摘要：泄洪沖沙洞與消力池是奴爾水利樞紐工程的主要泄洪建筑物之一，對工程安全運(yùn)行影響較大。該文對泄洪沖沙洞與消力池在多年運(yùn)行中出現(xiàn)的沖蝕、磨蝕情況進(jìn)行了分析，提出了針對性的工程修復(fù)方案。工程實踐表明，設(shè)計方案滿足規(guī)范及運(yùn)行要求，可為類似工程設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：泄洪沖沙洞；磨蝕；修復(fù)方案；奴爾水庫
１工程概況
奴爾水利樞紐是奴爾河上的控制性工程，是一座承擔(dān)灌溉、發(fā)電綜合利用任務(wù)的樞紐工程。水庫總庫容為０．６９億ｍ３，正常蓄水位為２４９７ｍ，死水位２４６５ｍ，電站總裝機(jī)容量為６．２ＭＷ，多年平均年發(fā)電量為０．２１７億ｋＷ·ｈ。工程由攔河壩、導(dǎo)流兼泄洪沖沙洞、溢洪洞、發(fā)電引水系統(tǒng)及電站廠房等組成。大壩為碾壓式瀝青混凝土心墻壩，最大壩高８０ｍ。工程地震設(shè)防烈度為Ⅷ度。奴爾河流域?qū)倥瘻貛Т箨懶愿珊禋夂�，四季分明，夏季炎熱，冬季寒而不冷，春季升溫快而不穩(wěn)定，秋季降溫快，降水稀少，日照豐富，氣溫年、日變化大，無霜期長，緯度地帶性氣候變化明顯。奴爾河山區(qū)歷年極端最高氣溫３６．４℃，極端最低氣溫－２２．５℃，多年平均氣溫４．７℃，多年平均年降水量１９５．０ｍｍ，多年平均年蒸發(fā)量１２６７．４ｍｍ。奴爾河及其臨近流域均無推移質(zhì)觀測資料，由于工程區(qū)地處南疆山區(qū)，結(jié)合該區(qū)域周邊已建水利工程的設(shè)計成果和實際運(yùn)行情況，推移質(zhì)輸沙量占年懸移質(zhì)輸沙量的比例按２０％考慮。經(jīng)計算奴爾水文站推移質(zhì)輸沙量為１２．７５×１０４ｔ。奴爾河流域奴爾水文站的天然輸沙量為懸移質(zhì)輸沙量與推移質(zhì)輸沙量之和。其多年平均年輸沙總量為７６．５×１０４ｔ，多年平均含沙量３．７３ｋｇ／ｍ３。
２水庫導(dǎo)流兼泄洪沖沙洞沖蝕、磨蝕現(xiàn)狀
（１）導(dǎo)流兼泄洪沖沙洞有壓洞洞身。通過對導(dǎo)流兼泄洪沖沙洞有壓段洞身整體進(jìn)行查看，洞內(nèi)混凝土襯砌段底拱４０°～６０°范圍有磨損現(xiàn)象；形成０．１～０．２ｍ的小溝，寬度約１ｍ。洞身局部有露筋，露筋主要為分布鋼筋，露筋部位磨損嚴(yán)重，且有部分鋼筋斷裂現(xiàn)象，局部個別地方發(fā)現(xiàn)受力筋磨斷現(xiàn)象。隧洞頂拱整體情況良好，磨損輕微或未磨損。（２）導(dǎo)流兼泄洪沖沙洞工作閘井。導(dǎo)流兼泄洪沖砂洞閘井底板發(fā)現(xiàn)磨蝕現(xiàn)象。局部較嚴(yán)重，有０．２ｍ的坑槽。鋼板底部工字鋼出露。（３）導(dǎo)流兼泄洪沖沙洞出口。出口消力池陡坡段底板局部有露筋，露筋主要為分布鋼筋，露筋部位磨損嚴(yán)重。在陡坡段底板出露的排水管的位置混凝土磨損嚴(yán)重［１－２］。
３工程修復(fù)方案設(shè)計
３．１底拱漏水部位處理
采用水溶性聚氨酯灌漿材料對裂縫、伸縮縫進(jìn)行化灌處理。該材料是由異氰酸酯與伯羥基聚醚等經(jīng)一定工藝合成而得的單組分灌漿材料［３－４］。性能指標(biāo)見表１。封孔材料—ＧＭＴ高性能改性聚合物修補(bǔ)砂漿其介紹、性能特點(diǎn)、主要技術(shù)參數(shù)見表２。
３．２導(dǎo)流兼泄洪沖沙洞沖蝕、磨蝕處理
