水工建筑物缺陷综合处理技术研究.ppt

'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二〇〇九年三月 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(1)水工混凝土建筑物缺陷类型调查统计；(2)大坝混凝土裂缝处理；(3)混凝土建筑物渗漏水处理；(4)水工建筑物溢流面和泄流部位混凝土冲蚀坑处理；(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。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%。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。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.裂缝的危害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。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。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(1)温度裂缝。(2)混凝土强度低、均匀性差，是产生裂缝的内在原因。(3)基础问题。(4)结构布置不妥而引起裂缝。(5)由于地震或其他原因引起混凝土结构的裂缝。 3.裂缝处理方法第一种:表面涂抹及贴补。第二种：凿槽嵌补第三种：灌浆处理。 4.裂缝处理程序（1）裂缝调查裂缝现状调查裂缝详细调查 （2）成因分析（危害评估）判断是否需要处理或加固的依据：水利部SL230-98《混凝土坝养护修理规程》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Ⅰ类一般缝宽δ<0.2mm,缝深h≤30cm,性状表现为龟裂或呈细微规则特性Ⅱ类表面(浅层)裂缝，一般缝宽0.2mm≤δ<0.3mm，缝深30cm≤h<100cm，平面缝长3m≤L<5m，呈规则状Ⅲ类表面深层裂缝，缝宽0.3mm≤h<0.5mm，缝深100cm≤h<500cm，缝长大于500cm，或平面大于、等于三分之一坝块宽度，侧面大于1～2个浇筑层厚，呈规则状Ⅳ类缝宽δ≥0.5mm，缝深>500cm，侧(立)面长度h>500cm，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）制定处理方法根据调查结果及原因推断结果，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（1）贯穿性裂缝；（2）止水结构失效；（3）混凝土密实度低。 2.渗漏对混凝土建筑物的危害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;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;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，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13～201/2020～401/50＞401/100顺水流方向突体高度h＜6.5mm垂直水流方向突体高度h＜3.2mm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б00.55～0.350.35～0.250.25～0.15＜0.15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。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11m，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.