冯家山水库泄洪洞出口底板气蚀破坏处理技术方案

魏红侠

（宝鸡市冯家山水库管理局 陕西 宝鸡 721300）

冯家山水库泄洪洞位于大坝右岸，为深孔塔式有压隧洞，主要起泄洪排沙减淤的作用。泄洪洞包括进水塔、压力隧洞段、出口闸室和挑流鼻坎段，全长445.833 m，最大流量575 m3/s，最大流速34 m/s，于1975年10月投入使用。出口闸室及挑流鼻坎长度22 m，包括闸室底板、侧墙、鼻砍和弧形闸门支撑混凝土梁等，为钢筋混凝土整体式结构。泄洪洞是冯家山水库泄洪排沙和放空水库的主要设施，在水库运行中发挥着重要作用，但经过三十多年的运行，该洞出口发生严重的气蚀破坏，影响工程正常运行，亟须处理。

1 气蚀破坏情况

2011年汛后检查中发现，泄洪洞出口底板发生气蚀破坏，破坏部位主要位于底板右侧。气蚀长度最长达9.3 m，最大宽度1.6 m，最大深度0.55 m，右侧侧墙底部也发生不同程度的淘刷破坏，最大高度0.7 m，深度0.2 m，最大深度0.2 m。洞身经检查无明显裂缝和渗漏，运行正常。

经分析，主要是该泄洪洞运行时间较长，而且在泄洪过程中小流量长期运行，高流速水流产生负压爆破，形成气蚀破坏，若不及时进行处理，将危及整个泄洪洞的运行。

2 处理方案的确定

该泄洪洞出口气蚀破坏以前也有发生，均采用钢砂混凝土修补，利用环氧砂浆补面，但经多次运行，新旧混凝土结合强度不够，在同一部位屡次发生同样的破坏。在多方论证，深入调研的基础上，本次改造采用在原混凝土内栽植锚筋，然后用钢板衬砌，环氧砂浆封口的方案。

2.1 底板处理

首先，对气蚀破损部位的混凝土进行凿除、清基，在新鲜的混凝土表面按50 c m×50 c m梅花形布置Φ22螺纹锚杆（为避免与原钢筋交叉，可根据现场情况局部进行调整），锚杆一端过丝，在锚孔内灌注M 20砂浆锚固，并根据锚杆位置，在分块衬砌钢板上预留锚杆孔；其次，浇筑C 40混凝土填充气蚀破坏部位，浇筑时表层预留10 c m，用做二次浇筑；第三，待混凝土初凝后，浇筑二次混凝土，铺设钢板，利用平板振捣器振捣及锚头调整钢板铺设高程。二次混凝土初凝后，将钢板与钢板、钢板与锚筋焊接，并割除锚头，磨平。最后，用环氧砂浆对钢板与原混凝土接缝进行锁口处理。

2.2 侧墙处理

首先，对气蚀破损部位的混凝土进行凿除，拆除原钢板；其次，在干燥的混凝土表面布置Φ22螺纹锚杆，锚杆一端过丝（为避免与原钢筋交叉，可根据现场情况局部进行调整），在锚孔内灌注M 20砂浆锚固；第三，安装钢板，将钢板与钢板、钢板与锚杆焊接；第四，浇筑C 40混凝土，初凝后，割除锚头并磨平；最后，对钢板与原混凝土接缝用环氧砂浆锁口处理。最终使得钢板、底板和侧墙成为一个平滑整体。

2.3 底板局部处理

对于该洞子底板局部处理，将其表层清理干净，烘干后，用环氧砂浆补齐找平。

3 主要技术要点

3.1 围堰

因泄洪洞洞身渗流，必须修建围堰将渗漏水流封堵，导出底板以外，满足施工需要，围堰封堵采用内、外堰两道封堵，设置于闸门内侧。内堰用塑料编织袋装堆砌，外堰砖砌，里外混凝土浆收面。围堰均为1.0 m高，长5 m。双重围堰将洞内水封堵后，利用管道将堰内积水抽排至河道。

3.2 侧墙及底板渗漏点封堵

因泄洪洞出口右侧系山体，存在渗流，破坏侧墙和底板部位有明水渗出，不利于混凝土浇筑和环氧砂浆施工，必须采用防水胶粉、堵漏灵封堵底板底部渗漏点及侧墙施工缝渗水点，将水封堵住后，使渗水由钢管导出。待侧墙及底板混凝土浇筑完毕后，用木塞堵住管口，然后用钢筋焊接封堵管口。

