《水工建筑物缺陷科研项目成果总结报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水工建筑物缺陷科研项目成果总结报告（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、水工建筑物缺陷综合处理技术研究 科研项目成果总结报告中国水利水电第三工程局有限公司 二九年三月审批: 王鹏禹 审核: 姬脉兴 编写: 屈高见 肖 念赵仁安一.前言1.课题立项背景中国水电三局勘测设计研究院从事了包括 三峡工程、丹江口工程、安康水电站工程在内的 大量水工混凝土建筑物缺陷修补工程，本课题通 过系列水工混凝土建筑物缺陷修补典型工程实例 总结探索修补工艺和修补材料，为水工建筑物混 凝土缺陷修补总结出可借鉴的经验。2.课题研究内容v(1) 水工混凝土建筑物缺陷类型调查统计；v(2) 大坝混凝土裂缝处理；v(3) 混凝土建筑物渗漏水处理；v(4) 水工建筑物溢流面和泄流部位混凝土冲蚀坑处理
2、；v(5) 混凝土缺陷修补材料。 二.水工混凝土建筑物缺陷类型调查统计 v水工混凝土建筑物缺陷或病害类型分为裂缝、渗漏和溶蚀、 冲刷磨蚀和气蚀、冻融、混凝土的碳化和钢筋锈蚀、水质侵 蚀等六类。v裂缝和渗漏为两类主要病害，所有调查的32个工程都有涉及 ，占到了100%，其次为泄洪过流建筑物的冲磨气蚀，占到 了68.7%。v水电三局自1988年以来完成的水工混凝土建筑物缺陷工程进 行统计（见表2-2），表1-2显示所有项目都涉及裂缝、渗漏 问题，其次是冲蚀、冻融等。v三峡工程一至五级船闸混凝土缺陷2006年调查统计情况，其 中渗水裂缝南北线船闸合计达733条4688m。 三.大坝混凝土裂缝1.裂缝
3、的危害v裂缝对水工混凝土建筑物的危害程度不一,严重的裂缝会减小 结构的有效断面，恶化受力的状况，降低稳定性，甚至造成 结构的不均匀变形。v当迎水面产生严重裂缝时（劈头缝），会增加坝体的扬压力 ，改变结构受力状况。v裂缝还会引起其他病害如渗漏溶蚀、环境水侵蚀、冻融破坏 及钢筋锈蚀等。工程实例1:丹江口水电站大坝混凝土裂缝及危害丹江口水电站 右坝段层间缝丹江口水电站6 号坝段廊道裂缝2.裂缝的成因v(1)温度裂缝。v(2)混凝土强度低、均匀性差，是产生裂缝的内在原因。v(3)基础问题。v(4)结构布置不妥而引起裂缝。v(5)由于地震或其他原因引起混凝土结构的裂缝。 3.裂缝处理方法v第一种: 表面
4、涂抹及贴补。v第二种：凿槽嵌补v第三种：灌浆处理。 4.裂缝处理程序 （1）裂缝调查v裂缝现状调查v裂缝详细调查 （2）成因分析（危害评估）判断是否需要处理或加固的依据 ：v水利部SL230-98混凝土坝养护修理规程v电力行业标准水工混凝土建筑物缺陷检测和评估 技术规程（DL/T*-2007征求意见稿） （3）裂缝分类v丹江口大坝加高工程老坝混凝土裂缝处理时按 具体裂缝缝宽、缝深以及裂缝性状进行分类， 相应的具体分类如表3-2 类别裂缝特性类一般缝宽 500cm，侧(立)面长度h500cm，平面上贯 穿全坝段的贯穿裂缝表3-2：丹江口大坝混凝土裂缝分类（4）制定处理方法v根据调查结果及原因推断
5、结果，结合设计对混 凝土结构提出的使用要求（承载能力、耐久性 、安全性、防水性、气密性及美等），制定处 理方案。 （5）效果检测检查手段钻孔压水试验声波测试孔内电视录像取 芯工程实例2: 丹江口大坝加高工程右标段原坝体混凝土裂缝处理裂缝处理工程实例3:三峡工程永久船闸等建筑物混凝土裂缝处理设备准备部位选择基面处理凹坑填补材料制备材料涂抹材料涂抹平整处理切边处理整体效果整体效果设备拆除四.混凝土建筑物渗漏水1.渗漏产生的原因v（1）贯穿性裂缝；v（2）止水结构失效；v（3）混凝土密实度低。2.渗漏对混凝土建筑物的危害v渗漏会使建筑物内部产生较大的渗透压力和浮托力， 甚至危及建筑物的稳定与安全;v
