白渔潭水电站船闸右闸室外墙水下补强加固工地进程

白渔潭水电站船闸右闸室外墙水下补强加固工地进程
白渔潭水电站船闸右闸室外墙水下补强
加固工程
1、概述
大唐衡阳发电股份有限公司所属的白渔潭水电站位于湖南省衡阳市湘江支流耒水下游, 距耒水入湘江口15.7KM，系耒水梯级开发的最后一级。

枢纽由挡水建筑物、厂房、船闸、溢洪道等建筑物组成，其中船闸为单级船闸，闸室净宽7.4m，净长60.00m，船闸全长87.50m 上闸首闸顶高程65.00m，下闸首顶高程62.00m。

白渔潭水电站船闸于1960年5月基本建成开始通航, 经过五十多年的运行，水工建筑物如大坝、厂房、船闸等均出现不同程度的损伤缺陷，建筑物水下部分长期遭受侵蚀、冲淘，结构损伤较多。

为了保证船闸的安全，1993年对船闸右侧闸室外墙进行水下补强加固。

2008年汛后水下检查发现白渔潭水电站船闸右侧闸室外墙及墙体以下基岩被水流冲刷破坏较为严重，冲刷深度最深达138cm；船闸下游挡墙发现有贯穿性裂缝，自挡墙顶部延伸至河床，贯穿性裂缝内填充少量泥沙。

此种现象在汛期泄洪时水流对墙体的冲刷程度势必会进一步加重，墙体浆砌石结构强度将明显降低，最终影响闸室外墙整体的稳定和安全。

为了保证大坝和船闸的正常运行与安全，公司决定对船
闸右侧闸室外墙进行了水下补强加固。

2、冲蚀破坏情况及原因分析
2.1、船闸右闸室外墙水下冲蚀破坏情况
根据现场水下录像检查，船闸右闸室外墙水下冲蚀破坏情况如
下：
溢流面与船闸闸室外墙交接处：交接处无裂缝、冲坑等缺陷。

溢流面下游立墙和闸室外墙附着淤泥较多、无破损。

在高程47.5m
处有一个高度70cm三角形平台，平台底部冲刷严重并形成冲坑，冲
坑尺寸为：上下游长120cm，冲坑上下高度45cm，向侧墙内淘深40cm。

见附图01
距溢流面15m断面：自水面到河床底部平台较多，平台和墙体
外观不规则，有冲刷过的痕迹，在高程43.3m处基岩向左岸淘空40cm,
淘坑上下高度95cm。

见附图02
距溢流面20m断面：墙体自高程48.2m开始向侧墙内淘空，淘
空最大深度100cm，淘空洞底部高程43.5m。

浆砌石结构和基岩冲刷
严重，冲坑内砂石骨料裸露，基岩表面不规则。

见附图03
距溢流面25m断面：墙体自高程46.6m开始向侧墙内淘空，在
淘空洞底部高程43.7m处淘空最大，深度为70cm。

浆砌石结构和基
岩冲刷严重，冲坑内混凝土和基岩凹凸不平，强度较差。

见附图04 距溢流面30m断面：墙体自高程47.1m开始向侧墙内淘空，淘
空最大深度138cm，淘空洞底部高程43.9m。

混凝土冲刷严重，淘空
洞内砂石粗骨料裸露，冲坑下边缘有泥砂淤积及少量大石块散落。

见附图05
距溢流面35m断面：墙体自高程48.2m开始向侧墙内淘空，淘
空最大深度76cm，淘空洞底部高程44.3m。

混凝土和基岩冲刷严重，
淘空洞内壁凹凸不平，底部有少量泥砂淤积，砂石粗骨料裸露。

见附
图06
距溢流面45m断面：在高程47.2m处，基岩被冲刷并形成冲坑，冲坑上下高度72cm，冲刷深度53cm，冲坑内壁凹凸不平，基岩强度较差。

见附图07
船闸闸室外墙下游末端：高程47.67m处，外墙与河床交接部位有一淘空现象，冲坑上下高度40cm，向侧墙内淘空深90cm。

淘空洞内砂石骨料裸露。

见附图08
各断面淘空破坏图片
图01 图02
图04图03
图06 图05
图07 图08 2.2白渔潭水电站枢纽布置图
图中主河道右侧为船闸，图下方为河道下游。

