水库溢洪道底板补强加固技术研究

***水库溢洪道底板补强加固技术研究

***水库始建于 1970 年，位于镇平县境内，坝体为土坝，库容为 1.02 亿 m 3 ，属大（二）型水库。该水库溢洪道底板为钢筋混凝土结构，长 90m 、宽 33m 、厚 0.4m ，分为板块和斜坡段。经过 30 多年的运行后，底板出现大量纵横交错的裂缝及大面积冲蚀，经测量，裂缝最宽处为 4~ 5cm ，冲蚀深度最大为 3~ 4cm 。

当地闸多次在裂缝表面采用水泥砂浆封堵并修补冲蚀面，但修补的混凝土与老混凝土之间存在黏结失效问题，致使每次修补均发生不同程度的剥落现象，没有达到修补加固的效果。该溢洪道泄洪闸封闭不严，溢洪道底板表面一直处于漫水状态，为了避免底板中钢筋发生锈蚀，改善底板表面的平整度，必须对该底板进行补强加固。

2 病害成因及危害

经分析判定，原设计没有考虑温度应力，而且没有采取必要的工程措施，在每个板块23m × 33m 的面积内，未设置伸缩缝，致使底板在运行过程中产生了纵横交错的裂缝。另外，混凝土的冻融破坏进一步促进了裂缝的发展。

裂缝的存在使得水及有害物质进入混凝土内部，一方面容易引起钢筋的锈蚀，另一方面裂缝间的冻胀应力会对底板与基岩之间的剪切黏结力造成破坏。若不及时采取相应的工程补救措施，底板与基岩将会产生相对滑移。

出现冲蚀现象主要是施工质量低劣造成的。整个底板平整度较差，并且板块接缝处出现明显的错台现象，导致泄流建筑物内流态混乱，产生了大面积的表面冲蚀，继而发生恶性循环，使冲蚀程度和面积不断加大。

3 补强加固方案的论证

3.1 裂缝封闭

（ 1 ）化学灌浆。鉴于裂缝的走向及分布不规则，首先考虑采用压力化学灌浆的方式来封堵裂缝。化学灌浆要求裂缝中存在相通的毛细孔隙，以便浆液能够沿裂缝自行扩散，填充裂缝。但是底板上的裂缝已出现近 30 年，且常年表面浸水，已被泥沙杂物堵塞，对其中 1 条裂缝进行压力灌浆试验后发现化学浆液难以灌入。因此，化学灌浆的方法不可行。

（ 2 ）防水涂料。堵堵裂缝的主要目的是阻挡水进入裂缝，可采用表面封口的封堵截方式。底板裂缝的宽度会随着温度、湿度的变化而变化，因此修补材料应选用有较高强度又有一定变形能力的防水材料。双组分聚氨酯防水涂料不溶于水，性能优异，使用寿命长，无毒、耐老化，与混凝土等多种材质的黏结性强，施工简单便捷。其主要技术指标：抗拉强度大于 2.5Mpa ，断裂伸长率大于200% ，黏结强度为 1.5~2.5Mpa 。聚氨酯防水涂料遇水则膨胀，而未遇水部分

发生化学反应后，能固化成密实、高强、具有一定弹性的固结体，非常适合于裂缝的封堵。为了保证防渗堵漏的效果，决定采用“两刷一灌”的方法进行修补，即先沿裂缝两侧开槽，在槽内涂刷一层防水材料，再灌入聚氨酯防水浆液，最后在裂缝表面涂刷一层涂料。

但向斜坡段的裂缝中灌入浆液时，浆液会往下流动，不能充填于槽内。为此，在聚氨酯涂料中掺入一定比例的水泥，混合搅拌成黏稠状胶体填充到槽内，这样避免了斜坡裂缝槽内，这样避免了斜坡段裂缝槽内浆液充填不均问题。

3.2 冲蚀面修补

底板冲蚀表面修补成败的关键在于新老材料之间的黏结性的好坏。根据该底板磨损空蚀情况及以往修补失败的经验教训，结合环氧砂改善新老混凝土黏结性能的试验结果，决定采用的修补方案为：在底板混凝土表面涂刷一层环氧树脂基液作为黏结过渡层，再均匀撒上米粒石，最后浇筑新混凝土。这样，即保证了新浇混凝土与老混凝土之间的黏结强度，又可改善底板平整度，调整泄流的流态，而且不会影响溢洪道的过水能力。

