水庫主壩廊道維修養護技術探討

導語：水庫主壩廊道維修養護技術探討一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：某水庫大壩建成年代較早，受限于工藝水平，成型廊道的內壁存在凹凸不平整問題，并發生嚴重的滲漏析出物現象。為保證廊道的安全運行，采取了綜合維修養護措施：先以PVC管完成滲透水導流，再對廊道凹凸處進行鑿除或修補處理，然后對廊道表面涂刷新型的瓷塑高分子復合材料，提高混凝土抗碳化能力，避免外界不利環境的侵蝕。實踐應用表明，所采取的維修措施使廊道環境得到有效改觀，達到了廊道結構抗碳化能力增強和耐久性提高的目的。

關鍵詞：廊道維修;滲透水;瓷塑高分子復合材料;混凝土防碳化

1.引言

廊道是水庫大壩的重要組成部分，其功能主要是用于排水、灌漿、檢測或者是運行維護等，能夠起到降低壩體水位以及集中滲水等作用，其一般設置于混凝土大壩的內部，兩端進出口分別連接壩外，并與壩體內的縱向通道、橫向通道以及豎井等互相連通，形成廊道系統。對于水庫的大壩廊道而言，其周邊環境存在特殊性，且其發揮的使用功能要求較高，因此對其進行高效維修與養護是擺在水利工程技術人員的重要課題。在水庫的大壩廊道病害分析與處理方面，我國相關研究學者進行了較多的探索，如霍自民等[1]依托邯鄲市四里巖水庫廊道的維修案例，針對其廊道存在的裂縫進行了產生機理分析，并認為其裂縫原因是混凝土干縮產生的拉應變大于極限拉應變所致，據此提出了設置后澆帶、控制入模溫度以及采用減水劑等針對性的防治措施。舒恒[2]基于Abaqus有限元軟件，對開裂的廊道結構建立模型進行應力計算，從而找出底板開裂的根本原因，在此基礎上提出了加固方案，并對加固前后的結構進行了計算驗證。張凱等[3]針對巖溶地區的廊道析出物與滲漏水問題，應用熱重分析法，并結合使用X射線衍射法，分析了析出物的組成，成功探明了水體與巖體發生溶解的作用機理，探明了巖溶地區潛在的地下壩滲流隱患。亢一凡[4]以和川水庫為案例，對其排水廊道內出現的白色沉淀物進行了化驗分析，通過計算水環境的飽和指數，發現了沉淀成因，并確定大壩未受到侵蝕，保證了壩體安全。范文博[5]針對某核電站取排水廊道伸縮縫滲水、嵌縫物質剝離或老化等一系列問題，另外還包括廊道內表面混凝土生銹膨脹、保護鋼板掉落或凸起、鋼杯洞維修點位置多出生銹等，闡述了具體的維修方案，保證了該取排水廊道的正常運行和使用。綜上可知，關于水庫的大壩廊道病害分析與處理，較多的研究集中于機理分析與理論計算等方面，而針對廊道質量問題進行施工工藝介紹的報道較少[6-7]。因此，本文在既有研究的基礎上，總結闡述了廊道滲透水流疏導、廊道表面與地面施工處理等工藝，尤其是創新采用一種瓷塑高分子復合材料（即CPC）混凝土防碳化涂料的應用，該涂料的應用能避免環境中CO2、氯化物以及酸雨或海水等對結構體造成侵蝕破壞，取得了較好的廊道維修效果。

2.項目概況

背景項目的某一水庫位于長江流域，從上世紀60年代起便一直發揮重要功能，如抗洪、發電、防旱、水利灌溉、農田調水等，是一座具有控制性作用的大（二）型水庫。水庫大壩建成年代較早，受當時施工工藝水平的限制，廊道內壁施工質量存在凹凸不平的問題，對美觀造成一定的影響，自建成后運行至今，主壩廊道受水流的滲透作用，逐步出現越來越多的混凝土滲透通道，引起的鈣化物質與滲透析出物現象較嚴重，導致混凝土碳化程度劇烈。水庫主壩廊道的實景如圖2所示。基于上述，本次擬進行廊道維修養護，應用相關的技術措施，解決主壩廊道存在的一系列問題，如滲透水流疏導、砼表面凹凸修補以及防碳化措施等，其中在防碳化技術措施方面，本次使用了一種新型的水泥基聚合物復合材料——CPC混凝土防碳化涂料，成為本項目維修技術中的創新應用點。

