（中国水利水电第三工程局有限公司 710016 陕西 西安）
摘 要：针对某水电站引水洞原喷锚混凝土不同程度的冲坑，原喷锚混凝土表面破损，露出松散破碎围岩的情况，以及工期紧、施工场地狭小的特点，采用SK—6环氧修补砂浆、SK型环氧底胶、聚氨酯灌浆材料、环氧混凝土、细骨料混凝土等材料对不同部位、不同破损情况制定不同的修复工艺进行冲坑修补，取得良好效果。
关键词：引水洞 冲坑 环氧砂浆 修复
某水电站在枯水期内检修时，发现引水洞原喷锚混凝土存在不同程度的冲坑共7处，原喷锚混凝土表面破损，露出松散破碎的围岩，存在引水洞运行隐患风险。其中YX3洞顶、右侧墙塌方处破损严重（见图1、图2、图3），塌方处呈漏斗状，漏斗深度2.0米，漏斗最大直径6米，顶部围岩较为完整，中下部围岩较差，塌方中部岩石产状为逆水流方向呈45°夹角，并能直观看到围岩存在裂隙，该处洞内塌方险情处理不好将严重影响宽坪一级水电站的经济命脉，甚至漏斗继续扩散将导致引水洞塌方截断引水流量，更可能过多块石进入发电机组使水轮机破坏，常规修复手段已不能使引水洞达到安全有效的运行条件。且由于检修工期非常紧迫，停机带来的经济损失较大，所以需要要求使用既快速质量又好的方法对引水洞冲坑进行修补。经研究决定采用质量好、工期快、耐久性强的环氧砂浆进行冲坑修补。并针对YX1、YX2、YX3、YX4、YX5、YX6、YX7不同部位、不同破损情况制定不同的修复方案。
图1 Y5塌方侧面 图2 Y5塌方顶部 图3 Y5塌方正面
SK—6系列混凝土缺陷修补环氧砂浆，是中国水电三局勘测设计研究院为混凝土缺陷修补专门配制的，该产品以改性环氧树脂、新型固化剂及其特种填料等为基料而制成的高强度、抗冲蚀、耐磨损材料。具有以下一些特点：良好的低温施工性能，可以在满足大规模施工的需要、力学强度优良、与混凝土粘结牢固、与原混凝土保持一致的颜色。适用于各种楼层、基础、桥梁、水工、地下工程设施、隧道等砼体表面因受环境和条件影响造成的风化，剥落受损的尺寸修补恢复。
SK—6系列混凝土缺陷修补配制的的高强度、抗冲蚀、耐磨损材料。具有性能优良，施工简便、快捷，无毒、无污染等特点。具有以下特点：
1）常温施工 — 常温条件下各组分材料、施工器具及混凝土基面均不需要加热，易于施工操作。
2）不粘器具、施工方便快捷 — 外观颜色与混凝土基本一致，施工时类似于水泥砂浆不粘工器具，成品包装，使用操作简单，施工方便快捷，施工面平整、光洁，易于保证施工质量。
3） 主要力学性能优良 — 主要力学性能优良，抗冲磨强度是C50硅粉混凝土的3～5倍，与混凝土粘结牢固。
4）产品系列化 — 系列化产品能够适用于干燥面、潮湿面、低温环境以及抗推移质等不同条件下的施工需要。
5）柔韧性良好 — 具有良好的柔韧性和抗冲击性能，能够抵抗外力引起的变形，降低体系产生的内应力，提高材料的适应性能。
SK—6型环氧胶泥分A，B两组分包装，施工时按照A：B=5：1的比例进行配制均匀即可使用。根据现场施工的气候变化和工况可适当调节固话时间。
SK—6型环氧胶泥主要技术性能检测指标见表1。
表 1 SK—6型环氧胶泥主要技术性能检测指标
主要技术性能 | 检测指标 | 备 注 |
抗 压 强 度 | ≥75.0 MPa | —— |
抗 拉 强 度 | ≥7.5MPa | —— |
与混凝土粘结抗拉强度 | ＞4.0MPa | “＞”表示破坏在C50混凝土本体 |
与钢板粘结抗拉强度 | ＞6.0MPa | —— |
