安康水电站表孔消力池底板修复技术研究
王增利
一．电站概况
安康水电站位于汉江上游，在陕西省安康市城西18km处。下游距已建丹江口水电站约260km，上游距已建的喜河水电站约145km。安康工程以发电为主，兼顾防洪、航运、养殖、旅游等综合利用效益。
水库正常蓄水位330m，死水位300m。正常蓄水位以下库容25.8亿m3，可进行不完全年调节。水库预留3.6亿m3防洪库容，可以消减五年至二十年一遇洪水洪峰流量3000～4500 m3/s。坝址多年平均流量608m3/s，多年平均年径流量192亿m3/s，设计洪峰流量（P=0.1%）36700 m3/s，校核洪峰流量（P=0.01%）45000 m3/s 。电站总装机容量800MW，保证出力175MW，多年平均发电量28亿kW.h，年利用小时数3500h。电站枢纽工程由拦河坝、泄洪消能建筑物、坝后式厂房和通航设施等建筑物组成。
二．工程基本情况及历史资料
2.1 工程基本情况
安康水电站表孔消力池长108m，宽91m，纵横缝将池底板分成37块，除最右侧11坝段7块宽9m（另6m 与小导墙连接），其余为19×18 m。池底板高程229.00m, 尾坎高程243.00m，池深14m。消力池底板厚均≥7m,最厚处达到20m，底板表面为1m厚R28300#抗冲混凝土，其内设一层抗冲防裂钢筋网，以下为R28150# 基础混凝土，深度大于7m坑槽部位回填R28100#混凝土。各块纵横缝在面层抗冲混凝土内设铜止水和塑料止水各一道，基础混凝土纵横缝内设键槽相嵌连接，表下0+090.00m、0+108.00m两条纵缝进行了并缝灌浆。消力池底板下设有抽排系统，纵横排水廊道，廊道底板高程为222.50m，横向廊道骑缝布置，纵向廊道在缝下3.75m处，廊道内设有基础排水孔，用以降低消力池底板的仰压力。廊道集水汇入小导墙墙6的集水井，经布置在252.5m高程的深井泵抽排至尾水渠。池底板除11池4至11池6和12池3至12池4底板很厚，没进行灌浆外，其余底板均进行了固结灌浆。
2.2 历史处理情况和存在问题
安康电站表孔消力池底板存在层间脱离等缺陷，曾先后于1996年、2000年、2002年和2004年和2007年进行过5次修复处理。
1996年表孔消力池加固后，经历了1998年多次较大洪水，造成了锚筋及伸缩缝多处破坏。1999年3月31日表孔消力池漏水量达到4652ml／s。2000年2月进行加固定处理，期间漏水量较小，当年最大漏水量（2月29日）仅465ml／s，但由于个别锚杆孔未进行很好的回填封堵，在2001年3月7日漏水量达到最大3792ml/s。2002年3月进行抽水处理，在伸缩缝处理试验中，忽视了封堵材料与混凝土的粘结，2003年经历了多次较大洪水后，2004年2月初漏水量明显增大，3月25日最大达到4209ml/s。2006年7月12日泄洪后密封门打开检查发现表孔消力池漏水量突然增大，在消力池底板廊道出现2个贯穿性集中漏水点，其中1号渗水点位于11池1、12池1靠近拱顶处，漏水量约为5850ml/s。2号漏水点位于13池2、池5间，漏水量约为3380ml/s。7月24日（泄洪后）密封门打开后现场检查发现除1、2号集中漏水点外，位于13池3的原脉动压力管集中漏水处又开始漏水（05年初处理后至一直未漏水），该点在7月13日消力池检查时仅有滴水产生。估测总漏水量（包括3个漏水点）约为15600ml/s，相比7月13日总漏水量9230ml/s有明显增大。7月30日继续增大到20500ml/s。2007年8月2日～8月6日对该三处漏水点采用化学灌浆进行封堵。8月8日漏水量减小到750ml/s
2011年11月抽水完成后对消力池底板进行检查发现，铁钢砂与弹性环氧砂浆实验块出现大面积脱落，其中铁钢砂实验块多半破坏，弹性环氧砂浆实验块基本全破坏，部分区域出现小面积冲坑；锚杆出现个别被拔出，锚杆头及头部环氧护面脱落较多。最大面积及最大冲蚀坑均出现在11坝段和13坝段。整个消力池共有近300余个插筋表面环氧脱落，钢筋外露，个别插筋有拨出现象。
3.5 钢结构橡胶围堰的使用
原设计施工围堰为土石围堰，位于表孔消力池尾坎上。为确保工程顺利施工，经多次研究分析：
第一，消力池尾坎较为狭窄，不便于土石围堰的填筑。若填筑土石围堰必须占用尾水河道，施工量大。
第二，施工难度大，土石材料的运输很不方便。