3.滲透水流疏導

3.1選擇合適的疏導材料

對于廊道安全性而言，滲透水流的存在是一個較大的潛在隱患，在采取維修養護措施前，將水流利用排水設施實現疏導是關鍵一環。金屬管和PVC管都具有較好的疏導性能，均可作為疏導材料。相比PVC管，金屬管雖然耐久性更好，且強度更高、抗裂性更好，較常在普通的小流量排水中應用，但對于大壩廊道而言，卻不合適。原因是，廊道一般空間狹窄且多有彎折轉角，而金屬管較難加工成小轉角形狀，且覆蓋的表面材料也極易發生開裂，非常不利于封閉導流。PVC管不存在上述金屬管的相關問題，因此較為適用。對于選定的PVC管，合理的管徑確定也是重要的考量。過大的管徑既不利于導流封閉，也難以滿足廊道施工條件；而當選擇的管徑過小時，則滲透水流中的砼襯出物也極易堵塞導流管。綜上所述，PVC管的管徑應當由多次現場試驗而定，本次最終選定的直徑為40mm。

3.2主要施工方法

先對廊道基面進行沖洗，為尋找到主要的滲漏通道，應將滲漏處存在的混凝土析出物全數清除。發現滲漏點所在后，通常沿該滲漏點和排水溝進行畫線，并按此線在墻面上切槽，與此同時對半切開PVC管，將其開口向內沿槽口嵌入，再對封口利用封堵料實現快速封堵。值得注意的是，封堵料不能塞入管道內引起堵塞，且切槽過程中應保持直線，槽的寬度與深度宜相同。廊道頂與墻體處的滲水點通過上述處理后均以點、線或面的形式引流至埋管內，再用聚合物砂漿對堵體進行表面找平，并用防碳化材料刷涂一遍。沖洗干凈壩段的接縫位置后，于接縫兩邊分別切槽，再根據導水方法處置。在處理廊道上下游側的排水溝時，可先將上游側排水溝沖洗干凈，再將C20細石砼澆筑于踏步段的排水溝內，用以原溝填平；同樣采用C20細石砼將水平段的排水溝塑造為角溝，縱坡取0.3%，厚度最小處為50mm。將廊道內下游側排水溝的原砼蓋板進行拆除，并將厚100mm的C20砼澆筑于原溝沿位置。

4.廊道表面處理措施

4.1地面處理

本項目擬對廊道地面采取貼火燒板的措施，以提高地面防滑能力及增加美觀度。鋪設火燒板過程中，盡量在壩體分縫處進行火燒板的分縫；進行排水孔以及觀測點等位置鋪設時，須將火燒板按照起初的外部輪廓進行切割，加工整齊后再進行鋪貼施工。本次所用的厚30mm芝麻灰火燒板應根據原排水溝的尺寸進行下料切割，且須在原排水溝完成必要處理后再進行。

4.2墻面處理

對于廊道兩側混凝土墻面，應先將表面附著的鈣化物及浮漿清除干凈，并對凹凸不平之處采取鑿除或修補處理。墻面修補較厚處（超2mm）應掛鋼筋網后粉刷。用鋼絲刷清洗廊道頂部砼表面的浮漿、鈣化物等，疏松、空洞處予以鑿除，接著用聚合物砂漿找平缺陷較大處。通過廊道的地面和墻面處理，能保證廊道地面平整清潔、內壁平順光滑，排水裝置通暢無阻，實現了預期的處理效果。

5.瓷塑高分子復合材料的應用

5.1復合材料概況

瓷塑高分子復合材料（即CPC）的基本原料包括熱性塑料（如PP、PE、PVC）和經過高溫處理的粉煤灰、陶瓷灰以及污泥灰等。熱塑性聚合物具有較好的流動性與黏結性，其在熔融溫度下能與粉煤灰等物料經過特殊工藝處理后實現共聚，形成高分子材料。該涂料憑借黏結強度高、黏結能力強以及柔韌性好等特性，具備良好的密封和防水功能，且能避免混凝土結構體受外界水分、氯離子以及酸堿物等的腐蝕，既能預防混凝土因伸縮所致的裂縫，也能將細小裂縫封閉。市場上該類涂料價格適中，故本次選用該涂料進行廊道修復。CPC混凝土防碳化涂料是一種新型的水泥基聚合物復合材料，由高性能防碳化乳液改性而成，其中包含有特殊的共聚物質，能使水泥通過反應生成交叉鏈，獲得附著力和內聚力。將該涂料涂抹于砼表面后，能形成黏結穩固的保護層，避免環境中CO2、氯化物以及酸雨或海水等對結構體造成侵蝕破壞。

