陈盈智
广东省水利水电建设有限公司 510635
摘要：溢洪道是水库大坝重要的配套设施，对保证大坝安全意义重大。而消力池是实现溢流消能的设施，特殊的工作条件使其易于受到磨蚀损坏，因此本文对水库溢洪道改造项目消力池施工技术进行了探讨。
关键词：水库溢洪道改造；消力池；施工技术
溢洪道是设在水库大坝附近河岸的泄洪设施，也称为河岸溢洪道，用于排泄水库内多余的水量并控制水位，保证水库大坝的安全，而消力池是溢洪道的消能设施，建于溢洪道的下游段，作用是使下泄水流通过水跃实现消能，避免高速下泄水流对受纳河床及河岸产生强烈的冲刷、空蚀。根据有无消力槛，消力池分为下降式、消力槛式和综合式三种类型。下降式消力池不设消力槛，通过降低护坦高程加大尾水深度消能；消力槛式消力池在护坦末端设置消力槛；综合式消力池是下降式消力池和消力槛式消力池两者的综合，既降低护坦高程，又设置消力槛[1]。因消力池特殊的工作条件，尤其是下泄水流中还可能携带一定泥沙，难免不会受到水流冲蚀、磨损、冲刷而破坏，破坏了就要修理，如果原设计存在不足，还要针对这些缺陷进行改造[2]。因此，本文对水库溢洪道改造项目消力池施工技术进行了探讨。
1 消力池修复与改造技术分析
1.1 消力池破坏
消力池底板、侧墙、跌坎立面等部位受到水流冲击发生磨损、冲蚀、空蚀等作用，首先在局部薄弱处产生麻面，进而发展为冲坑，如混凝土表面严重磨蚀，可露出粗骨料，冲坑成片破坏，还有表面抗冲层与基础混凝土脱开、裂缝、底板变形等问题[3]。对于磨蚀的修补，应根据破坏程度选择适宜的技术。浅表层破坏可采用环氧砂浆修补，将破坏处凿除、凿毛，表面涂环氧基液，再以环氧砂浆修复。如果破坏深度超过5cm，应凿除损坏的混凝土，割除锈蚀严重的钢筋，重新植入、焊接新的钢筋，再浇灌适宜级配的混凝土。
1.2 消力池消能效果不佳
当消力池消能效果不能充分满足要求时，可采取辅助消能措施，包括设置消能墩、宽尾墩、T型墩、差动尾坎、综合消能等。消能墩是在消力池中设置阻碍水流的墩台，例如以品字形分布3个墩台，由于墩台使水流受阻，强化水跃紊动扩散，故可增强消能效果。俯视宽尾墩类似鱼尾，其迫使水面急剧升高，增加掺气效果。T型墩俯视为T型，主要用于扩散形消力池，墩的T横边迎向水流，数个T型墩并列设置，具有明显阻水、分割、掺混、分散作用。差动尾坎形状像锯齿，水流经过齿槽分流、坎后混流能增强消能效果。综合消能是将不同辅助消能措施组合起来运用，以提高消能效率。若已采用辅助消能措施但效果仍不理想，应考虑消力池形式不佳，但选择消力池形式和体型优化是件复杂的事情，需要经过模型试验，这里不予讨论。下面对水库溢洪道改造项目消力池施工技术要点进行分析。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2 水库溢洪道改造项目消力池施工技术要点
2.1 原材料选择
为了提高混凝土的抗冲磨性、减少维修次数，应仔细选择原材料与配合比。一是合理选择骨料，例如石灰岩骨料抗压强度不如玄武岩骨料，但用水量少，有利于混凝土温控，在强度指标满足要求的前提下，选择石灰岩骨料更有利于质量控制。二是优化混凝土配合比设计，抗冲磨混凝土应设计为低弹模、低膨胀系数、高强度、三级配混凝土。三是掺加纤维材料提高混凝土抗裂性，例如掺加PVA纤维。四是使用低热水泥有利于温控[4]。五是为了改善新老混凝土结合效果可采用界面剂，例如使用苯丙乳液喷涂旧混凝土表面。
2.2 施工工艺流程的确定
根据工程实际情况选择工艺流程，并结合工期、技术难点、减少交叉工序干扰等因素来确定。例如某消力池底板被洪水摧毁，决定采用锚筋桩和锚杆加固基础后浇筑混凝土。由于工程工期紧、交叉作业多、止水施工复杂，为了在保证工程质量的前提下加快施工进度确定完成锚筋桩与锚杆安装后处理缝面，排水后安装模板、钢筋和预埋件，浇筑混凝土后封堵门洞。