第三，土石围堰施工效果不好，需经常检查维护。若遇到高水位或洪水过程，长期浸泡或冲蚀，会威胁到施工人员及工地安全。
土石围堰与钢结构橡胶围堰的优缺点对比
土石围堰 填筑土石方量大，场地不足 材料运输不便，需多辆运输设备 经不起长期浸泡，特别是洪水冲蚀 施工期长 不环保，影响河床生态。污染河水
钢结构橡胶围堰 占用空间小，利于施工 施工材料用一条船便可运输围堰所需材料 结构坚固，经久耐用 施工期仅需5天左右 可以实现0污染 3.8 钢纤维混凝土配合比设计试验研究成果 3.8.1钢纤维混凝土施工配合比设计 2、混凝土配合比优化
为使新、老混凝土良好结合，优化水泥用量，降低混凝土内部水化热温升，减小新浇混
凝土温度变形，有利于新老混凝土结合，科研小组在拟定配合比的基础上，对配合比进行了优化设计。为此科研小组就天然砂的颗粒级配和细度模数进行了多次试验，将多组数据统计研究分析，根据试验得到的混合砂颗粒级配和细度模数2.90，以及各种原材料的检验结果，进行配合比优化试验，优化后的配合比及试验结果见表
钢纤维混凝土施工配合比
混凝土 强度等级 级配 水 胶 比 0.35 每m3混凝土材料用量（kg/m3） 砂 率 水 112 水 泥 288 粉 煤 灰 32 钢 纤 维 40 砂 482 大石 610 中 石 458 小 石 457 减水剂 （%） 2.24 引气剂 （/万） 0.16 C35W8F100 三 24% 钢纤维混凝土抗压、劈裂抗拉强度
设计强度等级 C35W8F100 抗压强度/MPa 7d 33.7 28d 45.5 7d 1.82 劈拉强度/MPa 28d 2.55 3.8.2研究结论
1、根据参照三峡工程中混凝土配合比设计试验的先进经验，安康消力池底板修复处理工程抗冲耐磨钢纤维混凝土配合比设计过程中采用了以中热硅酸盐水泥掺用I级粉煤灰，联合掺用高效减水剂和引气剂的技术方案，在确保混凝土施工性能、强度性能和耐久性能的同时，混凝土单位用水量得到了有效降低。
2、混凝土配合比得到了现场生产及施工应用验证，检测成果表明，混凝土配合比满足设计的各项指标要求。从强度统计结果分析，混凝土强度保证率满足规范及设计要求，混凝土生产控制水平优良。
3.10 新老混凝土结合面处理
为使新老混凝土结合满足质量要求，在混凝土浇筑前，对施工组织顺序及新老混凝土结合面处理工序的工艺方法进行研究，通过优化结合面锚杆施工、界面处理剂涂刷等各施工工序，最终满足了施工质量和进度要求。
1、结合面锚杆施工
为有利于新老混凝土结合为整体，限制结合面拉应力，设计在新老混凝土结合面设置砂浆锚杆。浇筑混凝土内布置两层钢筋网。在消力池底板范围内布置锚筋3264根（?28，
L=3.6m），下端深入老混凝土2.5m，上端与上层钢筋网焊接。
锚杆施工安排在止水槽开挖和0.1m保护层凿除工序后，混凝土浇筑前实施，可以避免安装后的锚杆对止水槽开挖及保护层凿除施工造成影响，同时避免了对安装后锚杆的碰撞和扰动。
2、界面处理剂的涂刷
表孔消力池底板从通水已经运行了22年，由于泄洪量大、流速高，表孔消力池底板脉动压力造成底板防冲层的破坏严重，混凝土各个部位均有不同程度的裂缝。按照施工技术要求 “为了提高新老混凝土结合面的粘结力，在新浇混凝土前，需在结合部位涂刷一层厚水泥：丙乳乳液=2:1的丙乳净浆作为新老混凝土界面处理剂。每次涂刷的面积应与浇筑强度相适应，以涂刷1h内（根据施工现场温度确定，丙乳净浆以触干为宜）开始混凝土浇筑覆盖，铺设工艺必须保证新浇混凝土能与老混凝土结合良好。”
首先，在备仓时必须将新老混凝土接触面凿毛并清理干净，在浇筑前1h进行丙乳净浆界面处理剂的涂刷，涂刷面保持潮湿无积水，涂刷速度与混凝土浇筑速度相适应，按刷涂界面剂后在1小时内覆盖混凝土控制。其次，为防止界面剂涂刷面积过大，在浇筑中采用人工进行涂刷，丙乳净浆根据浇筑坯层的厚度随拌随用，采用电子称量系统称量，电动搅拌器搅拌均匀。经过实际操作效果较好。
通过本项目对刷涂界面剂后新老混凝土结合面受力性能情况的研究，得出以下试验结果：
①刷界面剂新老混凝土结合试块的劈裂抗拉强度为1.33MPa。 ②28天龄期的新混凝土试块的劈裂抗拉强度为2.20MPa。 通过试验结果，分析得出以下结论：
①试块断裂处未出现在新旧混凝土结合处，说明界面剂与新混凝土和旧混凝土之间的粘结强度不是整个试块中最薄弱的环节。
②新老混凝土结合面涂刷界面剂对提高结合面粘合力是有利的。
3.12 SK手刮聚尿的应用：