5.2涂料施工方法

5.2.1基面處理和涂料配制按前述施工方法對廊道的混凝土基面及凹凸不平處進行鑿除或修補處理，完成清洗后再用聚合物砂漿粉刷一遍，砂漿各組分的質量比為：水∶細砂∶A組分∶B組分=（0.7-1.0）∶4∶1∶3。采用調配的聚合物膩子進行不平整位置的找平，如裂縫、蜂窩、麻面等處，AB組分的配比為1∶（2～2.5）。配制CPC涂料時，液料與粉料的配比應準確，計量無誤。先攪拌液料使之均勻，再添加粉料后借助攪拌器充分攪拌，時間不少于5分鐘。配制完成的CPC不得有粉團和沉淀，色澤圖3CPC涂料的配制應均勻，如圖3。5.2.2CPC涂料的涂刷CPC涂料須分層施工，底涂、中涂和面涂的次數分別為1遍、2遍、1遍，前道涂料面干后方能施工下道涂料，間隔時間至少為1.5h。下道涂料施工前，應對上道涂料涂刷情況進行檢查，保證厚度均勻，無漏涂。涂刷CPC時可采用容貌輥筒或刷子進行。輥涂時應來回多次，不得殘留氣泡與涂層內，每遍輥涂時應交替變換方向，保證涂覆均勻牢固。5.2.3涂層養護在CPC涂層的表面完全干硬后，宜采用霧化水的方式養護2d，待其自然干燥14d后方能接觸明水。施工環境較為潮濕時，應采取除濕措施。

6.廊道修補效果分析

在完成原滲漏通道的封閉與導流處理后，原有裂縫得到了有效的控制，且未出現新生裂縫，滲透水能沿既定的排泄通道流至地面排水溝，避免了廊道內壁的滲透水流橫流狀況，有效地保護了廊道混凝土結構。通過對廊道地面鋪貼火燒板，既顯得干凈整潔，又起到防滑作用，有利于各種監測儀器的安全應用。廊道內壁通過鑿除或修補等處理后，各壩段之間銜接平順，保證了廊道內壁的平整度，提升了美觀度。應用物理力學性能良好的CPC混凝土防碳化涂料，使之與混凝土基面緊密結合形成保護層，有效阻止環境中有害物質對混凝土結構體的侵蝕，且該涂料具備良好的表面硬度和耐磨性，在使混凝土抗碳化能力有效提升的同時，增強了廊道使用耐久性。本次水庫主壩廊道修復完成后，廊道外在觀感得到了極大提升。

7.結語

本文依托長江流域的某一水庫工程案例，針對其主壩廊道修復問題，綜合考慮滲透水流疏導、廊道混凝土結構體抗碳化能力提升以及廊道美觀度等方面，結合工程實際情況，有針對性地采取了滲透水導流、地面鋪貼火燒板、內壁平整度修整、涂刷CPC涂料等技術措施，高效高質量地完成了水庫主壩廊道的維修養護，尤其是其中所介紹的新材料應用工藝，能為類似項目提供借鑒思路。

參考文獻：

[1]霍自民,章美文,劉亞敏,朱國慶.四里巖水庫廊道裂縫成因分析及防治措施[J].水利水電技術,2005,36(5):78-80.

[2]舒恒.天荒坪抽水蓄能電站上水庫7＃廊道開裂原因分析與加固方案論證[D].武漢:武漢大學,2005.

[3]張凱,劉成棟,蘇正洋,孟穎.巖溶地區地下水庫廊道析出物與滲漏水溯源研究[J].水電能源科學,2020,38(11):54-57.

[4]亢一凡.和川水庫大壩廊道碳酸鈣沉淀成因分析[J].山西水利科技,2020(03):17-20.

[5]范文博.核電站循環水取排水管廊的維修措施[J].建材發展導向(上),2019,17(01):397-398.

[6]張勇,何毅.向家壩電站廊道壩基混凝土防滲墻施工質量控制[J].人民長江,2012,43(17):95-98.

[7]林偉濤,呂英俊.ZT廊道交替池單邊停產大修施工實例[J].市政技術,2015,33(01):109-111.

作者：李嬋娟 單位：北京市密云水庫管理處