2.3 锚筋桩与锚杆的施工
采用风钻钻孔，在清除岩屑后插入钢筋和灌浆管。抽出积水后灌注M30水泥砂浆。锚筋直径为28mm，间距为3m，以方格形布置。锚杆设在锚筋桩之间，钻孔后冲洗孔道，排除积水，在孔道注浆后插入锚杆。锚杆间距为1.5m，外露水平段插入钢筋网中并与钢筋焊接。注浆仍采用M30水泥砂浆。待锚筋桩与锚杆全部安装完成并抽检合格做止水施工。
2.4 止水施工
消力池结构缝止水是非常重要的环节，底板被冲毁的一个重要原因就是止水失效，当水进入抗冲混凝土层与基础混凝土层的间隙，在水的浮力作用下抗冲混凝土层上抬、破坏。可改进了止水结构，在抗冲混凝土块之间的结构缝全部采用铜片止水，并嵌入GB填料棒、粘贴GB止水板和GBW膨胀止水条，表层再涂刷抗冲防水涂层。经过多道止水屏障，确保止水效果的可靠性。铜片施工前须打磨去除氧化层，再用溶剂去除表面油污。对于老混凝土结构缝可在打磨、清洗、晾干后用高强度砂浆修补和填平，再做止水。止水材料的每一步施工均严格按照操作要求进行，保证止水施工质量。
2.5 界面剂施工
为了增强新、老混凝土界面粘结力，采用界面剂处理。首先，用风动凿毛机处理旧混凝土面，再用水冲走灰屑，最后用风枪吹干。开仓浇筑混凝土前，喷涂苯丙乳液界面剂。除增强新、老混凝土界面粘结力以外，界面剂还具有抗裂、减水和密封作用，可封闭老混凝土，阻止其进一步碳化，同时也延缓了钢筋锈蚀。
2.6 底板混凝土施工
底板混凝土模板采用组合钢模，用预埋套筒螺杆支撑，并与钢筋网焊接固定，再在内、外侧用钢管做围檩。钢筋除油、除锈，利用锚杆安装样架钢筋。由于消力池钢筋过于密集而影响浇筑，所以应对钢筋布置进行优化，如将过流面平行并束改为直立并束，适当加大钢筋间距，方便了浇筑下料。混凝土输送采用泵送方式，浇筑采用分层台阶法，每层厚度不超过50cm，台阶坡度控制在1：2以内。混凝土入仓后及时平仓，避免混凝土堆积离析。振捣采用风动插入式振捣器，本层振捣应插入下层混凝土5～10cm深。逐点移动，按顺序前进，避免漏振和过振。收仓后检查高程，先用铝合金方通刮平表面，再用抹面机收面。在浇筑完成12h内覆盖湿草袋或湿麻袋，连续养护14d，养护期间始终保持混凝土表面湿润。
2.7 温控防裂措施
消力池混凝土用量大，而且是水泥用量较多的抗冲磨混凝土，所以温控是施工控制的一个重点，除了采用低热水泥以外，还须通水控温。受早期水化热的影响，升温快，为此在初期通制冷水控温，温度高峰过后改为普通水，同时控制水的流量达到精确控温效果。日降温幅度应控制在1℃以内，阶段性降温幅度不超过8℃。此外，还应强化保护措施，例如对消力池底板、导墙采取保温措施等。
3 结语
水库溢洪道由引水渠、控制堰、泄槽、消能设施和尾水渠组成，消能设施最常采用的形式就是消力池。虽然消力池采用了抗冲磨混凝土，但直接承受下泄水流的冲刷，仍使其成为溢洪道中较易损坏的部分。消力池的改造修复不仅要考虑消能效果，更需通过施工技术的优化提高消力池抵御下泄水流的冲刷能力。
参考文献：
[1] 沙世琨. 消力池施工方案优化研究[J]. 中国水运，2015,15(1)：152-153,173.
[2] 吕琦，高月仙，王静，等. 黄河苏只水电站消力池修复处理措施[J]. 水科学与工程技术，2014(5)：60-63.
[3] 王珏，杨柳. 安康水电站表孔消力池底板修复处理研究[J]. 水电与抽水蓄能，2016,2(2)：60-64.
[4] 宫照光，高鹏，周庭正. 向家坝水电站泄洪消能建筑物施工质量控制[J]. 人民长江，2015,46(2)：14-18.
论文作者:陈盈智
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/25
标签：混凝土论文; 溢洪道论文; 钢筋论文; 水流论文; 底板论文; 水库论文; 骨料论文; 《防护工程》2018年第32期论文;