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)55～11055～11020～7010～80抗压弹性模量E(GPa)0.5～202～1020～301～30抗弯强度(MPa)25～5025～302～56～15抗拉强度(MPa)9～208～171.5～3.52～8极限拉伸(%)0～150～200～5线性热膨胀系数(10-6/℃)25～3025～307～128～20吸水率25℃7天(%)0～10.2～0.55～150.1～0.5承载下最大允许温度(℃)40～8050～80＞300100～300强度发展速率20℃6～48h2～6h1～4周1～7d混凝土修补材料的物理力学性能 主要修补原材料应用范围表序号材料名称应用范围1CW环氧砂浆用于除分流舌舌板以外的混凝土表面损伤、空（孔）洞部位的切槽回填处理2CW抗冲耐磨胶泥用于局部混凝土表面麻面修补处理3CW水乳环氧砂浆用于竖井及其它非过流面微潮裂缝、点渗部位的刻槽嵌缝处理4CW弹性嵌缝材料用于第一、二分流口结构缝填充物脱落部位的缝口封堵材料5HK-96增厚型环氧涂料用于一般混凝土表面及分流舌板修补部位的界面保护；用于第一、二分流口、竖井及过流面修补的界面保护6胶霸600（聚硫密封胶）用于第一、二分流口结构缝填充物脱落部位的主要填充材料7EMACOS188喷射混凝土用于第一、二分流口舌板及附近结构缝破损掉块（立面及倒悬面）部位的回填修补处理8KT1水泥基渗透结晶型表面防水材料用于地下输水系统混凝土裂缝、层间缝、一/二期混凝土结合缝部位，对缝宽＜0.1mm以下或压水不吸浆的干裂缝作表面涂刷处理，北线船闸未使用该材料 混凝土修补厚度与修补材料的选择修补材料大面积修补厚度(mm)小面积修补厚度(mm)2512～256～1212～256～12混凝土、喷射混凝土和水泥砂浆√聚合物水泥砂浆√√环氧砂浆√√聚酯树脂砂浆√ 七.科研成果综述一、成功完成了三峡工程、左岸永久船闸混凝土缺陷修补、丹江口水利枢纽工程老坝混凝土裂缝处理、三板溪水电站溢洪道底板水毁修复加固、安康电站表孔消力池底板混凝土缺陷处理等项目。对发现的空驶、冲坑、裂缝、结构缝渗漏、蜂窝麻面等水工建筑物混凝土常见缺陷，分别制定方案进行处理，用到了国内外诸多修补材料，缺陷处理完成后，经过质量检测，所有处理项目合格，满足工程运行的需要，为其他水工建筑物缺陷处理提供了丰富、翔实的借鉴经验；二、针对水工混凝土建筑物缺陷类型调查统计、大坝混凝土裂缝处理、混凝土建筑物渗漏水处理、水工建筑物溢流面和泄流部位混凝土冲蚀坑处理、混凝土缺陷修补材料等六个问题进行了研究并总结出具有普遍意义的结论。 八.研究成果应用前景水工混凝土建筑物规模宏大，对国家的经济建设和防汛等多方面有巨大的社会效益和经济效益，我国二十世纪八十年代以前建设的混凝土坝由于设计标准低、施工质量不良、管理不善等原因，导致大坝混凝土过早地出现了老化和病害，许多工程需要进行大修。另外，国内五十年代至八十年代修建的大坝比较多，一般经过30年以上的运行都会不同程度的存在质量问题，因此该项目的研究成果将为我国老坝、病险坝各类缺陷处理施工总结出良好的经验。 谢谢欢迎提出您宝贵的意见及建议 其实，世上最温暖的语言，“不是我爱你，而是在一起。” 所以懂得才是最美的相遇！只有彼此以诚相待，彼此尊重，相互包容，相互懂得，才能走的更远。相遇是缘，相守是爱。缘是多么的妙不可言，而懂得又是多么的难能可贵。否则就会错过一时，错过一世！择一人深爱，陪一人到老。一路相扶相持，一路心手相牵，一路笑对风雨。在平凡的世界，不求爱的轰轰烈烈；不求誓言多么美丽；唯愿简单的相处，真心地付出，平淡地相守，才不负最美的人生；不负善良的自己。人海茫茫，不求人人都能刻骨铭心，但求对人对己问心无愧，无怨无悔足矣。大千世界，与万千人中遇见，只是相识的开始，只有彼此真心付出，以心交心，以情换情，相知相惜，才能相伴美好的一生，一路同行。然而，生活不仅是诗和远方，更要面对现实。如果曾经的拥有，不能天长地久，那么就要学会华丽地转身，学会忘记。忘记该忘记的人，忘记该忘记的事儿，忘记苦乐年华的悲喜交集。人有悲欢离合，月有阴晴圆缺。对于离开的人，不必折磨自己脆弱的生命，虚度了美好的朝夕；不必让心灵痛苦不堪，弄丢了快乐的自己。擦汗眼泪，告诉自己，日子还得继续，谁都不是谁的唯一，相信最美的风景一直在路上。人生，就是一场修行。你路过我，我忘记你；你有情，他无意。谁都希望在正确的时间遇见对的人，然而事与愿违时，你越渴望的东西，也许越是无情无义地弃你而去。所以美好的愿望，就会像肥皂泡一样破灭，只能在错误的时间遇到错的人。岁月匆匆像一阵风，有多少故事留下感动。愿曾经的相遇，无论是锦上添花，还是追悔莫及；无论是青涩年华的懵懂赏识，还是成长岁月无法躲避的经历……愿曾经的过往，依然如花芬芳四溢，永远无悔岁月赐予的美好相遇。其实，人生之路的每一段相遇，都是一笔财富，尤其亲情、友情和爱情。在漫长的旅途上，他们都会丰富你的生命，使你的生命更充实，更真实；丰盈你的内心，使你的内心更慈悲，更善良。所以生活的美好，缘于一颗善良的心，愿我们都能善待自己和他人。一路走来，愿相亲相爱的人，相濡以沫，同甘共苦，百年好合。愿有情有意的人，不离不弃，相惜相守，共度人生的每一个朝夕……直到老得哪也去不了，依然是彼此手心里的宝，感恩一路有你！感谢您对文章的阅读跟下载，希望本篇文章能帮助到您，建议您下载后自己先查看一遍，把用不上的部分页面删掉哦，当然包括最后一页，最后祝您生活愉快!'