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摘要：随着我国水电建设的快速发展，水工建筑物过流面冲磨蚀破坏已逐渐普遍存在。本文主要介绍龙头石电站2#泄洪洞过流面混凝土缺陷类型、产生原因、环氧砂浆抗冲磨层施工等内容，为解决类似条件下过流部位的混凝土缺陷和抗冲磨保护提供了借鉴与经验。
关键词：混凝土；环氧砂浆
中图分类号：U656.31+3文献标识码：A文章编号：
1．工程概述
龙头石水电站位于大渡河中游石棉县境内，坝址位于安顺场上游约10km。坝址下游距石棉县城23km，距上游泸定县城约93km。龙头石水电站枢纽工程为沥青混凝土心墙堆石坝，左岸引水发电系统和三条泄洪洞等建筑物组成。坝顶高程360.00m，坝顶宽10m，最大坝高72.5m。
龙头石水电站2#泄洪洞全长615m，洞口处底板高程910.00m，为城门洞型，断面尺寸13.0×18.5m(宽×高)，底坡i＝1.359%， 洞身采用C40钢筋混凝土衬砌。最大设计流速为24m/s,坝顶高程为960.00，垂直距离50m。
2．过流面缺陷情况及原因分析
2.1 过流面缺陷情况
在业主、设计等相关人员对洞身过水部位进行现场综合检查，发现洞身过水部位发生了不同程度的破坏，具体情况如下：
2.1.1工作闸门底坎及门槽脱空
桩号0-36.85~0+0.00段由于高速水流磨蚀、冲刷、气蚀，现闸门底坎钢板、两侧门槽护板与原砼脱离、出现局部空洞。
2.1.2底板过流面空鼓、磨损
闸室段底板过流面建成后经历了两个汛期的运行，底板过流面混凝土有局部冲蚀坑槽，表面磨蚀较为严重；0+0.00～0+24.00段后期浇注的20-30cm厚抗冲耐磨硅粉混凝土基本与原结构混凝土脱离，明显上凸，形成空鼓。0+24.00～0+80.00段，建成后经历了两个汛期的运行，底板过流面混凝土有局部冲蚀坑槽，表面磨蚀也较为严重。
2.2 底板过流面混凝土缺陷修补范围
桩号0-36.85~0+80.00段底板过流面属于高速水流区，由于洞体较低，在汛期下泄洪水将挟带较多大颗粒推移质，平均流速将达到25m/s左右，针对目前的破坏状况，设计方认为，在高速水流作用下，洞内水流流态将恶化，底板过流面混凝土缺陷会进一步加剧，建议对该桩号段底板过流面混凝土缺陷进行修补。
3．混凝土修补方案
根据现场实际情况，目前洞身缺乏良好的施工通道，施工时间紧迫，进行系统原型修复比较困难。经过业主、设计等单位反复协商研究，决定以保护目前的过水通道，使其在过水时不至于发生进一步破坏为原则进行处理。具体处理措施如下：
3.1 闸门底坎、门槽空洞处理方案——回填C40硅粉混凝土后用无收缩水泥基灌浆材料进行接触灌浆
先用小锤敲击钢板，根据回声基本确定脱空部位和范围，对较大空腔部位先行回填C40硅粉混凝土，然后用磁力钻在钢板上钻孔，间距1~2m（也可根据脱空情况进行调整），孔径20mm，钻孔完毕后焊接注浆嘴，采用无收缩水泥基灌浆材料进行接触灌浆。
3.20+0.00～0+24.00段混凝土脱空处理——凿除后采用环氧混凝土和环氧砂浆进行修补
先将0+0.00～0+24.00段后期浇注的20-30cm厚抗冲耐磨硅粉混凝土全部凿除，两端采用环氧混凝土处理成坡度为1:10的缓坡，并安装环氧树脂锚杆间排距1m，φ25锚杆埋深30cm，总长45cm。然后采用平均厚度2cm厚的环氧砂浆进行大面积修补。
