金属修复技术在水库闸门边导板处理上的应用

□李奎涛（辽宁省参窝水库管理局）

0 引言

葠窝水库位于辽宁省辽阳市境内的太子河干流上，工程与1970年开工建设，1972年金属结构投入运行，1974年全面竣工，控制流域面积6175 km2,库容7.91亿m3,是一座以防洪、灌溉、工业供水为主，并结合供水发电的大（2）型水利枢纽工程。枢纽主体工程由重力式混凝土挡水坝段、溢流坝段、电站坝段和底孔坝段四部分组成。最大坝高50.30m，坝顶长532m，溢流坝段全长274.20m位于主河床，共14各溢流表孔，设14扇12m×12m弧形钢闸门。经过30多年的运行，闸门边导板及底坎平整度极差，且锈蚀严重，水封老化龟裂，破损严重，存在边导论啃轨现象。闸门底坎高低不平，最大高差11mm，边导板最大锈蚀坑深度达3~5mm。闸门漏水严重，已经影响大坝的安全运行，急需处理。在处理时又不能影响水库的正常运行，常规的边导板处理方法不能满足要求，经调研和技术研究，决定采用贝尔佐纳金属修复技术对边导板及底坎修复。

1 边导板现状

经水利部水工金属结构安全检测中心检测，葠窝水库弧形闸门的边导板及底坎的平整度极差，且锈蚀十分严重。边导板表面已严重锈蚀或锈损，边导板、底坎表面平面度、边导板工作表面结合处错位值均严重超差，底坎工作表面一端对另一端的高差值超差比例占抽样的75%。闸门中心线与闸孔设计中心线不重合，偏差在1～4mm之间。造成一侧水封压缩量过大，另一侧水封压缩量不足，起不到有效的止水作用。

2 边导板缺陷的危害

2.1 边导板缺陷的形成

水工建筑物建成后，边导板作为金属预埋件长期工作在恶劣的环境下，长时间在水下浸泡，对其腐蚀，闸门在运行过程中，边导板对其损伤，泄洪时水流形成的气蚀等造成边导板表面损伤严重，闸门漏水量增大，启门摩擦力增大，形成恶性循环，危及大坝运行安全。

2.2 缺陷的危害

边导板不平整导致水封闭不严，闸门漏水，漏水在冬季结冰，对闸门溢流面及闸墩混凝土形成冻融。检测结果表明，溢流堰面普遍存在着混凝土层状剥蚀脱落、砂石骨料外露、混凝土松散及局部钢筋裸露、锈蚀等破坏现象，局部冻融深度达50 cm,造成溢流堰面极不完整，混凝土强度大大降低，严重影响了大坝的安全运行。边导板不平整直接导致启门力增大，对起升机械造成影响，严重时影响闸门正常启闭。边导板不平整导致闸门在启闭时偏心，运行轨迹不规则，影响金结构件，造成金属疲劳，长时间容易造成金属结构损坏。

3 边导板的修理方法

3.1 常规修理方法

传统的修补方法一是采用金属补强板焊接、螺接或铆接到损伤部位进行局部补强。这种修补方法的突出缺点是结构重量增加，并且由于在修补过程中需要对原结构开孔，会形成新的应力集中源，使损伤区域的受力情况进一步恶化。二是对更换新的边导板，国内水利行业大都采用更换边导板方式，更换边导板需凿除门槽二期混凝土，重新浇筑混凝土，安装边导板，在施工过程中需要对混凝土进行凿除处理和混凝土浇筑，对施工环境要求较高。不仅施工工艺复杂，工期长，工程造价高，还影响水库的正常运行和兴利。

3.2 金属修复技术

采用贝尔佐纳高分子金属修复技术对边导板进行修复，只需对边导板进行清污、除锈处理，把金属修复剂涂刷在边导板表面即可，施工工艺简单，操作方便，工作环境要求不高，工期短。贝尔佐纳金属修补剂具有很强的耐磨蚀和腐蚀的特点，是在鼓风炉和电炉内，在超高温下把钢和硅雾化，然后立即冷却至结晶点以下而形成极微小颗粒。它具有—以硅/钢合金的硬芯，其外包裹着金属化玻璃。这种新的微粒既有金属的特点，十分坚硬和有韧性，又有优良的耐酸类腐蚀的性能。贝尔佐纳金属修补剂固化速度快，性能稳定，具有高抗压、抗冲击强度和一定的挠曲强度，并适应金属的热胀冷缩，固化时不塌落、不收缩，耐磨性能好、抗腐蚀等性能。经金属修补剂处理的边导板表面光洁，强度高，还具有永久防腐性能。