導(dǎo)流兼泄洪沖沙有壓洞身底拱混凝土襯砌段４０°～６０°范圍有０．１～０．２ｃｍ、寬約１ｍ的小溝，局部有露筋、斷筋現(xiàn)象；工作閘井磨蝕嚴(yán)重，有２０ｃｍ坑槽，鋼板底部工字鋼露出；出口消力池有露筋、鋼筋磨損嚴(yán)重，需針對三段不同的沖蝕、磨蝕破壞的不同程度，有不同處理方案。３．２．１磨損厚度δ≤３ｃｍ區(qū)域（１）修補(bǔ)材料。磨損厚度δ≤３ｃｍ，采用專用環(huán)氧樹脂基液處理劑和改性環(huán)氧抗沖磨修復(fù)材料修補(bǔ)，本項目擬使用的ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿專用界面處理劑雙組分改性環(huán)氧界面劑和ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿的性能見表３和表４。（２）修補(bǔ)施工工藝。磨損厚度δ≤３ｃｍ區(qū)域ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿修補(bǔ)的工藝流程為：確定修補(bǔ)區(qū)域→待修補(bǔ)區(qū)混凝土基面清理及打磨→清洗并干燥→涂刷雙組分改性環(huán)氧界面劑→待表干→鋪筑ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿→養(yǎng)護(hù)。３．２．２磨損厚度３ｃｍ＜δ≤１０ｃｍ區(qū)域（１）修補(bǔ)材料。底板磨損厚度３ｃｍ＜δ≤１０ｃｍ，根據(jù)設(shè)計要求，該修補(bǔ)厚度區(qū)域可采用強(qiáng)度不低于Ｍ４０砂漿作為基地，考慮到洞內(nèi)實際情況該修補(bǔ)區(qū)的基面為潮濕基面，按照潮濕基面進(jìn)行修補(bǔ)處理，宜選用高性能改性聚合物砂漿和ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿兩種修復(fù)材料復(fù)合使用，其中高性能改性聚合物砂漿修補(bǔ)厚度為１～８ｃｍ，作為基層修補(bǔ)材料，其余２ｃｍ用ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿為抗沖磨抹面材料進(jìn)行修復(fù)，不足２ｃｍ的，應(yīng)鑿深至２ｃｍ，當(dāng)修補(bǔ)面積大于０．５ｍ２時，布置Φ２０同型插筋。（２）修補(bǔ)施工工藝。混凝土表面磨損厚度３ｃｍ＜δ≤１０ｃｍ區(qū)域，高性能改性聚合物砂漿作為基層修補(bǔ)材料修補(bǔ)１～８ｃｍ，ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿為抗沖磨抹面材料進(jìn)行表面２ｃｍ修復(fù)，工藝流程為：確定修補(bǔ)區(qū)域→待修補(bǔ)區(qū)混凝土基面清理及鑿毛→清洗→涂刷高性能改性聚合物凈漿→鋪筑高性能改性聚合物凈漿→養(yǎng)護(hù)，干燥→涂刷雙組分改性環(huán)氧界面劑→待表干→鋪筑ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿→養(yǎng)護(hù)→混凝土接縫面涂刷雙組分改性環(huán)氧界面劑。３．２．３磨損厚度１０ｃｍ＜δ≤１５ｃｍ區(qū)域選用與原設(shè)計同標(biāo)號混凝土回填至表層２ｃｍ，剩余深度２ｃｍ用ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿為抗沖磨抹面材料進(jìn)行修復(fù)，不足２ｃｍ的，應(yīng)鑿深至２ｃｍ，當(dāng)修補(bǔ)面積大于０．５ｍ２時，布置Φ２０同型插筋。（１）修補(bǔ)材料。底層修復(fù)材料（８～１３ｃｍ）：洞身段，Ｃ４０Ｗ１０二級配混凝土；閘井段，Ｃ４０Ｆ２００Ｗ６二級配混凝土；消力池段，Ｃ４０Ｆ２００Ｗ６二級配混凝土。