6、渗漏还会引发溶蚀、侵蚀、冻融、钢筋锈蚀、地基冻 胀等病害，加速混凝土结构老化，缩短建筑物使用寿 命;v 渗漏造成的溶蚀破坏会导致混凝土强度下降。3.渗漏调查1、渗漏状况调查：（1）渗漏的规模及其在混凝土结构物中的空间分布；（2）渗水来源和渗漏水途径；（3）渗漏水量2、结构物状况调查对结构物的渗漏发生部位的缺损（裂缝、孔洞等）进行 调查，分析成因。4.渗漏成因分析及处理判断为经济有效地修补处理渗漏，有必要对渗漏原因进行分 析。渗漏修补处理的判断是根据渗漏成因推断结果及影响建筑 物运行的程度，分析处理的必要性、并制定最经济最有效的处 理方案。例如，中国水电三局2000年分别处理的三峡工程左岸厂 房
7、坝段基础廊道结构缝漏水和二郎坝水电站天生桥水库发电引 水洞渗漏水两个项目，就是根据成因分析及使用要求分别制定 了聚胺酯化学灌浆和丙烯酸盐化学灌浆以及表面喷涂等不同的 处理方案（见表2-2、工程实例5、6）。5.渗漏处理方法1、迎水面处理防水堵漏应尽可能靠近渗漏源头。迎水面处理渗漏水 常用表面涂抹、填塞、粘贴的方法处理。例如，中国水电 三局1995年处理的石板水水电站坝体渗漏就是在水库放空 情况下迎水面喷涂处理的。2、背水面处理在无条件进行迎水面处理时，在背水面也可以处理渗 漏水。背水面处理渗漏水的方法常有填塞和化学灌浆。工程实例4: 石板水电站混凝土大坝防渗迎水面喷涂处理四川涪陵石板水电 站大
8、坝为碾压混凝 土重力坝。为解决 坝体渗漏问题，对 上游坝面九千余平 方米范围进行了弹 性聚氨酯喷涂处理 。处理后经过多年 运行考验，效果良 好。工程实例5: 二郎坝水电枢纽天生桥发电放空隧洞衬砌混凝土渗漏处理 陕西宁强二郎坝水电枢纽 天生桥发电放空隧洞系竖 升式进水口有压隧洞，承 担发电引水，水库放空的 任务。该发电洞运行多年 后发现施工缝漏水、砼衬 砌点面(散)渗等病害。在 喷涂作业前，先对渗漏区 周边围岩进行压力灌浆， 使管内壁变成无水状态然 后喷涂。本次共处理200 余平米点面渗。全部处理 部位一次通过验收，质量 优良。工程实例6: 三峡工程左岸厂房坝段机组间结构缝渗漏水处理 三峡工程左
9、岸厂房坝段各 机组间设结构伸缩逢，缝 内分别设铜止水、橡胶止 水两道。2000年，坝前蓄 水后，在基础廊道（ 24m）发现安装间至6# 机之间6结构伸缩缝有不同 程度的渗漏水现象，分析 为止水缺陷所至。由水电 三局在廊道内采用背水面 化学灌浆法进行处理。共 处理6道结构缝，长度月70 余米。共灌注水溶性聚氨 酯材料1100Kg。所有被灌 结构缝渗漏水现象消失。三峡工程左岸厂房坝段24廊道3#、4#机组间结构缝渗水处 理前后对照五.水工建筑物溢流面和泄流部位混凝土 冲蚀坑处理1.冲蚀破坏水工建筑物混凝土的冲磨和空蚀、冻融剥蚀、钢筋锈 蚀、水质侵蚀、风化剥蚀以及碱骨料反应等外观缺陷统称 剥蚀破坏，
10、其中以冲蚀（冲磨和空蚀）破坏最为常见。其 修补方法大多都采用“凿旧补新”的方法处理。冲磨和空蚀破坏主要发生在水工混凝土建筑物的泄洪 部位。水电三局近几年相继处理了三峡工程左岸船闸、泄洪 洞等建筑物、安康水电站表孔消力池、三板溪水电站左岸 溢洪道等冲蚀破坏修补工程 2.冲蚀破坏的处理对策 水工建筑物混凝土的冲蚀破坏是无法避免的。只能通过合理设计、精心施工和严格运行管理延长维修周期 。（1）从设计的角度可通过修改体型，改善水流流态 、设置通气孔等措施减轻冲蚀破坏。（2）从施工的角度要重视控制和处理不平整度。两个不平整度处理标准流速m/s突体坡度13201/2020401/50401/100顺水流方
11、向突体高度h6.5mm垂直水流方向突体高度h3.2mm美国垦务局不平整度处理标准 中国规范不平整度处理标准 水流空化数00.550.350.350.250.250.150.15顺水流的突体坡 度1/301/401/501/60垂直水流的突体 坡度1/201/301/401/50（3）从运行管理的角度要重点考虑泄流运行方式。v由于闸门运行方式不合理，如隔孔开启和各孔 不等开度开启的运行方式造成水流恶化的空蚀 破坏，可考虑改进泄流的运行方式，消除空蚀 破坏。工程实例7: 三峡工程南线船闸第1分流口过流面混凝 土冲蚀调查及建议对策 2003年12月南线船闸运行 约半年后曾进行过排干检 查，发现输水廊