抗 冲 磨 强 度 | 7.6 h·m2/kg | 水工混凝土试验标准 |
2.79 h·cm2/g | 冲磨速度为40m/s |
SK环氧底胶材料是一种低粘度的灌浆材料，既可以灌注裂缝又可以作为底层胶连材料使用，固化产物强度较高。产品为双组份，操作方便，可以对微细的混凝土裂缝和岩基缝隙进行灌浆处理，从而达到防渗补强加固之目的。具有以下特点：
1）粘度小，可灌性好，可以灌注0.2mm左右的细缝；
2）和混凝土的粘结强度高，一般都大于混凝土本身的抗拉强度；
3）浆液固化后的抗压强度和抗拉强度都很好，有较好的补强加固作用；
4）浆液具有亲水性，对潮湿基面的亲和力好；
5）凝固时间可以调节，范围可在数小时至数十小时之内； 操作方便，不需繁杂配制，只需将A、B组份按5：1的比例均匀混合后即可灌浆。
HK-G环氧灌浆材料性能指标见表2。
表2 HK-G环氧灌浆材料性能指标
主要性能 | 指标 |
浆液密度（g／cm3） | 1.05±0.05 |
初始粘度（25℃，mPa•s） | ≤30 |
可操作时间（min） | ≥180 |
本体抗压强度（MPa） | ≥60 |
本体抗拉强度（MPa） | ≥10 |
粘结强度（MPa） | 干粘结≥3.0 |
湿粘结≥2.0 |
弹性聚氨酯是渗漏处理的首选材料，该材料具有良好的亲水性，遇水可分散、乳化进而凝固，其固结体是一种弹性体，伸长率达300%，而且遇水膨胀，体积膨胀率达273%，具有弹性止水和以水止水双重功能，LW和HW可以任意比例混合,配制不同强度、不同膨胀倍数的混合浆材。该材料主要特点如下：
1）具有良好的亲水性能，水既是稀释剂，又是固化剂。浆液遇水后先分散乳化，进而凝胶固结；
2）粘度低，可灌性好，可在潮湿或涌水情况下进行灌浆；
3）固结体无毒并具有较高的力学性能；
4）通过调整配方可获得不同力学强度不同膨胀倍数的浆材。浆液的主要性能指标见表3、表4。
表3 HW水溶性聚氨酯化学灌浆材料性能指标
试验项目 | 指标 | |
粘度（25℃，MPa·S） | 40-70 | |
凝胶时间（min） | 浆液∶水=100∶3≤20 | |
粘接强度(MPa) | 干燥 | ≥2.5 |
饱和面干 | ≥2.1 | |
压缩试验 | 抗压屈服强度(MPa) | ≥10 |
抗压破坏强度(MPa) | ≥20 | |
表4 LW水溶性聚氨酯化学灌浆材料性能指标
试验项目 | 指标 | |
粘度（25℃，MPa·S） | 150-350 | |
凝胶时间（min） | 浆液:水=1:10≤3 | |
饱和面粘接强度(MPa) | ≥0.7 | |
拉伸试验 | 拉伸强度（Mpa） | ≥2.1 |
扯断伸长率（%） | ≥130 | |
扯断永久变形（%） | 0 | |
环氧混凝土具有强度高、粘结性能好、抗冲磨性能优良、抗冲磨性能优良等特点。环氧混凝土主要用于较深蜂窝、狗洞、冲坑回填处理，环氧混凝土性能指标见表5。
表5 环氧混凝土材料性能指标
序号 | 项 目 | 单位 | 性能指标 | 备注 |
1 | 抗压强度 | MPa | ≥60 | 28d |
2 | 抗拉强度 | MPa | ≥8 | |
3 | 与混凝土粘结抗拉 | MPa | ＞4 | 或拉拔试件断裂在母体混凝土内部 |
1）细骨料混凝土为一级配混凝土，其强度等级比原结构混凝土高一级：
2）水泥采用普通硅酸盐水泥：
3）水灰比0.25~0.32，灰砂比1：1.8～1：2.6；
