汤浦水库溢洪道消力池裂缝修复补强设计施工方案
摘要：本文主要介绍了汤浦水库工程中溢洪道消力池裂缝的修复施工方案，通过方案对比，以此方案稍加分析。在消力池内布设若干个集水坑数量位置视现场情况确定，集水坑深度满足排水水泵淹没深度要求，集水坑底部可视情况设φ50贯穿底板厚度的底孔。集水坑尽可能设在排水软管处。将表面积水汇入集水坑，用2吋扬程大于15m水泵从各个集水坑中抽出。
关键词：集水坑 辉绿岩 弹性涂料 渗透压 凝灰岩
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1.概况
1.1 汤浦水库为二等工程，其水工建筑物由东、西主坝与副坝、溢洪道及输水建筑物等组成。其中溢洪道位于东主坝右坎肩上，由进水导墙、泄洪闸室、陡槽、消力池、护坝、海曼(渐变段)、泄洪渠、老河道连接段组成，总长2.1公里，装有5扇12×12.5米露顶式弧形钢闸门。溢洪道采用的是底流消能方式，消力池底板高程1.00m，长53米，宽68米，底板厚1.00m，配筋为单层双向，顺水流方向Φ16，横向φ12，在泄槽、消力池基础设D100软式透水管的排水管网，消力池底板埋设D50排水孔，间距3m×3m，泄槽、消力池底板设Φ20的锚筋加固，间距2m，埋深2m，呈梅花形布置，挡坎顶高程5.00m，消力池的基础为基岩。
1.2 溢洪道消力池泄槽目前存在的问题
在2010年3月8日溢洪道水毁工程抢险过程中，对消力池泄槽进行抽水检查，发现消力池底部及泄槽有较多裂缝消力池共21块，分块长度为18m、18m、17m，宽度除边块为9m外其余10m，泄槽共14块分块长度19.3m，宽度情况同消力池，但暂未对消力池裂缝进行处理。
1.3 裂缝情况
溢洪道泄槽、消力池混凝土裂缝情况：根据现场踏勘大部分为水平发展裂缝（疑为混凝土收缩引起），裂缝基本分布在所有板块上，大部分是横缝，顺水流方向裂缝较少。 1.4 工程地质资料
消力池底板及两侧挡墙除下游消力坎附近部分置于强风化基岩上，其余均置于弱风化-微风化基岩上。基岩均为熔结凝灰岩，发育有2条辉绿岩脉，出露于桩号溢0+050附近的辉绿岩脉呈弱风化状，与围岩胶结紧密；另一条出露于消力坎附近，走向几乎平行消力坎，宽可达2.0m，该岩脉绝大部分呈全风化状，密实，至桩号0+400以右为弱风化，该岩脉采用槽挖2.5m深并回填砼处理。
2.施工前期的工作安排
2.1 消力池抽水排干，目的论文发表www.cnlw114.com 是进一步检查泄槽、消力池底板裂缝情况。在2010年3·08水毁工程修复时，对消力池进行过抽水检查，由于受水泵本身、消力池现状（未设集水井）及渗水量限制，无法完全抽干，有30cm左右的水深，对发现的裂缝未作缝宽测定，考虑到当时汛期的防洪压力，未对消力池裂缝进行处理。
2.2 消力池初期排水：
当围堰合拢完成后，立即组织消力池排水，使用5台4吋潜水泵排水，排水时间3天。
2.3 裂缝检查及处理期间经常性排水：
主要是排除池内表面积水和渗流水。消力池内渗流水主要来自于两方面：一是溢洪道闸门启闭机少量渗流水及下游反渗水，二是消力池底板下基岩内通过排水孔及裂缝渗流水。这部分水通过经常性排水，使消力池积水排干。
排水方案一：
在消力池内布设若干个集水坑数量位置视现场情况确定，集水坑深度满足排水水泵淹没深度要求，集水坑底部可视情况设φ50贯穿底板厚度的底孔。集水坑尽可能设在排水软管处。将表面积水汇入集水坑，用2吋扬程大于15m水泵从各个集水坑中抽出。
此方案优点：施工方便可根据积水渗流量情况选用不同型号水泵及时排除表面积水，使消力池表面干燥。
缺点：设置若干个集水井（坑）将对消力池底板造成一定的破损，需对设置的集水井（坑）部位进行补强处理，裂缝中（贯通）可能存在较高地下水或渗透压力。