12、道第一分 流口舌板混凝土表面及平 面转弯的凸侧墙根部均存 在不同程度的空蚀现象， 为此进行了修补。专家们 经分析认为可以考虑采用 改变运行方式以降低流速 和改变分流舌端部体型两 种措施以防止第一分流口 的空蚀破坏。3.冲蚀修补工艺清除损伤的老混凝土修补体与老混凝土结合面的处理修补材料浇筑回填养 护“凿旧补新”的修补工艺流程 工程实例8: 三板溪水电站溢洪道水毁修复工程三板溪水电站溢洪道布置在清水 江左岸，位于主坝和副坝之间， 由引水渠、溢流堰、泄槽和挑流 鼻坎组成。 2007年7月27日，溢 洪道进行泄洪时4掺气槽及其上 下游共27块泄槽底板被损毁，累 计损坏面积约4000m2，冲毁最深 11
13、m，冲毁混凝土与基岩总量约 1.5万m3。对溢洪道底板进行修复 和加固处理，对4#掺气槽上下游 水毁部分底板进行重浇混凝土修 复施工，其次对2#掺气槽（包括 以上游8m范围）以下游到挑流鼻 坎末端溢洪道底板采用60cm厚 C45抗冲耐磨混凝土做全面加固处 理。工程实例9: 三峡工程南北线船闸第一分流口舌板过 流面混凝土冲蚀破坏处理根据检查情况，针对第一分流 口舌板蚀损制定了专项施工工 艺措施，并采用上海麦斯特公 司生产的EMACOS188材料和 专用Deguna20TEV型喷浆机 设备进行修补。在第一分流口 舌板蚀损修补完后，对分流舌 端部2m及相邻墙面1m范围内 涂刷HK961增厚环氧涂料2
14、道 ，最后采用HK961将第一分流 口过流面整体覆盖1道，要求 舌板端部2m范围涂层总厚度不 小于1mm。 工程实例10: 安康水电站消力池底板混凝土缺陷综合处理 安康水电站位于汉江上游。电 站枢纽由拦河坝、坝后式厂房 和通航设施等建筑物组成。 2004年12月在对消力池进行第 四次处理前，对前三次处理工 艺进行了总结分析经过对上分 析，制定第四次处理方案：伸 缩缝的处理仍然采用“内柔外刚” 法，“内柔”改嵌填柔性材料为化 学灌浆，灌注材料采用弹性聚 氨酯（LW+HW），灌注范围限 定在面层砼上层止水以上部分 ，用“低压、限时、限量”法控制 。“外刚”则采用环氧砂浆封闭。 见图2、 图3。 六
15、.混凝土缺陷修补材料1.灌浆材料通过工程实例10: 安康水电站消力池底板混凝 土缺陷综合处理也可看出，“化学灌浆”在众多裂缝 （结构缝）渗漏水处理方法中，是最接近“治本的 方法”。常用的混凝土裂缝修补灌浆材料有水泥类 浆材、环氧类浆材、聚氨酯类浆材、丙烯酸盐类浆 材等。 （1）水泥类浆材尤其是超细水泥浆材可用在宽度较大（ 一般0.2mm以上）的混凝土裂缝处理。（2）环氧类浆材的优点是固结体强度高，粘度低，可灌 入0.2mm以下的微细混凝土裂缝。 （3）聚氨酯类浆材分水溶性（亲水型）聚氨酯、油溶性 （疏水型）聚氨酯、弹性聚氨酯三类。 （4）丙烯酸盐类浆材：丙烯酸盐灌浆液是一种新防渗堵 漏材料，可
16、替代丙烯酰胺类浆材。但丙烯酸盐灌浆液中不含酰胺集团化合物，更符合环保要求。 2.填补材料（1）水泥基修补材料:常用的有高性能混凝土、各种聚合 物砂浆（混凝土）等。在种类较多的聚合物砂浆（混凝土）中 ，丙乳砂浆（混凝土）应用较为广泛。公伯峡水电站泄洪洞挑流 鼻坎龟裂丙乳砂浆修补（2）树脂基修补材料: 以各类环氧砂浆应用居多。本课题中的大量工程实例都用到环氧砂浆材料。 安康消力池环氧砂浆修补（3）填补材料的选择性能环氧树脂混凝土 （砂浆）聚酯树 脂混凝土 （砂浆）水泥混凝土（砂 浆）聚合物混凝土（ 砂浆）抗压强度(MPa)551105511020701080抗压弹 性模量 E(GPa)0.5202102030130抗弯强度(MPa)2550253025615抗拉强度(MPa)9208171.53.528极限拉伸(%)01502005线性热膨胀系数 (10-6/)25302530712820吸水率257天 (%)010.20.55
