摘要：2020年8月，铜头水电站左岸泄洪洞经历了长时间、大流量泄洪，导致泄洪洞底板及边墙在大粒径推移质作用下冲蚀破坏严重，出现了冲坑、露筋等现象，最大冲坑深度达2～3m，严重影响了泄洪洞的正常和安全运行。作者有幸参与了铜头水电站左岸泄洪洞的修复处理工作，本文主要对铜头水电站左岸泄洪洞的修复处理方案及运行效果情况进行了介绍，希望为水电站类似抗冲磨要求较高部位的修复处理提供参考和帮助。 关键词：泄洪洞、冲蚀破坏、抗冲磨材料、修复处理
1基本情况
铜头水电站位于四川雅安市芦山境内宝兴河中游，距雅安市约43公里，距下游雨城水电站约40公里。电站以发电为主，是该河流开发兴建的第二座中型水电站，总装机容量为8万kW（4×2万kW），主要建筑物由拦河坝、左岸泄洪洞、右岸泄洪洞、引水隧洞、调压井、压力管道、发电厂房及变电站组成。其中左岸泄洪洞长370m，工作闸门至进水口为有压洞段，长275m，断面为圆形，内径8m；工作闸门至出水口为无压洞段，长95m，断面为城门洞型，断面尺寸8.0m×10.8m（宽×高）。
2020年8月，四川遭遇百年一遇特大洪水，宝兴河流域洪水暴增，铜头水电站左岸泄洪洞池经历了长时间、大流量泄洪，现场检查发现泄洪洞底板及左右侧边墙腰线以下部位混凝土冲蚀破坏严重，局部钢筋完全裸露，部分形成深坑达2～3m、钢筋整体冲蚀破坏，严重偏离了设计泄洪工况，若不及时进行修复处理，现有破坏会进一步加剧，影响泄洪洞的正常和安全运行。
图1-1 底板（左）及边墙（右）冲蚀破坏照片
2冲蚀破坏原因分析
闸门启开运行时，门槽附近边墙中下部常存在较大负压和水流脉动，对边墙冲蚀破坏作用
较强。通常将水流中的介质分为悬移质和推移质，但水流中的颗粒属于推移质还是悬移质取决于颗粒大小、形状和密度，并与水流速度和紊动有关。一般情况下，粒径较小的沙粒在水中多呈悬浮状态，但在高流速、紊动大的情况下，大卵石实际上呈悬浮状态间歇地被水流携带运移。相反在缓坡、流速低的渠道中，粉沙颗粒可能呈推移质运动。一般情况下，悬移质泥沙在水流中呈悬浮状运移，大粒径的推移质沙石则沿建筑物表面呈滑动或滚动、或跳跃状态运移，对建筑物的破坏力最大。
四川西南地区多系山区性河流，河谷狭窄，河床坡降大，汛期水流湍急，流域内的风化岩石或崩坡堆积体或泥石流冲积物等在洪水挟带下大量进入河道形成推移质。这些推移质的最大粒径一般为30～40cm，甚至有超过100cm者。推移质在水流中以滚动、滑动和跳跃的方式运动，对过流表面不仅有磨损作用，而且有高频率、高强度冲击破坏作用，故对建筑物的破坏较悬移质严重。由磨损冲击引起的破坏，有时会与空蚀联合作用，相互交替或促进，有的空蚀是由于泥沙磨损造成过流表面凹凸不平而引起的，在空蚀作用的条件下，会增大泥沙对过流表面的冲击而进一步加剧磨损。调查表明，本工程左岸泄洪洞出现的冲蚀破坏，主要是在推移质冲击作用下产生的破坏，并伴有空蚀作用，进一步加剧了破坏程度。
3修复处理方案
3.1修复技术思路
通过对推移质严重的工程破坏情况分析，冲击和空蚀破坏以钢筋层为界限，钢筋保护层往往率先破坏，达到钢筋层后逐步稳定。破坏至钢筋层后，在冲击和空蚀共同作用下逐步增加磨损深度，但不会大幅增加破坏深度。推移质严重的情况下，采用薄层修复方案，尽管抗磨蚀能力强，但薄层修复体与原混凝土的结合体为不均质体，在高频冲击作用下，很难取得良好的修复处理效果。因此，在修复方案中应考虑以下因素：
（1）尽量与原混凝土结合成为均质体，其强度、弹性模量、变形能力等尽量趋于一致。在推移质严重的水道结构设计中保证结构受力的条件下，尽可能提高钢筋保护层厚度，有利于提高钢筋层之上混凝土的抗冲击能力。
（2）一定的修复厚度，确保高频率冲击能量的传递。修复厚度是保证构筑物结构稳定和发挥其力学和变形性能的基础，一定的修复厚度是结构体均匀承受推移质的保障。
（3）较好的抗冲磨能力。在结构体运行复杂受力环境下，材料本体承受推移质、悬移质、
气蚀、空蚀等破坏的能力要强、要明显。
3.2修复材料选择
根据上述修复思路，修复材料采用水工高性能抗冲磨材料，与混凝土界面剂配合使用。水工高性能抗冲磨材料机理是高强致密、低弹模抗冲击、低收缩抗开裂，具有抗冲磨强度高、弹模低、抗裂性能优异、施工环境适应性强等特点，可满足水工构筑物过流面的抗冲耐磨要求；混凝土界面剂是通过一定的化学作用力将新老混凝土的粘结形成整体结构。修复材料的主要技术指标见表3-1和表3-2。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议