4．修补材料的选择
本工程修补选用的混凝土和钢筋等均由业主提供。环氧砂浆采用由我单位研发生产的NE-Ⅱ型环氧砂浆。该环氧砂浆是由改性环氧树脂、新型固化剂及特种优质填料工厂化配制生产而成，具体有高性能、粘结牢固、施工方便、无毒无污染、与混凝土颜色一致等特点。各种性能指标均满足设计要求，且已成功应用于小浪底、三峡、二滩、紫坪铺等大中型水电站的过水建筑物混凝土修复和抗冲磨层施工。其主要性能指标见下表：
NE-Ⅱ型环氧砂浆主要性能指标见表1
在对起始段和末段进行C40混凝土浇筑处理过程中，新老混凝土的粘接强度是工程质量的关键。而我单位研发生产的J-Ⅱ型界面剂能显著提高新老混凝土的粘接强度，材料性能优于其它类型界面剂。其主要性能指标见下表：
J-Ⅱ型界面剂的主要性能指标见表2
5．工程实施过程
5.1总施工程序
根据工期目标及工程特点,其总施工程序为：
施工准备——C40混凝土及水泥浆块的凿除与清理——自锁锚杆安装——钢筋制安——搭设提升架及溜桶——C40硅粉混凝土浇筑——环氧混凝土和环氧砂浆修补——拆除提升架、溜桶及验收清场。
5.2 C40混凝土及水泥浆块的凿除与清理。C40混凝土及水泥浆块采用人工风镐的方式凿除。混凝土碎渣和水泥浆块用胶轮车运至洞内0+260下游集中堆放后待竣工验收后开启闸门冲走。
5.3自锁锚杆安装。自锁锚杆安装在C40混凝土拆除清理完毕后立即开始进行，采用专利产品，以确保质量。
5.4钢筋制安。将钢筋用吊机吊运至2#泄洪洞内▽910平台，放置在搭好的干燥平台上，再按图纸及钢筋施工规范要求制作、切割、安装及绑扎，然后由胶轮车运至洞内工作面安装。
5.5 C40硅粉混凝土浇筑
5.5.1混凝土运输。采用业主提供的商品混凝土（C40硅粉混凝土，一级配）进行底板过流面混凝土缺陷浇筑回填，混凝土搅拌车从拌和站出料口运输至2#泄洪洞进口▽960平台，洞口▽960平台至洞底▽910平台采用溜桶垂直运输，洞内水平运输以胶轮车为主。
为保证混凝土垂直运输安全顺畅，制作溜桶的材料采用2cm厚镀锌白铁皮，并将溜桶固定在脚手架中。溜桶上端进料口采用喇叭式入口，下端出料口离底板过流面1.5m距离，出料口正下方设置白铁皮料池。
采用以上措施，混凝土垂直运输过程中未出现骨料分离、失去塑性等质量问题，也未发生任何安全问题。
5.5.2浇筑。 C40硅粉混凝土浇筑施工前先用风镐对混凝土表面糙化处理，同时用气割枪切除外露钢筋头，然后采用高压水冲洗，将表面的松动颗粒及附尘清除干净。清洗后的混凝土基面要把明水擦去，使基面处于饱和面干状态。
按施工配比拌制J-Ⅱ界面剂，在处理好的混凝土基面上涂刷J-Ⅱ界面剂，界面剂涂刷均匀，无漏涂，无流聚。
涂刷界面剂30分钟后，进行C40硅粉混凝土浇筑施工。采用6辆胶轮车进行混凝土水平运输，用插入式振动棒进行振捣，保证混凝土密实度符合相关质量标准。连续振捣直到混凝土粗骨料不再显著下沉，并明显开始泛浆即停止振捣，施工过程未出现振捣不实或过振现象。
5.5.3养护。C40硅粉混凝土完成浇筑2小时后进行混凝土抹面工作，并由专人进行洒水养护，养护28天。混凝土养护其间，无表面发白、产生裂缝等质量现象发生。
5.6 环氧砂浆修补
5.6.1总体方案