方案二：
采用井点法降低底板（地下）以下渗流水，井管的安放利用消力池排水孔位置并用手风钻钻孔伸入基岩1.5m以上，地下渗流水从井管下端的滤水管借真空泵和水泵的抽吸作用流入管内，沿井管上升汇入集水管，流入集水箱，由水泵排出。
布置井点系统时，集水总管、集水管和水泵尽量按近地下渗流水量，初步考虑沿消力池底板四周布设，底板中间增设一排与四周井点管连通。
此方案优点：对消力池底板不需要补设集水井（坑），不会破损消力池底板。
缺点：井点系统补设工程量大，排水效果能否达到预期目标，没有完全把握。
综合比较：建议采用方案（一）
2.4消力池排干水后，对裂缝进行全面检查，确定裂缝性质（是否贯穿），缝宽，缝长等。
2.5 根据裂缝性质，地下水位或渗透压力高低，确定灌浆材料，灌浆压力，表面封堵材料，封堵工艺等。地下水位（渗透压力）确定可通过排水孔、压力表等手段来测定。
3．裂缝处理方案（一）
3.1 排水采用真空井点法，且能切实降低地下水位，降低渗透压力，满足施工要求情况下，采用裂缝处理方案（一）
3.2 材料选择：
裂缝内部采用低粘度环氧灌浆处理，灌浆材料具有粘度小、可灌性能好、与混凝土粘结强度高、固含量高、固结体抗压抗拉性能优异、适用于潮湿缝灌注等性能，灌浆固结体力学性能指标达到或超过混凝土力学性能指标，适应在坝体变形的情况下与混凝土同步变形。裂缝表面采用HK-966高强弹性涂料进行混凝土表面封闭保护处理，该材料是一种由环氧改性的双组分聚氨酯弹性密封材料，具有良好的涂刷性和粘结性，分子中的环氧基团，赋予材料良好的粘接性能，而弹性的聚氨酯成分提供了优良的抗冲磨及抗老化性能，该材料可作为裂缝修补的遮盖材料，使修补后外观保持整洁一致。同时该材料也可以单独对混凝土裂缝、变形缝进行表面封闭施工。
3.2 溢洪道消力池裂缝防渗处理方案
3.2.1小于0.3mm宽裂缝且未贯穿：骑缝安装止水针头（或粘贴灌浆盒、间距25－30cm）、进行低粘度的HK-G-2环氧浆液化学灌浆；
3.2.2大于0.3mm宽裂缝：骑缝安装止水针头（或粘贴灌浆盒、间距30－40cm）同时根据需要左右打斜孔安装止水针头，进行HK-G-2、HK-WG-21环氧浆液化学灌浆（注意事项：HK-G-2适合灌0.3mm左右缝宽，HK-WG-21适合灌1mm左右缝宽或大于1mm，中间部分缝宽要应用二种材料的结合使用，灌浆孔应以环氧砂浆封闭。）。
3.3 溢洪道消力池及泄槽表面防渗抗冲刷处理方法1：
表面防渗处理材料采用HK-966弹性涂料（涂刷厚度5mm,7kg/m），主要起混凝土收缩变形产生微细裂缝的封闭和混凝土面抗冲磨保护作用。
处理工序：
3.3.1清理基面：用磨光机及钢丝刷将混凝土须涂刷部位打磨干净，并除去浮尘，保持基面干浄（在裂缝表面单独处理宽30cm时，应利用打磨机或其它工具沿缝两侧各15cm宽，打磨深5mm槽）；
3.3.2涂刷：涂刷前，应先对混凝土基面进行表面干燥处理，采用刮抹工艺施工，涂层与混凝土表面保持平整；
3.3.3保护：在材料固化前保持不过水、不破坏。
3.3.4注意事项：溢洪道表面整体涂抹时不需要成槽，但周边衔接部位需要平顺连接；特别是上游衔接部位应采取不锈钢压条锚固机械加固措施：
3.4 溢洪道消力池及泄槽裂缝表面处理方法（2）
用KT1KT2取代HK966，在溢洪道消力池表面采用加拿大原装进口的KRYTON T1/T2水泥基渗透结晶型型防水涂料进行混凝土表面整体辅助防渗，该材料富含活性化学物质，该化学物质与水及波特兰水泥结合产生一种化学反应。此反应能够形成长、细的晶体在混凝土的气孔, 毛细孔和细微裂缝内生长并渗透，阻塞这些通道从而有效的防止水的流动。使用该材料能对将来继续发生的微细裂2
