方量和備料計算等提供依據(jù)。1.2水下修補(bǔ)部位的清理水下清理是把沖坑內(nèi)松動和強(qiáng)度達(dá)不到要求的混凝土鑿除，露出新鮮的混凝土面。對于沖坑深度小于8～10cm的部分，要加深開挖，使其達(dá)到要求深度，以便保證混凝土澆筑后的強(qiáng)度。另要沿沖坑邊緣下切，使邊沿深度也要達(dá)到8～10cm，形成合要求的邊緣澆筑面。把沖坑內(nèi)的石頭、沙子、鋼筋頭或其他雜物清除。為了增加沖坑內(nèi)新老混凝土在接合面上的的粘結(jié)強(qiáng)度，必須對沖坑內(nèi)比較平整的混凝土面進(jìn)行鑿毛處理，鑿毛深度要達(dá)到設(shè)計要求。鑿毛完畢后將鑿下的碎混凝土清理出沖坑。1.3錨固筋布設(shè)錨筋的布設(shè)事關(guān)新老混凝土的整體性，是修補(bǔ)工程的一個重要環(huán)節(jié)，一定要控制好以下幾個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：錨筋直徑、錨孔深度、錨筋間距和排距、拉拔強(qiáng)度等。所植錨筋的技術(shù)參數(shù)主要有：錨筋直徑為25mm的剪口式螺紋鋼、錨筋間距為100cm、排距為50cm，且要交錯布置。在要求錨固薄層新混凝土?xí)r，間距和排距可適當(dāng)放大，但要確保錨固筋密度每平方米不少于1根，且要梅花形布置。1.4水下焊接限裂鋼筋網(wǎng)錨固筋布設(shè)完成后,在修補(bǔ)區(qū)域的邊界架立鋼模板,以保證澆筑混凝土不溢出澆筑區(qū)域；鋼模板要求高度40cm，傾斜角度30～45度，并用φ25鋼筋與錨固筋焊接固定。縱橫鋼筋規(guī)格及密度為φ12＠500×1000，限裂鋼筋網(wǎng)和“L”型鉤子與原鋼筋網(wǎng)和錨固筋之間的連接,采用連接鋼筋進(jìn)行單面焊。連接鋼筋規(guī)格為φ12。限裂鋼筋網(wǎng)與原鋼筋網(wǎng)之間的連接鋼筋布置為梅花型，間距、排距約為100cm左右，形狀為兩端帶鉤的“Z”字型鋼筋，保證每4m2不少于兩根。限裂鋼筋網(wǎng)與原鋼筋網(wǎng)之間的距離為10～20cm，以保證新布鋼筋網(wǎng)保護(hù)層厚度不少于10cm,每次澆筑前監(jiān)理都要對鋼筋網(wǎng)間排距進(jìn)行抽檢。1.5水下混凝土澆筑水下澆筑修補(bǔ)采用材料UWB-Ⅱ水下不分散混凝土，澆筑采用吊罐法。每次澆筑前均用高壓水槍對澆筑倉面進(jìn)行徹底清洗。為了檢驗混凝土的質(zhì)量，在澆筑混凝土現(xiàn)場進(jìn)行出料口取樣，并在與澆筑的混凝土同等條件下進(jìn)行水下養(yǎng)護(hù)。1.5.1澆筑前準(zhǔn)備澆筑UWB-Ⅱ水下不分散砼前將粗細(xì)骨料按比例裝成若干編織袋運(yùn)放到澆筑作業(yè)船備用，裝料時在現(xiàn)場需要設(shè)有材料工程師及工程監(jiān)督各1名，嚴(yán)格控制編織袋內(nèi)集料的重量，已潮濕的骨料堅決不允許入袋；澆筑作業(yè)船及機(jī)動運(yùn)輸船進(jìn)入指定工作現(xiàn)場；在潛水員將當(dāng)日的澆筑倉面徹底清理干凈,經(jīng)監(jiān)理人員水下檢查并同意澆筑后，混凝土攪拌工作開始。1.5.2基面再清理混凝土澆筑前再次對澆筑面用高壓水清洗，確?；娓蓛舨浵駲z查，并在每個倉次內(nèi)預(yù)留2～3根高于錨固筋20cm的φ12圓鋼作為水下澆筑面高程參照筋。每次澆筑前監(jiān)理檢查并測量高度。鑒于電站夜間停機(jī)，白天要正常發(fā)電，故澆筑前再次清理坑內(nèi)由水流漩回的碎石、圓木等雜物，用高壓水再次沖洗基面，確保當(dāng)日澆筑基面的清潔、干凈，保證新老混凝土的粘結(jié)力。1.5.3混凝土的攪拌與澆筑

混凝土攪拌：攪拌工作由澆筑船上的1臺容量為0.5m3、功率28.5kW強(qiáng)制式攪拌機(jī)來完成；將各組分倒入料斗加水?dāng)嚢?分鐘成混凝土，攪拌好后放至混凝土吊罐，送到水下倉面。水下混凝土澆筑：混凝土吊罐在距離澆筑倉面0.4m時，潛水員將吊罐出料口打開，使混凝土均勻的流淌到澆筑位置。UWB-Ⅱ混凝土需潛水員將流淌到損壞位置的混凝土均勻地向四周攤壓，逐漸填滿至整個沖坑。施工現(xiàn)場每一罐料從攪拌至潛水員攤平完畢所需時間為4-8min,保證了連續(xù)澆筑。水下混凝土養(yǎng)護(hù)：為了讓澆筑的混凝土具有更好的性能，在預(yù)定開機(jī)發(fā)電之前一小時就結(jié)束所有澆筑工作,用以保證開機(jī)放水發(fā)電之前,澆筑的水下混凝土有足夠的終凝時間。水下施工質(zhì)量控制：水墊塘的澆筑還要控制以下方面：首先新澆筑的混凝土表面要平整，內(nèi)部密實，新老混凝土膠結(jié)良好，新澆混凝土面與周邊原混凝土面高差不超過10cm。其次澆筑過程中進(jìn)行倉內(nèi)隨機(jī)取樣，每個沖坑取3組，每組三個試件；試件和同期澆筑的混凝土在相同的條件下養(yǎng)護(hù)，試件的強(qiáng)度要達(dá)到設(shè)計要求，即，28d齡期抗壓強(qiáng)度達(dá)到40MPa以上。二、結(jié)語經(jīng)過汛后對該水電站水墊塘水下檢查表明，水下澆筑的混凝土表面平整，與原底板的銜接較好，銜接處未出現(xiàn)較大的高差，保證了過流面的順暢，同時也無漏澆、冷縫等現(xiàn)象。水墊塘底板經(jīng)過水下修補(bǔ)，提高了抗沖刷能力，為電站及水墊塘安全運(yùn)行打下了堅實的基礎(chǔ)。隨著施工技術(shù)、水下施工設(shè)備和水下材料的發(fā)展,水下施工技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)具備水下直接對水工建筑物缺陷進(jìn)行處理修復(fù)的能力。尤其是水下混凝土澆筑技術(shù)已經(jīng)非常成熟,可以極大地節(jié)省工程費(fèi)用和停機(jī)發(fā)電時間。本文結(jié)合電站水下修補(bǔ)工程實例，對水下混凝土澆筑工藝及材料的應(yīng)用進(jìn)行了簡單闡述，也為今后類似的水下修補(bǔ)工程提供一些探討及借鑒。參考文獻(xiàn)：

中國石油天然氣集團(tuán)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)/CNPC92-2003《水下