水工隧洞高速过流面混凝土外观缺陷处理方法

1.概述
锦屏一级水电站左岸导流洞，断面为城门洞型，其尺寸为15×19m(宽×高)，有压过流，全断面衬砌。洞身长度1214.359m，整个导流洞由进口引渠段、闸室段、渐变段、洞身段、堵头段、洞身段和出口引渠段组成。
导流洞进口渐变段与出口段采用1.0m和1.2m厚混凝土衬砌；堵头前洞身段Ⅲ类围岩边顶拱采用0.8m厚混凝土衬砌，堵头后Ⅲ类围岩边顶拱采用0.6m厚混凝土衬砌，Ⅲ类围岩底板衬砌厚度为1.0m，Ⅳ、Ⅴ类围岩采用1m和1.2m厚混凝土全断面衬砌。
左岸导流洞混凝土浇筑总量累计近18万 ， 在施工过程中质量通病不可避免的发生，在混凝土施工的前期，针对已浇混凝土外观进行普查，统计混凝土施工和非施工外观缺陷，并对其进行了分类，根据不同的缺陷采取相应的处理方法，使混凝土外观满足过流要求。
2.混凝土外观缺陷的分类及处理标准
2.1导流洞缺陷分类、分区及处理要求
通过对导流洞过流面的普查，对缺陷进行了分类，并相应制定处理要求。混凝土外观缺陷主要有以下几种：
（1）混凝土表面蜂窝、麻面；
（2）层间缝和结构缝出现的错台、挂帘；
（3）混凝土表面气泡；
（4）过流面拉筋头、管件头、钢筋等露头孔；
（5）混凝土浅表裂缝。
导流洞缺陷分类、分区处理要求见表1。
表1 导流洞缺陷分类、分区及处理要求
缺陷名称 A区(导流洞底板) B区(导流洞边墙) C区(导流洞拱顶)
蜂窝、麻面 深度小于5mm:打磨,刮环氧基液或胶泥;深度大于5mm:切槽,补环氧砂浆. 深度小于10mm:打磨,刮环氧基液或胶泥;深度大于10mm:凿除后补环氧砂浆. 深度小于10mm:打磨,补环氧砂浆;深度大于10mm:凿除后补预缩砂浆.
错台、挂帘 凿除及砂轮打磨,与周边混凝土平顺衔接,顺水流方向1:30,垂直流向1:10. 凿除及砂轮打磨,与周边混凝土平顺衔接,顺接坡度1:20. 凿除及砂轮打磨,与周边混凝土平顺衔接,顺接坡度1:10.
气泡 直径小于5mm不处理;直径大于5mm扩孔清洗刮环氧胶泥. 直径小于5mm不处理;直径大于5mm扩孔清洗刮环氧胶泥. 直径小于5mm不处理;直径大于5mm扩孔清洗填细水泥砂浆.
拉条头、管件头、钢筋等露头孔 切凿20mm槽,割除钢筋头(管件头),填环氧砂浆. 切凿20mm槽,割除钢筋头(管件头),填环氧砂浆. 钢筋头低于混凝土面2mm,刮环氧胶泥.
浅表裂缝 宽度小于0.1mm:沿裂缝20mm宽用钢刷刷毛,丙酮清洗,涂一道环氧基液;
宽度0.1mm-0.2mm:骑缝凿一条宽80mm、深15mm-30mm的矩形槽,槽长延伸至超出其不意裂缝两端各30cm,填补环氧砂浆或胶泥.
宽度大于0.2mm:进行裂缝化学灌浆.
2.2修补材料质量控制标准
2.2.1预缩砂浆
水泥:P042.5R硅酸盐水泥；
砂 :河砂和人工砂,细度模数1.8-2.0；
水 :符合拌制混凝土要求；
抗压强度:≥45MPa；
抗拉强度:≥2.0 MPa；
粘结强度:≥1.5 MPa.
2.2.2环氧砂浆
抗压强度: ≥60MPa；
粘结强度:≥2.5 MPa.
2.2.3环氧胶泥
抗压强度:≥45MPa；
粘结强度:≥2.5 MPa.
2.2.4裂缝化学灌浆
灌浆浆液与缝面粘结强度≥1.0 MPa.