缝起到自愈合作用，也能渗入混凝土表面，从而致密混凝土，提高混凝土运行寿命的作用。但不起抗冲磨保护作用。溢洪道泄槽部分仍采用HK966处理。
4. 裂缝处理方案（二）
如采用集水井降低地表及地下水位，贯穿裂缝中地下水位较高及存在渗透压。采用亲水更好的氨脂材料，方法如下：裂缝灌浆材料用LW/HW(3:7)，表面骑缝凿“U”（4-5×4，表面上口宽4cm、底部宽5cm、深4cm）槽，表面封堵材料采用HK-UW-1水下环氧混凝土。灌浆孔的布置，骑缝安装灌浆管（间距30－40cm）同时根据需要左右打斜孔安装止水针头，用EQ环氧胶泥（或961、962环氧增厚涂料）封闭裂缝，灌浆待浆液固化后凿“U”槽并用HK-UW-1水下环氧混凝土封闭。
LW/HW材料的强度不及HK系列材料，但能满足消力池强度要求（具体见材料性能介绍）亲水性更好，流动性更好，灌浆饱和度高，适合地下水位较高或有渗透压情况。经综合比较建议采用方案（二）
5. 检查：灌浆饱和度达到70%，采用钻孔取样方法验收，整体施工质量：通过洪水考验确定。
结束语：混凝土裂缝处理难度较大，对有渗水的裂缝处理难度更大。通过参与汤浦水库溢洪道消力池、泄槽裂缝的处理，认为在处理过程中主要应注意以下几个问题：1）如何处理降低地下水位减少渗透压力使混凝土表面干燥；2）灌浆材料的正确选择，根据不同部位和要求选择适宜的浆材很关键；
3）施工工艺确定，分析裂缝成因，找准裂缝的深度以便准确地布置灌浆孔选择正确的施工方法。 汤浦水库溢洪道消力池、泄槽裂缝的处理工程于2011年5月18日经过各级水利专家验收，一致认 为裂缝处理方案可行，已发挥其应有的作用。
作者简介：1陈锦标 浙江省第一水电建设集团股份有限公司 工程师 310051
2 宫宝军 浙江省第一水电建设集团股份有限公司 工程师 310051
汤浦水库溢洪道消力池裂缝修复补强设计施工方案
摘要：本文主要介绍了汤浦水库工程中溢洪道消力池裂缝的修复施工方案，通过方案对比，以此方案稍加分析。在消力池内布设若干个集水坑数量位置视现场情况确定，集水坑深度满足排水水泵淹没深度要求，集水坑底部可视情况设φ50贯穿底板厚度的底孔。集水坑尽可能设在排水软管处。将表面积水汇入集水坑，用2吋扬程大于15m水泵从各个集水坑中抽出。
关键词：集水坑 辉绿岩 弹性涂料 渗透压 凝灰岩
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
1.概况
1.1 汤浦水库为二等工程，其水工建筑物由东、西主坝与副坝、溢洪道及输水建筑物等组成。其中溢洪道位于东主坝右坎肩上，由进水导墙、泄洪闸室、陡槽、消力池、护坝、海曼(渐变段)、泄洪渠、老河道连接段组成，总长2.1公里，装有5扇12×12.5米露顶式弧形钢闸门。溢洪道采用的是底流消能方式，消力池底板高程1.00m，长53米，宽68米，底板厚1.00m，配筋为单层双向，顺水流方向Φ16，横向φ12，在泄槽、消力池基础设D100软式透水管的排水管网，消力池底板埋设D50排水孔，间距3m×3m，泄槽、消力池底板设Φ20的锚筋加固，间距2m，埋深2m，呈梅花形布置，挡坎顶高程5.00m，消力池的基础为基岩。
1.2 溢洪道消力池泄槽目前存在的问题
在2010年3月8日溢洪道水毁工程抢险过程中，对消力池泄槽进行抽水检查，发现消力池底部及泄槽有较多裂缝消力池共21块，分块长度为18m、18m、17m，宽度除边块为9m外其余10m，泄槽共14块分块长度19.3m，宽度情况同消力池，但暂未对消力池裂缝进行处理。
1.3 裂缝情况
溢洪道泄槽、消力池混凝土裂缝情况：根据现场踏勘大部分为水平发展裂缝（疑为混凝土收缩引起），裂缝基本分布在所有板块上，大部分是横缝，顺水流方向裂缝较少。 1.4 工程地质资料