3.3 钢筋制安、钢板铺设

按原底板钢筋网布设间距，采用焊接工艺，补齐钢筋网与锚杆连接成整体。

先用C 40碎石混凝土浇筑填充气蚀破坏部位，初凝后，浇筑二次混凝土，铺设厚度15 m m钢板衬砌，保证钢板与原混凝土高程平齐，钢板与原混凝土接茬部位用环氧砂浆填充锁口。侧墙用钢板封堵，浇筑C 40碎石混凝土，接缝用环氧砂浆填充锁口。底板其余部位经表层清理后，用环氧砂浆找平。

3.4 局部破损处理

泄洪洞出口底板左侧平直段局部破损部位，对表层进行凿毛烘干，然后采用环氧砂浆处理，要求表面光滑平整。

3.5 配合比的选择

3.5.1 C 40碎石混凝土重量配合比

水泥∶中砂∶碎石∶水∶外加剂比例为 1∶1.54∶2.92∶0.37∶0.01（1 m3混凝土中材料含量分别为：水泥420 k g，砂子645 k g，碎石 1225 k g，水 155 k g，外加剂 4.2 k g），其中碎石粒径5 m m～31.5 m m，砂率控制率为34%，混凝土坍落度控制为35 m m～50 m m。

3.5.2 M20砂浆重量配合比

水泥∶砂子∶水=1∶4.03∶0.89（1 m3砂浆中材料含量分别为：水泥360 k g，砂子1450 k g，水 320 k g）。

3.5.3 环氧砂浆重量配合比（单位：g）

环氧树脂∶聚酰胺∶丙酮∶水泥∶砂=1000∶500∶100∶1000∶1500。

3.5.4 环氧基液配合比（单位：g）

环氧树脂∶乙二胺∶二丁酯∶丙酮=100∶6∶15∶20。

3.5.5 环氧砂浆施工技术要求

环氧砂浆配置工艺过程：先将环氧树脂放入容器，加热至60℃，然后加入一定比例的丙酮（稀释剂），再加入一定比例的乙二胺（固化剂），充分搅拌，再将预热至30℃的填充料（水泥和砂）加入搅匀，配置好的环氧砂浆应在40 m i n内用完（每次配置不超过2 k g）。

环氧基液配置过程：先将环氧树脂放入容器，加热至60℃，加入二丁酯和丙酮拌匀，再加入乙二胺拌匀即可。

环氧砂浆施工工艺：首先对处理好的混凝土表面进行喷灯烘干，然后用毛刷均匀地涂抹一层底层基液（涂抹厚度不能超过1 m m），尽可能做到均匀，不流淌、不漏刷。待基液初凝（表面不流动，手触拉丝，大约40分钟）时，用抹刀涂抹环氧砂浆，涂抹时要边抹平边压光。用量控制:环氧砂浆为2000 k g/m3，底层基液为0.5 k g/m2。

环氧砂浆涂抹完毕后，要进行隔离养护3 d～7 d，严禁环氧砂浆表面被水浸湿、践踏和撞击。养护环境低于15℃时，应该采取加热保温养护。

4 施工过程注意事项

冯家山水库泄洪洞改造施工过程中，除以上涉及的围堰、侧墙及底版渗漏点的封堵、钢筋的制安、铺设以及混凝土比例的选择都应该严格按照施工程序进行外，对于原混凝土面的凿除、钢筋除锈、混凝土所用材料的选择以及混凝土试样的测试都应严格按照工程施工操作规程进行，以保证该工程的质量。

5 处理效果

该工程用钢板衬砌代替了钢砂等高强度混凝土简单修补的传统工艺，施工简捷可靠，减少了凿除难度，缩短了工期，提高了效率。衬砌钢板在锚杆的锚固力和环氧砂浆的黏结力作用下，能与原混凝土共同变形，共同受力，增强了整体性和避免抗气蚀破坏的强度，具有抗冲磨、抗气蚀性能强，施工简捷快速，使用寿命长等诸多优点。

6 结论

冯家山水库泄洪洞出口底板气蚀破坏处理技术方案经过连续八个月的试运行，监测表明管道底部钢板黏结牢靠，表面光滑，无任何异常现象，达到了预期的加固效果，可以在同类工程中应用。陕西水利