水利工程论文-葛洲坝枢纽泄水过流面检修方法.doc

水利工程论文-葛洲坝枢纽泄水过流面检修方法摘要：葛洲坝枢纽泄水过流面包括泄水闸、冲沙闸的闸孔侧墙与底板以及消力池护坦板，机组进水口以及蜗壳与尾水管，排沙底孔、排沙洞、排漂孔进水口以及流道等。这些建筑物的混凝土泄水过流面长年在水流的冲蚀下受到磨损，需要周期性检修。葛洲坝枢纽泄水过流面采用了多种检修方法和混凝土修补技术，修补效果良好。关键词：葛洲坝枢纽流面磨损检修方法修补效果1概述长江葛洲坝水利枢纽是以通航、发电为主要效益的大型径流式水利工程，也是三峡水利枢纽的反调节水库和航运梯级，由泄水闸，电站厂房和船闸等建筑物组成，包含的两座河床式电站总装机容量2715MW。每年汛期，上游洪水带有大量泥沙过坝，入库洪水年平均含沙量1.2kg/m3，年均输沙量达5.3亿t。枢纽泄水建筑物经过汛期排洪、排沙和发电过流，过水面均受到不同程度的磨损，需要周期性检查和修补。葛洲坝枢纽泄水过流面包括泄水闸、冲沙闸的闸孔侧墙与底板以及消力池护坦板，机组进水口以及蜗壳与尾水管，排沙底孔、排沙洞、排漂孔进水口以及流道等。其中，二江泄水闸是主要泄水建筑物，每年过流时间长达56个月，大江泄洪冲沙闸过流时间长的也有一个多月。此外，为了减轻泥沙对发电机组的磨损，电站排沙底孔及排沙洞每年汛期交替排沙运行。这些泄水建筑物，汛期泄洪时间长、过流流速大（泄水、冲沙闸室流速达1022m/s）、过流含沙量也较高，在枢纽运行初期以及三峡工程施工期，大量的围堰填料和工程弃渣在洪水水流挟持下通过葛洲坝枢纽，因此过水面的磨蚀程度基本上与水流含沙量和过流时间的长短相关。一般情况下，每隔56年要对泄水建筑物过流面进行一次全面检修。2混凝土过流面检修方法葛洲坝枢纽二江泄水闸为27孔开敞式平底闸，闸孔净宽12m，闸底板长65m，闸室后接长180m的一级消力池护坦，护坦内设有二道纵向隔墙，使护坦分成左、中、右3个区，闸孔底板以及消力池护坦板长年淹没水下。二江泄水闸作为主要泄水排沙建筑物，每隔5年需要对全部闸孔及护坦板水平段轮修一遍。检修方法采用专用工程船、浮式检修门、压气排水式沉柜、水下电视等检修设备以及潜水检修等。2.1工程船葛电1#工程船专用于二江泄水闸过流面检修。它设有供水、供电、供气系统和修补材料储存拌和系统，备有25t起重吊车，可以在作业区内自航移动。工程船体两侧设有升降式桩脚稳定船体，船甲板和船舷可以吊装、携带、移动和停靠浮式检修门、压气排水式沉柜、潜水设备等。该工程船实际上是多功能水上检修平台。2.2浮式检修门专用于二江泄水闸单孔闸室检修的0#、1#、2#浮式检修门，采用门舱内充水沉底、排水上浮移位操作方式，按需要分别就位于边墩、缝墩或中墩闸孔的下游口门处挡水。0#、1#浮式检修门挡水作业高度2.56m，2#浮式检修门挡水作业高度2.44.6m。浮式检修门就位于闸孔下游口门后，由浮式检修门两侧及底侧橡胶止水，借助闸孔弧门拉力定位，使水封贴紧闸墩止水钢板和底板，由检修门水泵向门舱充水和抽干闸室余水。闸室余水抽干后，松开弧门拉力，浮式检修门在自重和水头压力作用下顶紧闸墩起到挡水作用，达到闸室检修无水作业条件。2.3压气排水式沉柜压气排水式沉柜适用于水深2.512.5m的水下平面或坡度112的斜面混凝土底板检修，实际上常用于护坦板水平段底板检修。它由盾首、浮箱、通道、平盾底和斜盾底、配重块以及供水、供电、供风设施等部件组成。沉柜底部为开敞式，根据检修部位以及水深条件分别装配不同长度的通道和底仓。压气排水式沉柜压气挤水，充气压力略大于检修区水压，形成检修舱无水空间，以便检修舱内罩底板混凝土面。沉柜转位时，通过浮箱排水增大沉柜自浮力，使盾底稍微抬离混凝土底板，由检修仓内人力或外力推移。压气排水式沉柜在消力池护坦水平段检修水深35m，检修舱气压小于0.05MPa。沉柜检修舱覆罩面积为30m2，每年冬季护坦检修约80点次，基本满足二江泄水闸周期性检修和安全运行需要。但是，压气排水式沉柜已不适用消力池底部及斜坡段的混凝土底板检修。目前，正进行新型沉柜方案设计。2.4水下电视SXD-IVB水下电视设备是中国船舶重工集团公司研制，采用大屏幕液晶监视器、热升华视频打印机及视频无线传输技术，通过水下摄像机观察、存储和打印水下被检设备或部位的图像，作业深度可达到80m。水下摄像机可以悬吊进入水中检查或由潜水员水下手持检查。二江泄水闸护坦水下049缝检查和大江电厂机组排沙底孔上游检修门槽底槛混凝土检修采用SXD-IVB水下电视观察和工程检查都取得令人满意的效果。