2.3、原因分析
白渔潭水电站是以发电为开发目标的低水头径流式电站，于1958年11月开工，边勘测边设计边施工至1960年11月工程基本建成。

河流年平均流量为310立方/秒，2006年7月碧丽丝洪水过程中实测最大流量为7700立方/秒(为百年一遇)。

枢纽中部的溢流坝布置在原河槽，长182.0M，为无闸门控制的溢流堰，堰顶高程58M（与正常高水位相同）。

溢流坝左侧即为本项目船闸右侧外墙破坏处，该处在最大流量时，流速可达10m/s—20m/s。

船闸右侧外墙为利用当地红色砂岩块石砌筑，经过长达50年的水下冲刷，加上本身墙体材料结构强度不高是该处破坏的主要原因。

由于淘刷破坏位于船闸右侧外墙的基础处，随着淘刷进一步向内侧发展，将危及整个船闸的安全。

3、修补方案设计
由于本电站溢流坝顶上没有安装闸门，属于自由溢流式坝，淘刷破坏处位于溢流坝下游。

下游正常蓄水位为50.00m，船闸右闸墙淘刷部位最深处高程为43.00m左右，处于正常蓄水位以下7.0m左右，且范围较大，修筑围堰代价较大，而目前国内水下混凝土的修补技术己较为成熟，因此，本工程修补方案考虑在施工水位以下采用水下混凝土进行修补。

通过对外招标及合理科学的比选，我公司最终选择了江苏神龙海洋工程有限公司进行该项目的施工。

经过我方和施工方反复对比和现场试验及其它水下修补工程项目中实践效果良好的经验，决定选用水下型HK-983树脂锚固剂、HYP型不分散剂和HJSX--A减水剂水下混凝土材料等而进行修补。

修补混凝土结构布置根据现场水下录像检查资料制定施工方案。

4、水下不分散混凝土补强施工方案
4.1、水下修补工艺流程：
4.2、施工方法
施工准备
人员、设备进场、
临建
材料供
应
砼搅拌系统
砼输送系统
砼浇筑系统水下地形
测量
基础清理
水下钢筋
制安
水下立模
水下锚筋
制安
不分散
砼浇筑
养护
拆模
水下录像
竣工验收
砂、石、水泥
供应
模板加
工
钢筋加
工
4.2.1 施工准备工作：
本工程采用船只在水面作业。

电源从船闸处接电。

施工准备工作主要是安装潜水设备两套，潜水空压机两台（备用一台），液压钻一台，高压水泵安装调试、水下钻孔设备安装，水下录像设备安装并经调试正常运转后进行施工。

船闸外闸墙平台从闸首至闸尾铺设施工通道，通道高度与闸墙防浪墙同高，通道首端与工作桥相连，用于混凝土输送车停放及输送；防浪墙外侧安装移动式送料斗，用于混凝土的转运输送；
4.2.2 淘空部位基岩面处理：
由潜水员在水下采用高压水枪对淘空部分的基岩面进行水下清扫工作。

潜水员在淘空部位对松动的块石和松动的混凝土块采用撬棍及风镐将松动的块石清除。

对水生物采用钢丝刷清除，并对老混凝土表面进行了凿毛处理。

4.2.3 水下录像检查：
水下基岩面处理后，采用高压水枪冲洗完成后，由潜水员进行水下录像测量，陆上技术人员通过水下电视监控等手段与潜水员密切配合，对测量数值进行核实，并绘制《水下破坏位置图》，将测量的破坏区域用浮漂做标示(本工程采用中国船舶重工集团公司七五Ｏ试验场的SXD-IIIBFK水下电视进行水下录像检测)。

4.2.4 锚筋制安：
4.2.4.1、钻孔用沈阳产的
7655风钻进行施钻，钻孔孔径
为Ф36mm,深度按设计要求200cm，钻孔时由潜水员平稳把持，按要求钻孔。