表面抗沖磨材料（２ｃｍ）：雙組分改性環(huán)氧界面劑；ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿，性能見表３與表４。（２）修補(bǔ)施工工藝。混凝土表面磨損厚度１０ｃｍ＜δ≤１５ｃｍ區(qū)域，根據(jù)設(shè)計要求，回填指定的二級配混凝土進(jìn)行底面修補(bǔ)，表面２ｃｍ采用抗沖磨材料ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿抹面，修補(bǔ)工藝流程為：確定修補(bǔ)區(qū)域→破損區(qū)混凝土基面清理及鑿毛→清洗處理→鋼筋處理，回填指定混凝土→灑水養(yǎng)護(hù)，干燥處理→涂刷雙組分改性環(huán)氧界面劑→待表干→鋪筑ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿→養(yǎng)護(hù)→混凝土接縫面涂刷雙組分改性環(huán)氧界面劑。３．２．４磨損厚度δ＞１５ｃｍ區(qū)域露出鋼筋處理，根據(jù)情況，進(jìn)行鋼筋除銹、置換，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，后選用與原設(shè)計同標(biāo)號混凝土回填至表層２ｃｍ，剩余深度２ｃｍ用ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿為抗沖磨抹面材料進(jìn)行修復(fù)，不足２ｃｍ的，應(yīng)鑿深至２ｃｍ，當(dāng)修補(bǔ)面積大于０．５ｍ２時，補(bǔ)焊鋼筋，加鋼筋網(wǎng)。（１）修補(bǔ)材料。底層修復(fù)材料（大于１３ｃｍ）：洞身段，Ｃ４０Ｗ１０二級配混凝土；閘井段，Ｃ４０Ｆ２００Ｗ６二級配混凝土；消力池段，Ｃ４０Ｆ２００Ｗ６二級配混凝土。表面抗沖磨材料（２ｃｍ）：雙組分改性環(huán)氧界面劑與ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿。（２）修補(bǔ)施工工藝。混凝土表面磨損厚度１０ｃｍ＜δ≤１５ｃｍ區(qū)域，根據(jù)設(shè)計要求，回填指定的二級配混凝土進(jìn)行底面修補(bǔ)，表面２ｃｍ采用抗沖磨材料ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿抹面，修補(bǔ)工藝流程為：確定修補(bǔ)區(qū)域→破損區(qū)混凝土基面清理及鑿毛→清洗處理→鋼筋處理，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，回填指定混凝土→灑水養(yǎng)護(hù)，干燥處理→涂刷雙組分改性環(huán)氧界面劑→待表干→鋪筑ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿→養(yǎng)護(hù)→混凝土接縫面涂刷雙組分改性環(huán)氧界面劑。
４結(jié)語
對于多泥沙河流來說，水利樞紐工程的泄洪沖沙洞與消力池部位發(fā)生磨蝕現(xiàn)象較為普遍。針對此種情況，根據(jù)奴爾水庫工程磨蝕深度，采用專用環(huán)氧樹脂基液處理劑、ＧＭＴ新型快速修復(fù)抗沖磨砂漿、改性環(huán)氧抗沖磨修復(fù)材料等不同方案進(jìn)行修補(bǔ)。工程實踐表明，設(shè)計方案滿足規(guī)范及運(yùn)行要求，可為類似工程設(shè)計提供參考借鑒。
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