2.5潜水检修葛洲坝枢纽挡水前沿水下混凝土结构检修，进水口检修闸门、工作闸门的故障处理，检修门槽水下混凝土检修，消力池护坦板检查修补以及其他水下检修设备难以完成的工程，采取潜水作业。潜水员潜入水下，结合水下电视，观察和探摸被检部位破损情况，使用水下不分散混凝土、PBM聚合物混凝土或水下环氧等混凝土修补材料修补作业。葛洲坝水工建筑物过流面检修曾使用钢叠梁门挡水、土石大围堰全面检修、RCV-225遥控深潜器等。使用钢叠梁门挡水时吊装和挡水堵漏比较困难，现已不使用。1985年底至1986年春，葛洲坝二江泄水闸护坦曾采取了土石大围堰全面检修方法，利用大江工程围堰拆除的弃料，在二江泄水闸护坦周边筑起长600多米、高10多米的土石围堰，使围堰内形成约17万m2的无水检修区域，达到全面检查消力池护坦的运行和磨损情况，彻底修复缺陷的效果。土石大围堰检修通常情况下不采用。此外，水工建筑物水下检查使用过RCV-225遥控深潜器。RCV-225遥控深潜器是从美国引进的水下检测设备，它包括潜水摄像器、收发操纵架、控制台、监视器等设备，具有体积小、使用操作灵便特点。深潜器自带的水下照明和摄像机可以提供清水中10米以内的清晰图像，可以对水下检查的物体进行测量、照相、录像，其水下检测深度范围为几米至数百米。RCV-225遥控深潜器使用条件也受到一些环境限制，例如：浑水中的检测效果差，检测水域流速要小于1.25m/s,被检测物体表面不能覆盖有淤泥等沉淀物，潜水摄像器在动水中入水或水中转向控制欠灵活，该设备实际检修工程中已不使用。3混凝土过流面修补方法3.1修补标准3.1.1混凝土面磨损修补（1）磨损深度小于1cm，混凝土小骨料有磨蚀、中骨料少量出露、但表面砂浆层大部分未冲蚀的一般不修补。（2）磨损深度13cm，混凝土表面砂浆层及小骨料大部分磨蚀、中骨料部分出露，根据磨损面的形状和大小采用环氧砂浆或铸石砂浆等修补材料修补。（3）磨损深度大于3cm，混凝土中骨料大部分出露、磨损面起伏不平、有冲沟槽，应采取表面处理和结构加固措施，采用高强度混凝土或铸石砂浆等修补材料修补。水下修补材料采用水下不分散混凝土、PBM聚合物混凝土或水下环氧混凝土等。3.1.2混凝土分缝磨损修补（1）分缝面磨损深度小于1cm的不处理。（2）分缝面磨损深度大于1cm的作局部修补处理，分缝面磨损深度大于2cm以及周边混凝土面已有较大面积磨损的须作基面修补及分缝面复原修补。3.1.3橡胶带隔离伸缩缝的磨损修补（1）伸缩缝上橡胶带磨损深度小于1cm的一般不修补。（2）伸缩缝上橡胶带磨损深度大于1cm的，须进行缝面复原修补以及橡胶带填补修整。以上磨损面修补时，修补面应压实、抹光，修补面与周边混凝土基面要平顺连接，修补面升跌坎不得大于0.5cm，对超过0.5cm的升跌坎宜修补成120的缓坡。3.2主要修补材料和修补方法（1）高强度抗冲耐磨混凝土高强度抗冲耐磨混凝土采用525#纯熟大坝水泥、河砂、0.52cm的骨料、水、外加FDN减水剂拌和而成，混凝土标号可达C50以上，有较好的抗冲磨能力，主要用于冲蚀磨损深度大于5cm、磨损面积较大的混凝土过流面的修补。（2）水泥铸石砂浆水泥铸石砂浆采用525#纯熟大坝水泥、辉绿岩铸石砂、水、外加一定量减水剂，拌制后堆放一段时间后再使用的干硬性水泥砂浆，具有很好的抗冲磨能力，主要用于磨损深度25cm、磨损面积较大的过流底板面或磨损深度大于5cm的局部坑槽修补。在闸室抽干、修补大面积底板磨损面时，采用水泥铸石砂浆修补其水泥、砂、铸石的配合比为112，并掺入适量缓凝减水剂。在沉柜内作底板修补或低洼磨损面修补时采用水泥铸石砂浆修补，为了加快砂浆初凝，防止渗水影响，铸石砂浆中可加入2%重量比的SH外掺剂。（3）环氧砂浆由环氧树脂、稀释剂、增韧剂、固化剂、偶联剂以及石英砂、铸石砂、金刚砂或河砂等惰性填料（根据修补部位选用）配制而成。环氧砂浆与混凝土面有很高的粘结强度和优良的抗冲耐磨性能，主要用于流速较大的过流面修补。例如：泄水闸、冲沙闸闸室的侧墙和底板，闸门槽及底槛，机组蜗壳以及尾水管过流面上的局部冲坑、沟槽或分缝磨损可采用环氧砂浆修补。环氧砂浆配方见表1。（4）水下环氧混凝土水下环氧混凝土由HK963水下环氧树脂，配以干净河沙、碎石制成。基本配方（重量比）：HK963A400kg、HK963B100kg、中粗沙450kg、碎石450kg、增韧剂25kg，水下环氧混凝土设计抗压强度大于40MPa。（5）PBM聚合物混凝土PBM聚合物混凝土由PBM-A、PBM-B聚酯树脂、促进剂和引发剂与骨料拌和制成。基本配方（重量比）：PBM(AB)17%、中粗沙40%、