消力池底板及两侧挡墙除下游消力坎附近部分置于强风化基岩上，其余均置于弱风化-微风化基岩上。基岩均为熔结凝灰岩，发育有2条辉绿岩脉，出露于桩号溢0+050附近的辉绿岩脉呈弱风化状，与围岩胶结紧密；另一条出露于消力坎附近，走向几乎平行消力坎，宽可达2.0m，该岩脉绝大部分呈全风化状，密实，至桩号0+400以右为弱风化，该岩脉采用槽挖2.5m深并回填砼处理。
2.施工前期的工作安排
2.1 消力池抽水排干，目的论文发表www.cnlw114.com 是进一步检查泄槽、消力池底板裂缝情况。在2010年3·08水毁工程修复时，对消力池进行过抽水检查，由于受水泵本身、消力池现状（未设集水井）及渗水量限制，无法完全抽干，有30cm左右的水深，对发现的裂缝未作缝宽测定，考虑到当时汛期的防洪压力，未对消力池裂缝进行处理。
2.2 消力池初期排水：
当围堰合拢完成后，立即组织消力池排水，使用5台4吋潜水泵排水，排水时间3天。
2.3 裂缝检查及处理期间经常性排水：
主要是排除池内表面积水和渗流水。消力池内渗流水主要来自于两方面：一是溢洪道闸门启闭机少量渗流水及下游反渗水，二是消力池底板下基岩内通过排水孔及裂缝渗流水。这部分水通过经常性排水，使消力池积水排干。
排水方案一：
在消力池内布设若干个集水坑数量位置视现场情况确定，集水坑深度满足排水水泵淹没深度要求，集水坑底部可视情况设φ50贯穿底板厚度的底孔。集水坑尽可能设在排水软管处。将表面积水汇入集水坑，用2吋扬程大于15m水泵从各个集水坑中抽出。
此方案优点：施工方便可根据积水渗流量情况选用不同型号水泵及时排除表面积水，使消力池表面干燥。
缺点：设置若干个集水井（坑）将对消力池底板造成一定的破损，需对设置的集水井（坑）部位进行补强处理，裂缝中（贯通）可能存在较高地下水或渗透压力。
方案二：
采用井点法降低底板（地下）以下渗流水，井管的安放利用消力池排水孔位置并用手风钻钻孔伸入基岩1.5m以上，地下渗流水从井管下端的滤水管借真空泵和水泵的抽吸作用流入管内，沿井管上升汇入集水管，流入集水箱，由水泵排出。
布置井点系统时，集水总管、集水管和水泵尽量按近地下渗流水量，初步考虑沿消力池底板四周布设，底板中间增设一排与四周井点管连通。
此方案优点：对消力池底板不需要补设集水井（坑），不会破损消力池底板。
缺点：井点系统补设工程量大，排水效果能否达到预期目标，没有完全把握。
综合比较：建议采用方案（一）
2.4消力池排干水后，对裂缝进行全面检查，确定裂缝性质（是否贯穿），缝宽，缝长等。
2.5 根据裂缝性质，地下水位或渗透压力高低，确定灌浆材料，灌浆压力，表面封堵材料，封堵工艺等。地下水位（渗透压力）确定可通过排水孔、压力表等手段来测定。
3．裂缝处理方案（一）
3.1 排水采用真空井点法，且能切实降低地下水位，降低渗透压力，满足施工要求情况下，采用裂缝处理方案（一）
3.2 材料选择：
裂缝内部采用低粘度环氧灌浆处理，灌浆材料具有粘度小、可灌性能好、与混凝土粘结强度高、固含量高、固结体抗压抗拉性能优异、适用于潮湿缝灌注等性能，灌浆固结体力学性能指标达到或超过混凝土力学性能指标，适应在坝体变形的情况下与混凝土同步变形。裂缝表面采用HK-966高强弹性涂料进行混凝土表面封闭保护处理，该材料是一种由环氧改性的双组分聚氨酯弹性密封材料，具有良好的涂刷性和粘结性，分子中的环氧基团，赋予材料良好的粘接性能，而弹性的聚氨酯成分提供了优良的抗冲磨及抗老化性能，该材料可作为裂缝修补的遮盖材料，使修补后外观保持整洁一致。同时该材料也可以单独对混凝土裂缝、变形缝进行表面封闭施工。
3.2 溢洪道消力池裂缝防渗处理方案
