某電站水墊塘水下修補工程概述

某電站水墊塘水下修補工程概述

摘要：水電站和水庫大壩的水墊塘、消能工護坦等結構由于長期承擔高速水流消能工作，其底板很容易形成沖刷破壞，如果這些破壞不及時處理，,會嚴重影響大壩安全。某水電站水墊塘在水下中檢查發(fā)現，水墊塘底板產生嚴重的沖蝕、磨損，因此每年在枯水期機組總停時進行水下修補。本文主要介紹水電站水墊塘水下修補工程工藝、流程，為其它水下修補工程提供借鑒及參考。關鍵詞：水電站水墊塘水下修補一、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混凝土保護層，保護層下為C18混凝土底板。水下檢查發(fā)現水墊塘底板混凝土遭受了嚴重的破壞，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行與安全。水墊塘是水電站水工結構物的重要組成部分，承擔了大壩表孔泄洪、左雙泄、左右沖沙孔的泄洪、排沙和機組過流效能的作用，處于常年過流狀態(tài)，工作負荷異常繁重。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，水墊塘的補強加固在技術上應滿足以下要求：（1）補強加固結構必須滿足抗沖、耐磨的強度要求，堅固耐久。一方面水下修補加固，應該是錨固牢靠的鋼筋混凝土結構，另一方面，澆筑形成的結構面應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）混凝土材料應能適于水下施工，便于水下澆筑，凝固時間盡可能的短，適應澆筑后過流的考驗。1.水下修補工藝及作業(yè)方法水墊塘水下修補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、水下焊接架設限裂鋼筋網、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、倉內取樣、水下養(yǎng)護。水下作業(yè)主要進行布設錨固筋、焊接分布筋、基面清洗、水下混凝土（C40）澆筑等補強加固作業(yè)。對水墊塘底板的沖坑進行水下不分散混凝土澆筑，要求澆筑修補后的底板表面恢復至880m原底板高程，UWB混凝土28天齡期強度達到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行水下檢查、測量和標識。首先潛水員對沖坑進行全面檢查，并進行水下錄像，弄清沖坑損壞范圍、損壞情況以及坑內鋼筋出露情況和形態(tài)、坑內推移質的沉淤情況、沉淤物粒等。其次潛水員利用測量工具對沖坑大小、深度和分布情況進行測量，并在沖坑范圍測點處打鉚釘，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、確定澆筑方量和備料計算等提供依據。1.2水下修補部位的清理水下清理是把沖坑內松動和強度達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，使其達到要求深度，以便保證混凝土澆筑后的強度。另要沿沖坑邊緣下切，使邊沿深度也要達到8～10cm，形成合要求的邊緣澆筑面。把沖坑內的石頭、沙子、鋼筋頭或其他雜物清除。為了增加沖坑內新老混凝土在接合面上的的粘結強度，必須對沖坑內比較平整的混凝土面進行鑿毛處理，鑿毛深度要達到設計要求。鑿毛完畢后將鑿下的碎混凝土清理出沖坑。1.3錨固筋布設錨筋的布設事關新老混凝土的整體性，是修補工程的一個重要環(huán)節(jié)，一定要控制好以下幾個關鍵節(jié)點：錨筋直徑、錨孔深度、錨筋間距和排距、拉拔強度等。所植錨筋的技術參數主要有：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時，間距和排距可適當放大，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錨固筋布設完成后,在修補區(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，限裂鋼筋網和“L”型鉤子與原鋼筋網和錨固筋之間的連接,采用連接鋼筋進行單面焊。連接鋼筋規(guī)格為φ12。限裂鋼筋網與原鋼筋網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。限裂鋼筋網與原鋼筋網之間的距離為10～20cm，以保證新布鋼筋網保護層厚度不少于10cm,每次澆筑前監(jiān)理都要對鋼筋網間排距進行抽檢。1.5水下混凝土澆筑水下澆筑修補采用材料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行徹底清洗。為了檢驗混凝土的質量，在澆筑混凝土現場進行出料口取樣，并在與澆筑的混凝土同等條件下進行水下養(yǎng)護。1.5.1澆筑前準備澆筑UWB-Ⅱ水下不分散砼前將粗細骨料按比例裝成若干編織袋運放到澆筑作業(yè)船備用，裝料時在現場需要設有材料工程師及工程監(jiān)督各1名，嚴格控制編織袋內集料的重量，已潮濕的骨料堅決不允許入袋；澆筑作業(yè)船及機動運輸船進入指定工作現場；在潛水員將當日的澆筑倉面徹底清理干凈,經監(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，確保基面干凈并錄像檢查，并在每個倉次內預留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，白天要正常發(fā)電，故澆筑前再次清理坑內由水流漩回的碎石、圓木等雜物，用高壓水再次沖洗基面，確保當日澆筑基面的清潔、干凈，保證新老混凝土的粘結力。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強制式攪拌機來完成；將各組分倒入料斗加水攪拌3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：為了讓澆筑的混凝土具有更好的性能，在預定開機發(fā)電之前一小時就結束所有澆筑工作,用以保證開機放水發(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，內部密實，新老混凝土膠結良好，新澆混凝土面與周邊原混凝土面高差不超過10cm。其次澆筑過程中進行倉內隨機取樣，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，試件的強度要達到設計要求，即，28d齡期抗壓強度達到40MPa以上。二、結語經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，銜接處未出現較大的高差，保證了過流面的順暢，同時也無漏澆、冷縫等現象。水墊塘底板經過水下修補，提高了抗沖刷能力，為電站及水墊塘安全運行打下了堅實的基礎。隨著施工技術、水下施工設備和水下材料的發(fā)展,水下施工技術當前已經具備水下直接對水工建筑物缺陷進行處理修復的能力。尤其是水下混凝土澆筑技術已經非常成熟,可以極大地節(jié)省工程費用和停機發(fā)電時間。本文結合電站水下修補工程實例，對水下混凝土澆筑工藝及材料的應用進行了簡單闡述，也為今后類似的水下修補工程提供一些探討及借鑒。參考文獻：

中國石油天然氣集團企業(yè)標準/CNPC92-2003《水下