4 金属修复技术的施工技术

4.1 施工工序

第一，拆除闸门所有旧水封及闸门边导论，校对两侧钢丝绳长度，保证闸门在锁定孔位置两侧高程一致，以免钢丝绳松紧程度不同，造成闸门偏心。

第二，首先更换闸门底坎水封，对底坎进行喷砂除锈，使用Belzona9111（清洗剂）清除表面灰尘和油污，并施敷贝尔佐纳金属修复剂。底坎修复高差控制在2mm以内。

第三，底坎修补结束后落下闸门，并在闸门正面搭设脚手架，确定修补数据。在闸门关闭状态下，在闸门面板水封螺栓附近用水准仪标记出一条垂线，并隔0.50m设一个点，测量垂线至闸门墩导轨间的距离，误差<2mm，计算垂线至边导板设计距离。水封压缩量≥3mm，设计距离与实际测量距离的差值就是控制修补的厚度值。

第四，当实际距离小于设计距离时，需要打磨，打磨厚度不超过导轨总厚度的1/2，此厚度用超声波测厚仪进行保证；反之，用贝尔佐纳金属修补剂填补。涂抹贝尔佐纳金属修补剂分两段进行，先将导板按宽度分成3份，先修补两边部位，再以此控制，修补中间与水封接触部位。最后整体涂抹二遍，涂层厚度在0.25～0.38mm之间，第一层涂完，30min后再涂刷第二层，整个修补过程利用经纬仪控制。

4.2 修补控制指标

边导板偏心、倾斜调整控制指标，根据检查数据，弧形闸门刚度满足设计要求，虽然经过多年运行，几何变形很小，考虑调整闸门本体尺寸的难度较大，决定以闸门为基准调整边导板，使其满足弧形闸门安装的质量要求，即边导板在工作范围内对孔口中心线的公差为±2.00mm(工作范围内）河＋4.00/-2.00mm(工作范围外）。

边导板秀坑、凸凹不平处理控制指标，先将边导板金属表面铁锈、氧化层、油污、焊渣等附着物清除干净。采用喷砂除锈，所有磨料表面应清洁干净，喷射用的压缩空气应经过过滤出去油、水。除锈后，表面粗糙度数值应达到75μm以上。局部凸出部分，用手持角磨机打磨，最大打磨厚度不得大于边导板厚度的1/3。对表面>2mm的锈坑或凹陷部位，利用金属修复剂填补，最后对边导板整体施以金属修复剂涂层保护。待涂刷的金属修补剂达到一定机械强度后，按照每延长米不准有两点超1mm，垂直度±2mm误差修补。高出点位进行精细研磨，对低点进行二次补涂金属修补剂，直到达到要求为止。

5 修补后达到的效果

增加了边导板表面的光洁度，涂抹金属修复剂后的边导板光滑、密实，经测试，与橡胶水封的摩擦系数是普通钢板的1/2，能够降低闸门的启门力10%。修复前，由于起升机构部件老化，启门力降低，边导板不光滑，摩擦阻力增大，出现启门力不足的问题；葠窝水库设计启门力为160 t，修复前在设计水位下检测，最大启门力为175 t，超设计值9.50%，通过金属修复技术修补边导板，减小了摩擦力，使启门力达到了设计要求。同时也减少了橡胶水封的磨损，延长了水封的使用年限。

处于水位变化区的边导板，锈蚀破坏是主要问题，如果是非中性水质，锈蚀更加严重。金属修复剂具有很好的防腐蚀效果，且具有永久防腐功能，延长了边导板的使用寿命。

6 结语

金属修复剂对边导板矫正、修补，在葠窝水库的应用表明，修补效果十分理想，很好地解决了边导板修复对水库正常运行带来的影响，即完成了边导板修复工程，又不影响大坝的兴利运行，减少工程造价。金属修复剂修补边导板技术，工艺简单，容易操作，不需要专用设备和工具，施工工期短，应用前景广阔。