3.混凝土外观缺陷处理步骤与方法
3.1蜂窝、麻面修补
3.1.1．蜂窝处理
（1）将缺陷部位松散混凝土凿除，直至密实混凝土。凿坑四周成方形、圆形或多边形,避免出现锐角的部位。凿除蜂窝时,凿铲应垂直混凝土表面施工，避免凿坑修补环氧砂浆或胶泥与保留混凝土成尖角搭接，并控制周边修补厚度不小于1.0cm。凿挖过程中,应避免造成周边混凝土表面脱皮，凿挖的深度视缺陷架空的深度而定，原则上不小于1cm;凿挖后,如钢筋出露，凿除深度控制至钢筋底面以下不小于5cm。
（2）混凝土表面蜂窝原则上采用环氧砂浆修补，对于深度大于3cm以上的蜂窝缺陷，拟分层修补,先用预缩砂浆填补至距混凝土表面1cm,然后表面用环氧砂浆修补。
（3）采用预缩砂浆先行填坑的蜂窝,应将蜂窝凿除后的表面清洗洁净,并充分湿润后,涂一层净浆,然后镶补预缩砂浆。
（4）采用环氧砂浆或环氧胶泥进行蜂窝镶补时,将蜂窝凿除后的表面清理洁净,在确定无明显渗水条件下,方可先涂环氧基液,再镶补环氧砂浆或胶泥。否则,采取导水措施、并用喷灯烘烤后,方可进行施工。
3.1.2麻面处理
（1）深度小于5mm的麻面，主要采用打磨的方式进行处理，麻面磨除深度不小于麻面深度,磨平后先清洗洁净打磨后的表面,然后涂抹一道环氧基液,表面用环氧胶泥抹平;打磨后,若留有砂线,应将其内污垢清除后, 涂抹一道环氧基液,再镶补环氧胶泥。对于局部打磨后形成的小坑，可将坑内清理干净后，涂抹一道环氧基液,用环氧胶泥修补平整。
（2）深度≥5mm的麻面，先标定范围凿成四边形或多边形等规则面，麻面凿除深度应达到最凹处,周边至坚实混凝土基面深度不小于5mm，并清洗洁净打磨后的表面,涂抹一道环氧基液,表面用环氧胶泥抹平。
3.2层间缝和结构缝错台、挂帘处理
先铲除错台形成的漏浆挂帘,然后对形成错台的部位，进行打磨处理。为保证打磨后混凝土面与周边混凝土平顺衔接,导流洞边墙及拱顶顺接坡度分别为1:20和1:10;导流洞底板顺流向衔接坡度1:30,垂直流向衔接坡度1:10。
处理错台过程中形成的毛面, 涂抹一道环氧基液后,表面用环氧胶泥抹平;错台形成的架空,进行凿槽处理,槽内采用预缩砂浆修补,表面10-15mm采用环氧砂浆修补抹平。
3.3模板印痕处理
（1）对凸出的模板印痕，采用打磨的方式进行处理,以保证打磨后混凝土面与周边混凝土平顺衔接。
（2）对于模板拼缝不严漏浆形成的砂线,将砂线内污垢清除后,内部采用预缩砂浆填补,表面10-15mm采用环氧砂浆或胶泥修补抹平。
（3） 处理过程中形成的毛面, 涂抹一道环氧基液后,表面用环氧胶泥抹平。
3.4混凝土表面出露钢筋头和金属预埋件的处理
（1）手持砂轮机紧贴混凝土面从两个方向打坡口切入将拉筋头割除，切割后的钢筋头应低于混凝土表面2mm;
（2）预埋件尺寸较大,采用上述方法难以割除预埋件露头时,将四周混凝土凿除，混凝土凿除时尽量减少凿挖范围，以方便切割钢筋头和金属预埋件为准，可凿成圆形或方形，槽深3～5cm。距混凝土面2～3cm处割断钢筋头或金属预埋件。
（3）预埋件切割过程中,形成切槽时,槽内采用环氧砂浆修补;未形成切槽的部位,涂一道环氧基液后,用环氧胶泥抹平。
（4）钢筋等露头割除时，周围混凝土受到损伤，按其损面大小凿除掉损伤的混凝土，四周凿成垂直深度不小于10-20mm的槽口，然后涂一道环氧基液后,用环氧胶泥压实抹光。
3.5混凝土表面脱皮、破损
混凝土表面脱皮，采用打磨的方式处理，打磨时注意与四周成型混凝土平顺过渡连接，磨至表面光滑平整。如局部形成浅坑，可在大面积磨光、磨平后，进行凿挖，深度不小于2cm为宜，然后用环氧砂浆抹光压实。