3）砂宜选用质地坚硬并经过2.5mm孔径筛过的砂，细度模数宜控制2.4~2.5；
5）细骨料采用0.5～1.5cm干净的卵石，必要时可采用特种骨料或另增钢纤维。
（2）水泥浆
1）水泥采用不低于42.5普通硅酸盐水泥；
2）水泥细度宜为通过80μm方孔筛的筛余量不宜大于5％；
3）水灰比l：1～0.5：1；
对基面（清壳）处理合格后观察表面，若表面有渗漏水情况，则先对渗水部位进行聚氨酯防渗灌浆处理。
对基面（清壳）处理合格后确定冲坑外形轮廓尺寸，若深度小于15cm则直接用环氧砂浆分层回填即可。若深度大于15cm，则采用环氧混凝土分层回填，最后面层做5cm厚环氧砂浆保护层。
3.2.2 冲坑基层处理
用电动切割机将修补区域边界切割规整，尽量使边界呈规则四边形或多边形以便计量。再用风镐、电镐或手钎将围岩基层松动或松散的岩石部分凿除，直至围岩表面外露新鲜、完整的围岩。若有渗漏水情况应先采用聚氨酯防渗灌浆处理完毕后再进行环氧砂浆修补施工。
基面处理后，用电动钢丝刷清除混凝土基面的污染物、薄弱层、松散颗粒；再用高压水反复冲洗基面，基面清洗干净后，对局部潮湿的基面还需进行干燥处理，干燥处理采用喷灯烘干或高压风吹干。
冲坑基层处理完毕后，与业主一起测量冲坑修补体型，形成工程量资料。
（1）底层基液的拌制
取底层基液A组份和B组份各一桶，将B组份倒入A组份桶内，用基液搅拌器搅拌2~3分钟，搅拌均匀后可供使用。
当因施工面积所限，整桶拌和造成浪费时，可进行非整桶拌和，根据材料使用说明书按比例配制基液。
（2）底层基液的涂刷
底层基液涂刷前，应再次用棕刷清除砼基面的微量粉尘，以确保基液的粘结强度。基液拌制后，用毛刷均匀地涂在基面上，要求基液刷得尽可能薄而均匀、不流淌、不漏刷。基液拌制应现拌现用，以免因时间过长而影响涂刷质量，造成材料浪费和粘结质量降低。同时还应坚持涂刷基液和涂抹环氧砂浆交叉进行的原则，以确保施工进度和施工质量。基液涂刷后静停一段时间（具体时间视现场温度而定）后，手触拉丝现象，即可涂抹环氧砂浆。
（1）环氧砂浆的拌制
取环氧砂浆A组份倒入拌和机内，初拌1分钟后停机，将B组份徐徐加入拌和机内，搅拌均匀（约需5-7min）即可供施工使用。
当因施工面积所限，整桶拌和造成浪费时，可进行非整桶拌和，根据材料使用说明书要求按比例配制环氧砂浆。
小面积修补施工时，根据现场施工的具体情况，按环氧砂浆包装桶内的使用说明书拌和。
（2）涂抹环氧砂浆
将拌制好的环氧砂浆用抹刀按设计要求的厚度涂抹到已刷好基液的基面上，涂抹时尽可能同方向连续摊料,并注意衔接处压实排气。边涂抹、边压实找平，表面提浆。涂层压实提浆后，间隔1小时左右，再次抹光，表面不得有连接缝和下滑现象。
用于小面积砼表层修补时，要先将砂浆用力摊铺压实，然后用抹刀拍打出浆，对边角接缝处要反复找平。必要时，用拍打出来的浆液填充细微接缝，并反复压实，消除缝茬。当边墙和顶拱的修补涂层厚度大于50mm时，应视涂层厚度的大小分层施工，并注意每层厚度不得大于50mm，施工间隔期不得少于4h。
（3）修补块边界缝的处理
各修补块周边的基液要求涂刷得均匀，无挂滴、无露白。环氧砂浆涂抹要求仔细压实，消除缝茬，保证修补区与未修补区的平顺衔接。
图5 环氧混凝土施工施工工艺流程图
基面处理后，用电动钢丝刷清除混凝土基面的污染物、薄弱层、松散颗粒；再用钢丝刷和高压风清除表面砂粒、粉尘，基面清理干净后，对局部潮湿的基面还需进行干燥处理，干燥处理采用喷灯烘干或自然风干。