3.2.1小于0.3mm宽裂缝且未贯穿：骑缝安装止水针头（或粘贴灌浆盒、间距25－30cm）、进行低粘度的HK-G-2环氧浆液化学灌浆；
3.2.2大于0.3mm宽裂缝：骑缝安装止水针头（或粘贴灌浆盒、间距30－40cm）同时根据需要左右打斜孔安装止水针头，进行HK-G-2、HK-WG-21环氧浆液化学灌浆（注意事项：HK-G-2适合灌0.3mm左右缝宽，HK-WG-21适合灌1mm左右缝宽或大于1mm，中间部分缝宽要应用二种材料的结合使用，灌浆孔应以环氧砂浆封闭。）。
3.3 溢洪道消力池及泄槽表面防渗抗冲刷处理方法1：
表面防渗处理材料采用HK-966弹性涂料（涂刷厚度5mm,7kg/m），主要起混凝土收缩变形产生微细裂缝的封闭和混凝土面抗冲磨保护作用。
处理工序：
3.3.1清理基面：用磨光机及钢丝刷将混凝土须涂刷部位打磨干净，并除去浮尘，保持基面干浄（在裂缝表面单独处理宽30cm时，应利用打磨机或其它工具沿缝两侧各15cm宽，打磨深5mm槽）；
3.3.2涂刷：涂刷前，应先对混凝土基面进行表面干燥处理，采用刮抹工艺施工，涂层与混凝土表面保持平整；
3.3.3保护：在材料固化前保持不过水、不破坏。
3.3.4注意事项：溢洪道表面整体涂抹时不需要成槽，但周边衔接部位需要平顺连接；特别是上游衔接部位应采取不锈钢压条锚固机械加固措施：
3.4 溢洪道消力池及泄槽裂缝表面处理方法（2）
用KT1KT2取代HK966，在溢洪道消力池表面采用加拿大原装进口的KRYTON T1/T2水泥基渗透结晶型型防水涂料进行混凝土表面整体辅助防渗，该材料富含活性化学物质，该化学物质与水及波特兰水泥结合产生一种化学反应。此反应能够形成长、细的晶体在混凝土的气孔, 毛细孔和细微裂缝内生长并渗透，阻塞这些通道从而有效的防止水的流动。使用该材料能对将来继续发生的微细裂2
缝起到自愈合作用，也能渗入混凝土表面，从而致密混凝土，提高混凝土运行寿命的作用。但不起抗冲磨保护作用。溢洪道泄槽部分仍采用HK966处理。
4. 裂缝处理方案（二）
如采用集水井降低地表及地下水位，贯穿裂缝中地下水位较高及存在渗透压。采用亲水更好的氨脂材料，方法如下：裂缝灌浆材料用LW/HW(3:7)，表面骑缝凿“U”（4-5×4，表面上口宽4cm、底部宽5cm、深4cm）槽，表面封堵材料采用HK-UW-1水下环氧混凝土。灌浆孔的布置，骑缝安装灌浆管（间距30－40cm）同时根据需要左右打斜孔安装止水针头，用EQ环氧胶泥（或961、962环氧增厚涂料）封闭裂缝，灌浆待浆液固化后凿“U”槽并用HK-UW-1水下环氧混凝土封闭。
LW/HW材料的强度不及HK系列材料，但能满足消力池强度要求（具体见材料性能介绍）亲水性更好，流动性更好，灌浆饱和度高，适合地下水位较高或有渗透压情况。经综合比较建议采用方案（二）
5. 检查：灌浆饱和度达到70%，采用钻孔取样方法验收，整体施工质量：通过洪水考验确定。
结束语：混凝土裂缝处理难度较大，对有渗水的裂缝处理难度更大。通过参与汤浦水库溢洪道消力池、泄槽裂缝的处理，认为在处理过程中主要应注意以下几个问题：1）如何处理降低地下水位减少渗透压力使混凝土表面干燥；2）灌浆材料的正确选择，根据不同部位和要求选择适宜的浆材很关键；
3）施工工艺确定，分析裂缝成因，找准裂缝的深度以便准确地布置灌浆孔选择正确的施工方法。 汤浦水库溢洪道消力池、泄槽裂缝的处理工程于2011年5月18日经过各级水利专家验收，一致认 为裂缝处理方案可行，已发挥其应有的作用。
作者简介：1陈锦标 浙江省第一水电建设集团股份有限公司 工程师 310051
2 宫宝军 浙江省第一水电建设集团股份有限公司 工程师 310051