4.2.4.2、锚筋采用直径25螺纹钢长度300 cm ，锚固剂采用杭州国电大坝安全工程有限公司生产的HK-983水下型锚固剂。

4.2.4.3、锚筋成孔后将孔内清洗干净，然后安放水下锚固剂，最后将锚筋打入孔内，锚筋施工完成后在24小时严禁碰撞，确保锚筋施工质量。

4.2.5 水下钢筋制安：
4.2.
5.1、由潜水员在水下根据设计要求在淘空部位焊接绑扎水下钢筋，并与水下锚筋连成整体。

4.2.
5.2、在淘空部位普遍布设锚固筋，沿冲坑边缘布置3排，间距100cm，排距50cm，交错布置。

冲坑内部增加的锚固筋按间距100cm，排距50cm，均匀交错布置。

锚孔内填充PBM树脂水泥沙浆锚固剂，保证握裹力大于2MPa。

4.2.
5.3、纵横钢筋规格及布置为Φ12@50，限裂钢筋网和锚固筋之间采用连接钢筋进行单面焊，焊缝长度约为4cm。

连接钢筋规格为Φ12。

间排距均为100cm，形状为两端带钩的Z字型钢筋，保证每4平方不少于2根。

以保证钢筋网保护层厚度不少于10cm。

4.2.6 水下立模：
由潜水员在水下进行水下立模，模板采用钢木模组合结构，骨架采用[8槽钢背对背两根相拼，底部用插筋插入基岩下30CM作竖向主体结构,每隔100CM设立一根,内部用拉筋和插筋固定，横向采用4CM 木板做插模，插模高度为1.5左右为一个浇筑层。

4.2.7 水下不分散混凝土浇筑:
4.2.7.1、混凝土浇筑前再次用高压水清洗，确保基面干净并录像检查，同时在每个浇筑仓内顸留2根高于模板15cm的Φ12圆钢作为浇筑面高程检验筋。

4.2.7.2、根据现场情况,水下不分散混凝土的生产可以采用商品混凝土供料，由于商品混凝土距施工现场较近，车行十分钟到现场，水下不分散剂在搅拌站内加好，并根据不分散剂使用说明，在商品混凝土内加入适量的缓凝剂，由商品混凝土罐车送至大坝上，通过溜槽送至手推车中，再由手推车通过导墙上架设的脚手架平台，通过导墙外搭式的水上浇筑平台，混凝土经过料斗→导管→溜槽→料斗→导管，进行水下混凝土浇筑。

水面上由1艘作业船配合施工。

4.2.7.3、为了保证潜水施工人员安全和水下混凝土的浇筑质量，水下混凝土的施工要求准静水(流速小于0.5M/S)环境作业。

每次浇筑前均用高压水对浇筑仓面进行彻底清洗。

在浇筑混凝土时现场进行仓内混凝土试件取样，并在与浇筑的混凝土同等条件下进行水下养护。

4.2.7.4、水下混凝土的配合比也是影响水下混凝土质量的最关健的指标之一，施工队根据在其他水电厂水下混凝土施工的经验，提供如下配合比
水下C30砼配合比
水泥（KG）
HYP型
不分散剂
中粗砂
（KG）
碎石
（KG）
水
（KG）
水灰比HJSX-A
减水剂
443 8.8 859 890 223 0.5 5.7 水泥应采用P.042.5级的普通硅酸盐水泥。

中粗砂采用细度模数2.3左右的中粗砂。

碎石采用最小0.5mm最大粒径40mm碎石。

坍落度控制在18-22CM，确保混凝土有足够的流动性，以保证整个水下混凝土的浇筑质量。

4.2.8 水下不分散混凝土养护：
水下不分散混凝土浇筑完毕后用塑料薄膜覆盖表面，防止水冲刷，静水养护时间超过1h。

为了让浇筑的混凝土发挥更佳的性能，在顸定开闸冲水时间之前1h就结束所有混凝土浇筑工作。

4.2.9 水下录像检查：
在水下混凝土浇筑完成一昼夜后，经潜水员对整个浇筑的混凝土表面进行水下录像,以检查混凝土表面平整，无漏浇、裂缝等现象，浇筑表面比周围的混凝土稍高。

5、结语
随着白渔谭大坝运行年数的增长，水工建筑物的冲刷淘空己经成为困扰白渔谭大坝安全运行的主要问题。

采用传统围堰隔水修理缺陷部位的施工方法存在施工难度大、所费时间长、防洪要求高等问题,随着材料科学的发展，特别是水下材料、施工技术及水下施工机具的改进发展，水工建筑物水下部分缺陷以潜水作业进行修补作为主要处理手段是切实可行的。

11。