冲坑基层处理完毕后，与业主一起测量冲坑修补体型，形成工程量资料。
取底层基液A组份和B组份各一桶，将B组份倒入A组份桶内，用基液搅拌器搅拌2~3分钟，搅拌均匀后可供使用。
当因施工面积所限，整桶拌和造成浪费时，可进行非整桶拌和，根据材料使用说明书按比例配制基液。
底层基液涂刷前，应再次用棕刷清除砼基面的微量粉尘，以确保基液的粘结强度。基液拌制后，用毛刷均匀地涂在基面上，要求基液刷得尽可能薄而均匀、不流淌、不漏刷。基液拌制应现拌现用，以免因时间过长而影响涂刷质量，造成材料浪费和粘结质量降低。基液涂刷后静停一段时间（具体时间视现场温度而定）后，手触拉丝现象，即可涂抹环氧混凝土。
每次拌和重量可为20～40kg。取环氧混凝土A组份倒入拌和机内，初拌1～2min，然后将环氧混凝土B组份再慢慢倒入拌和机，搅拌2～3min后，反转拌和机叶片再搅拌3～5min，拌和均匀后即可使用，若体型较大可增加拌和设备，同时拌制。
将拌制好的环氧混凝土摊铺到已刷好基液的基面上，每次摊铺厚度不应超过20cm，（当设计厚度大于20cm时，则应分层振捣压实，压实后连续施工第二层。）并注意衔接处压实排气；然后用电动抹刀反复震动压实3～4遍，边震动边压实、边找平，表面提浆。涂层压实提浆后，间隔1小时左右，再次提浆、抹光、收面。
施工面养护期为7天，养护期间的环氧混凝土面应避免硬物撞击、刮擦等，施工完毕后用彩条布覆盖表面自然养护，养护结束后应避免重型车辆碾压。
冲坑基层处理完毕后，采用长20～50cm的Ф12mmⅠ级钢，植入围岩土深度（不小于15cm）做锚杆，锚杆布置水平间距30cm，竖向行距30cm，呈梅花形布置。采用Ф18mm的电钻造孔，钻孔施工完毕后，吹净孔内粉尘；注入2/3孔段的环氧砂浆，将锚杆打入钻孔，孔口用铁楔子楔紧且2h内不允许碰撞，每根锚杆头均要与一直径Ф10mm长30cm的水平钢筋呈T字型绑扎。水平筋也可先与锚杆焊接好，再埋设锚杆。若深度较大竖向每间隔30cm布置一层直径Ф10mm的水平钢筋网。
（1）基础面处理控制
基面处理施工时，应特别注意对渗水区域的处理，基面处理结束后，应经验收合格，方可进行下道工序的施工。
（2）平整度控制
用标准直尺靠施工层面，各部位应满足要求。施工期间要求不断进行抽检，发现问题，及时采取有力措施。保证最终施工面满足设计要求，并不得有接缝、麻面、下坠等异常现象。
（3）密实度控制
施工时应侧重压实—抹平—提浆等关键工序。保证拉拔检测试验不断裂在环氧砂浆自身。
5 结语
该水电站引水洞冲坑环氧砂浆修复施工完成后，经检查，修补过的冲坑部位，外观颜色与引水洞原喷锚混凝土基本一致，且施工面平整、光洁，经过多次放水，未发现任何渗漏点。充分验证了环氧砂浆进行冲坑修复的优越性，体现了环氧砂浆强度高、质量好、施工快捷方便、耐久性强的特点。
【1】DL-T5193-2004环氧砂浆技术规程，中华人民共和国电力行业标准；
【2】DLT 5099-2011水工建筑物地下工程开挖施工技术规范，中华人民共和国电力行业标准；
【3】DLT 5406-2010水工建筑物化学灌浆施工规范，中华人民共和国电力行业标准；
【4】DLT5148-20水工建筑物水泥灌浆施工技术规范，中华人民共和国电力行业标准；
【5】怡学林，环氧砂浆材料在泄水建筑物中的应用，甘肃电力技术，2014年第004期,P.38-39.
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