小山电站大坝面板冻融剥蚀破坏处理探析

姜 军，张冬冬

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021）

1 工程概况

小山电站以发电为主，由混凝土面板堆石坝、右岸溢洪道和左岸河弯处引水式电站组成，工程为Ⅱ等大（2）型工程。大坝面板顶部厚0.30 m，底部最大厚0.55 m，最大斜长143.88 m，中板宽12.00 m，边板宽6.00 m，共33块板，总面积24 210 m2。面板垂直缝、面板与坝顶防浪墙及防浪墙间缝设二道止水，即底部止水铜片，顶部表面为柔性嵌缝材料。

2 大坝面板冻融剥蚀原因分析

大坝面板发生不同程度的冻融剥蚀破坏，剥蚀面积较大，冻融剥蚀深度为1～5.2 cm。根据现场调查情况和检测结果，分析确定冻融剥蚀的原因：电站地处东北严寒地区，四季温差大、昼夜温度变幅大等气候特点会促使大坝面板冻融剥蚀；由于水库水位变化、降雨等因素使不具备饱水条件的混凝土吸水饱和，且混凝土在十多年的运行中老化，表面混凝土抗冻等级有所降低，加上冬季结冰和春季冻融，造成混凝土表面冻融剥蚀。

3 冻融剥蚀处理方案

3.1 方案比选

方案一：凿除深度20 cm，浇筑高抗冻性混凝土。

表面凿除深20 cm冻融剥蚀破坏的混凝土，老混凝土凿除后若仍有裂缝，首先进行裂缝处理。在老混凝土表面涂刷混凝土界面剂，布设止水，铺设钢筋网，浇筑20 cm厚C35F300W6混凝土。待达到设计强度后在混凝土表面涂刷3 mm厚单组份手刮聚脲。

方案二：凿除表部冻融剥蚀破坏的混凝土，浇筑环氧砂浆。

凿除表面冻融剥蚀破坏的混凝土，老混凝土凿除后若仍有裂缝，首先进行裂缝处理。在老混凝土表面涂刷环氧砂浆界面剂，修复破坏的钢筋，浇筑环氧砂浆。待混凝土达到设计强度后，在混凝土表面涂刷3 mm厚单组份手刮聚脲。

方案一凿除工作量大，施工工序多，需要更多的人工，工期长，施工完成后无法防止混凝土再发生冻融剥蚀破坏的可能性。方案二的环氧砂浆具有强度高、与混凝土粘结力强、防渗性能好等优良特性，通过环氧混凝土高粘结力、高强度的特点达到与老混凝土的结合，保证了结构的整体完整性。综上所述，推荐采用方案二来进行冻融剥蚀的处理。

3.2 方案实施

大坝面板冻融剥蚀处理施工顺序：

凿除原混凝土→基面清理→裂缝检查→裂缝处理（需要时）→钢筋制安（需要时）→更换止水（需要时）→基面清理→界面剂涂刷→涂抹聚合物砂浆→养护→涂刷聚脲。

考虑现场实际情况及具体施工条件，此次主要处理面板水平止水上方及其下方1.50 m范围内面板破损区域，另对678.00 m高程以上面板剥蚀严重区域进行凿除修补。凿除深度平均3 cm，局部冻融剥蚀严重部位凿除深度应加深，凿除深度应均匀，避免出现薄弱断面。混凝土凿除过程中，为保护混凝土整体结构，须采用风镐人工凿除。在老混凝土表面喷涂环氧砂浆界面剂，保证新老混凝土良好胶结。浇筑环氧砂浆时应分层涂抹环氧砂浆，一次涂抹厚度为1.5 cm左右，须保证修补面平顺。待达到设计强度后，在混凝土表面涂刷3 mm厚单组份手刮聚脲。

3.3 主要材料技术指标

1）单组份手刮聚脲

单组份手刮聚脲具有优异的力学性能、抗紫外线性能和抗太阳暴晒性能，具有-45℃的低温柔性，能适应高寒地区的低温环境，尤其是能抵抗低温时混凝土开裂引起的形变而不渗漏。其主要技术指标见表1。

表1 单组份手刮聚脲主要技术指标

2）环氧砂浆

环氧砂浆是由改性环氧树脂、新型环保固化剂和纳米级特种填料等并配以特殊的加工工艺制成的高性能混凝土缺陷修补及水工抗冲磨保护与修复材料。环氧砂浆具有强度高、与混凝土粘结力强、防渗性能好等优良特性，通过环氧砂浆高粘结力、高强度的特点达到与老混凝土的结合，保证结构的整体完整性。其性能指标见表2。

表2 环氧砂浆性能指标

4 结语

随着时间推移，地处严寒地区的大坝面板的冻融剥蚀破坏在不断延续加深，逐渐剥蚀至钢筋的钝化保护层，该层一旦破坏，钢筋会发生锈蚀破坏，从而加剧破坏的发生。大坝面板存在冻融剥蚀缺陷是电站运行的安全隐患，应充分认识它的危害性，尽早对缺陷进行补强处理，确保电站安全运行。