3.6气泡处理
气泡处理视其缺陷深度和直径大小确定，直径小于5mm的气泡，原则上,可不作处理,为保证混凝土表面平顺，对表面进行必要的打磨处理后，采用劈灰刀用环氧胶泥刮平。直径大于5mm的气泡，将气泡空腔内的污垢和乳皮用高压水或风清除干净，喷灯烤干后，用环氧胶泥修补。
气泡密集区以满补为宜,散区可采用点补,采用满刮修补时,不得在混凝土表面留下刮痕。
3.7浅表裂缝处理及裂缝化学灌浆
裂缝处理根据裂缝宽度分为浅表裂缝和深层裂缝处理，对于宽度小于0.1mm的裂缝,拟沿裂缝20mm范围内，用钢丝刷刷毛,然后用丙酮清洗表面，涂一道环氧基液进行密封处理即可;裂缝宽度在0.1mm-0.2mm区间时，顺裂缝发展方向，凿一条宽80mm，深15mm-30mm的矩形槽，槽长两端超出裂缝长度30cm，然后采用环氧砂浆抹光压实。
裂缝宽度大于0.2mm及贯穿性裂缝隙,拟采用亲水性较好的丙酮糠醛系环氧浆液进行灌浆。为确保灌浆后,混凝土表面不留下痕迹,灌浆前,对裂缝表面采用水玻璃砂浆封堵。即,沿裂缝表面用水玻璃浸泡水泥袋纸或其它纸类材料,在浸泡后的水泥袋纸上压一道水玻璃砂浆,并骑缝埋入灌浆嘴。裂缝灌浆由低向高,由一侧向另一侧依次灌浆,灌浆压力采用0.2-0.3MPa,当吸浆量趋于0时,继续灌注10min即可结束该孔灌浆,转入下一孔灌注。裂缝灌浆处理结束后,采用扁铲清除表面水玻璃砂浆,并打磨后涂一道环氧基液封闭裂缝表面。
4．各种修补材料的工艺控制
4.1预缩砂浆
预缩砂浆主要用于导流洞顶拱蜂窝、麻面的处理及其它部位深度大于25mm以上的缺陷部位作为填坑材料,以减小环氧胶泥及环氧砂浆修补工程量,其工艺控制措施如下:
（1）预缩砂浆初拟水灰比为0.3-0.4,水泥和中砂重量比为1:2,为提高预缩砂浆抗压强度等力学指标,拟在砂浆配置时掺加8%-10%硅粉;采用预缩砂浆形成永久表面时,采用白水泥与混凝土同类水泥混合料作为胶凝材料,使拌制的预缩砂浆颜色与混凝土一致。
（2） 制备预缩砂浆,以手握成团,且手上有湿痕而无水膜为宜。
（3）拌制好的砂浆应遮盖存放0.5-1.0h后使用,并要求在4h内用完。
（4）修补面先进行毛面处理并冲刷干净,并在修补前保持湿润,且无明显的积水。
（5）修补前,在基面涂一道厚1mm左右的水泥浆(水灰比0.4-0.45) 。涂刷水泥浆液和填塞预缩砂浆交叉进行，以确保施工进度和施工质量。水泥浆液涂刷前，用棕刷清除混凝土面的微量粉尘，以确保基液的粘结强度。
（6）填入预缩砂浆,用木棒拍打捣实直至表面出现浆液。砂浆按每层厚4～5cm铺料和捣实（捣实后厚度约2～3cm），每层捣实到表面出现少量浆液为度。作为永久面时,用抹刀反复抹压至表面平整光滑、密实。
（7）填补结束后保湿养护七天。
（8）采用环氧胶泥或环氧砂浆作为永久面时, 养护结束后风干,先涂一道环氧基液,后用环氧胶泥或环氧砂浆压实抹光。
（9） 外观控制：平整光滑，无龟裂,接缝横平竖直无错台。
内部质量：修补后砂浆强度达50kg/cm2以上时（施工时抽样成型决定强度），用小锤敲击表面，声音清脆者合格，声音发哑者凿除后重新修补。
4.2环氧胶泥
环氧胶泥修补一般用于厚度为5mm左右、范围较小的缺陷区处理，现场施工时,根据监理工程师的指示或现场实际情况,整调处理范围。主要工艺措施如下:
（1）环氧主材采用E44环氧系列,固化剂采用T31,为保证环氧胶泥颜色与混凝土一致,胶泥填充料采用工业用石膏粉。
（2）制备环氧胶泥,以混合手握成团,粘手但无浆液渗漏为宜。
（3）配制环氧胶泥时,随时拌制随时使用,并要求在0.5h内用完。