4 施工工艺

4.1 裂缝封堵

（ 1 ）导流。用沙土将泄洪闸渗漏出的水导流至底板的边侧流出。

（ 2 ）开槽。利用混凝土切割机沿裂缝两侧切割机沿裂缝两侧切割出宽 4~

5cm 、深 3~ 4cm 的矩形槽，并剔除松动的混凝土块与石子。

（ 3 ）清槽。涂除槽内杂物及泥沙，并用压力水冲洗干净，在日光下暴晒至完全干燥。

（ 4 ）“一刷”。用毛刷在矩形槽内壁上涂刷一层配制好的聚氨酯防水涂料。涂刷中要注意排出气泡，保证聚氨酯涂料与混凝土黏结紧密。

（ 5 ）“一灌”。第一层涂料手指触摸基本不粘时，即可将聚氨酯涂料浆液通过导流管灌入槽内，浆液的表面要低于底板表面 4~ 5mm 。在斜坡段，用灰刀将聚氨酯水泥混合料填入槽内，并用小锤击实。

（ 6 ）“二刷”。槽内浆液固结后，在槽上涂刷第二层聚氨酯涂料。

（ 7 ）养护。保持底板干燥，防止人为踩踏，直至表层涂料固化即可。

由于裂缝较长，因此为保证每道工序的效果，防止杂物落入槽中及浆液的浪费，宜采用小批量、连续配制浆液的方法施工。

4.2 冲蚀面修补

（ 1 ）导流。用沙土将泄洪闸渗漏出的水导流至底板的边侧流出。

（ 2 ）清除杂物。凿除冲蚀面表层松动的混凝土及其他杂物，并清扫干净，然后用压力水将表面冲洗干净，在日光下晒干。

（ 3 ）涂刷黏结剂。配置环氧树脂基液，用毛刷均匀涂刷在冲蚀面上，涂刷厚度约为米粒石高度的一半，即 2mm 左右，注意保持底板表面干燥且无气泡。

（ 4 ）界面糙化。将米粒石均匀撒在环氧树指基液表面，并用干净的扫把轻拍压实。

（ 5 ）浇筑新混凝土。待环氧树脂固化后，先在其表面涂刷一层与后浇混凝土水灰比相同的水泥砂浆，然后浇筑细石混凝土，厚度为 2~ 3cm ，并将表面压平。浇筑过程中应注意预留伸缩缝。

（ 6 ）养护。在新浇混凝土表面铺撒河砂，并浇水养护 14d 。

5 加固效果

依照上述方法对***水库溢洪道底板进行补强加固后，该水库溢洪道已运行4 年，底板沿再出现裂缝，也没再发生进一步的冲蚀，验证了上述补强加固方法的适用性。

4．1加固要求

（1）保持原设计图中泄洪放空洞轴线的纵坡坡降1：0.004688。

（2）加固处理均采用300#细石混凝土，混凝土拌和采用河砂，骨料粒径控制在5mm～20mm 范围内。

（3）所有浇筑混凝土的面积范围内，设置2000mm×2000mm梅花形布置的Φ20锚杆，锚孔深400mm，锚杆顶端距新混凝土面30mm净距。

（4）凡腰线以下部位的加固，重新布置钢筋网。钢筋网架设平整，相邻钢筋高度不相差5mm，钢筋间距误差不大于10mm，钢筋型号与原设计相同。新环向受力钢筋与原环向受力钢筋焊接，焊接度大于规范要求。混凝土保护层净距50mm。

（5）浇筑时混凝土应振捣密实。拱顶混凝土浇筑应填满，无法填满的，增加回填灌浆方法填实。

（6）因泄洪放空洞过流时间长，原浇筑混凝土都冲刷的比较光滑，所以凡新老混凝土结合面都要将老混凝土表面凿去，出露的光滑骨料也要凿掉。

4．2加固方法

（1）洞身斜井段（泄0+015.00m～102.87m）下游端拱底部，凡混凝土表层磨蚀处，将钢筋周围混凝土凿去50mm，形成局部片状凹块，再浇满混凝土，混凝土顶面高程度同原设计高程。

（2）洞身岔管段（桩号泄0+102.87m～0+142.87m）预留的施工缝端口混凝土有缺失处理，在导流洞的封堵段混凝土施工前凿平，混凝土浇筑时将凿去部分和底部基岩的冲坑浇满混凝土，岔管段按原设计施工。

（3）洞身下平洞段（桩号泄0+142.87m～0+279.87m）以腰线为界，分成分别处理。

上半拱受力钢筋被出和拉断的地方，将钢筋周围混凝土凿去50mm，形成倒坡型条状凹槽和局部片状凹块，并保证原有钢筋露出足够长的焊接接头，焊接钢筋使其复位后，再浇满混