（4）修补面先进行毛面处理并清理干净,在修补前保持修补面干燥。
（5）修补前,在基面涂一道厚1mm左右的环氧基液。涂刷环氧液和修补环氧胶泥交叉进行，以确保施工进度和施工质量。填补环氧胶泥时,用手触探涂抹基液面,出现拉丝现象后,方可填补环氧胶泥。
（6）填补环氧胶泥时,先用木板反复拍打捣实直至表面出现浆液,然后用铁抹子压光抹平。
（7）气泡内填补环氧胶泥时,采用劈灰刀将环氧胶泥压入气泡孔内刮平。刮补时,不得在混凝土表面留下刮痕。
（8） 外观控制：平整光滑，无龟裂,接缝横平竖直无错台。
内部质量：环氧胶泥凝固后，用小锤敲击表面，声音清脆者合格，声音发哑者凿除后重新修补。
4.3环氧砂浆
环氧砂浆修补一般用于厚度5-25mm、范围较大的缺陷区处理，现场施工时,根据监理工程师的指示或现场实际情况整调处理范围。主要工艺措施如下:
（1）环氧砂浆采用我局科研所配制的、并取得国家专利的环氧砂浆。
（2）制备环氧砂浆时,按科研所已配制的A型材料和B型材料充分搅拌均匀即可。
（3）配制环氧砂浆时时,随时拌制随时使用,并要求在0.5h内用完。
（4）修补面先进行毛面处理并清理干净,在修补前尽可能保持修补面干燥,不能保证修补面干燥时, 修补面应达到阴干无明流水的状态。
（5）修补前,在基面涂一道厚1mm左右的环氧基液。涂刷环氧液和修补环氧砂浆交叉进行，以确保施工进度和施工质量。填补环氧砂浆时,用手触探涂抹基液面,出现拉丝现象后,方可填补环氧砂浆。
（6）填补环氧砂浆时, 环氧砂浆按每层厚2cm左右铺料和捣实，每层捣实到表面用木板反复拍打捣实直至表面出现浆液,方可填补下一层环氧砂浆,作为永久面时,表面用铁抹子压光抹平。
（7）环氧砂浆修补完成后,应养护5-7天, 养护温度控制在20℃±5℃。修补部位在养护期的前三天内不应受水浸泡或其它冲击。
（8） 外观控制：平整光滑，无龟裂,接缝横平竖直无错台。
内部质量：环氧胶泥凝固后，用小锤敲击表面，声音清脆者合格，声音发哑者凿除后重新修补。
4.4环氧浆液化学灌浆
裂缝宽度大于0.2mm及贯穿性裂缝隙,拟采用亲水性较好的丙酮糠醛系环氧浆液进行灌浆, 主要工艺措施如下:
（1）裂缝灌浆出浆点水平或垂直裂缝方向控制间距按40cm控制,沿裂缝表面采取骑缝埋入灌浆嘴的方式,裂缝深度超过40cm后,采取钻斜孔方式穿过裂缝面,孔内填入灌浆管。
（2）裂缝表面采取水玻璃水泥砂浆封堵时,先用纸类材料浸泡水玻璃后,沿缝面粘贴,然后在其表面填水玻璃水泥砂浆。立面水玻璃水泥砂浆填筑时,将水玻璃水泥砂浆搓成条,待手握有硬感时填筑,并用铁抹进行压实。
（3）为减少钻孔填管孔内沾浆量,钻孔内填灌浆管前,孔内可填入米粒石。
（4）灌浆前采用风压进行通风检查,对相互串通的孔进行标注。
（5）灌浆从低处向高处,由一侧向另一侧依次灌浆,先灌注通风时串通的孔,后逐孔灌浆。灌浆前,采用丙酮清洗缝面并排除缝面内积水。
（6）灌浆过程中,串通的孔采用木塞进行封堵,并在灌浆结束后拔除木塞进行倒灌。
（7）灌浆压力采用0.2-0.3MPa,当吸浆量趋于0时,在继续灌注10min即可结束。
（8） 裂缝灌浆处理结束后,采用扁铲清除表面水玻璃砂浆,并打磨后涂一道环氧基液封闭裂缝表面。
5.结束语
在导流洞混凝土外观缺陷处理合格后，顺利的通过了验收小组的过流验收和专家组的截流验收，专家们给左岸导流洞的混凝土浇筑予以肯定，说明针对上述缺陷的处理方法是得当的，为我局在混凝土外观缺陷处理方面积累了经验。

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