洞内底板过流面较浅缺陷部位采用环氧砂浆修复，用电动钢丝刷及高压冲洗机将混凝土表面的污垢、松动颗粒清除，再用高压风清洁表面，然后对渗漏水进行止排水处理，待基面清洁干燥后，进行环氧砂浆施工。环氧砂浆分界线处接缝，采用切割埋入的方法处理，处理方法见图1:
5.6.2 混凝土基面处理。用电动角磨机清除混凝土基面的污染物、薄弱层、松散颗粒；直至混凝土表面外露新鲜、密实的骨料。再用电动钢丝刷和高压风清除表面砂粒、粉尘，混凝土基面清理干净后，对其局部渗漏水部位采用排水管将渗漏水引排，局部潮湿的基面进行干燥处理。
5.6.3 底层基液拌制和涂刷
底层基液的拌制。按比例取底层基液A组份和B组份各一份，倒入拌和桶内，用基液搅拌器搅拌3分钟后使用。
（2）底层基液的涂刷。底层基液拌制后，用毛刷均匀涂刷在处理好的基面上，未漏刷、未流淌。
（3）底层基液涂刷后静停一段时间，出现手触拉丝现象，即可涂抹环氧砂浆。
5.6.4环氧砂浆的拌制和涂抹
（1）环氧砂浆的拌制。取环氧砂浆A组份一桶（20㎏）倒入拌和机内，初拌时间1min，然后将环氧砂浆B组份倒入拌和机内，正反连续搅拌时间4min，眼观颜色均匀后使用。
（2）涂抹环氧砂浆。将拌制好的环氧砂浆用抹刀涂抹在已刷好基液的基面上，涂抹过程向同方向连续摊料，并压实排气。边涂抹、边压实边找平。
（3）施工冷缝的处理。涂层边缘应尽量做成下游到上游1∶1缓坡。二次施工时，应对缓坡进行洁净处理，重新涂刷基液后，再进行环氧砂浆施工。
5.6.5施工面养护
养护7天，养护期间环氧砂浆表面未发生硬物撞击、刮擦及水浸等情况。
6.结语
经过一个汛期的运行，龙头石水电站2#泄洪洞过流面未出现任何质量缺陷。经过十多年的工程应用，通过對环氧砂浆材料性能不断完善，施工工艺及技术措施不断改进，逐渐成为水工混凝土缺陷修补、抗冲磨层修复施工的理想材料之一。为水工混凝土缺陷修补和泄水建筑物抗冲磨层修复施工，探索出一条成功之路。
参考文献：
[1]张涛，NE-Ⅱ环氧砂浆的研制及其在水电工程上的应用，水利水电施工，2007,（03）.
[2]高富龙、张涛、黄俊玮，水工泄水建筑物抗冲磨机理及新型抗冲磨材料的研究与应用，泄水建筑物安全及新材料新技术应用论文集，2010.
[3]张涛、郭双、黄俊玮，紫坪铺工程泄洪排沙洞抗高速水流冲磨蚀修补及震后修复，水利科技与经济，2011,(10).
关键词：混凝土；环氧砂浆
中图分类号：U656.31+3文献标识码：A文章编号：
1．工程概述
龙头石水电站位于大渡河中游石棉县境内，坝址位于安顺场上游约10km。坝址下游距石棉县城23km，距上游泸定县城约93km。龙头石水电站枢纽工程为沥青混凝土心墙堆石坝，左岸引水发电系统和三条泄洪洞等建筑物组成。坝顶高程360.00m，坝顶宽10m，最大坝高72.5m。
龙头石水电站2#泄洪洞全长615m，洞口处底板高程910.00m，为城门洞型，断面尺寸13.0×18.5m(宽×高)，底坡i＝1.359%， 洞身采用C40钢筋混凝土衬砌。最大设计流速为24m/s,坝顶高程为960.00，垂直距离50m。
2．过流面缺陷情况及原因分析
2.1 过流面缺陷情况
在业主、设计等相关人员对洞身过水部位进行现场综合检查，发现洞身过水部位发生了不同程度的破坏，具体情况如下：
2.1.1工作闸门底坎及门槽脱空
桩号0-36.85~0+0.00段由于高速水流磨蚀、冲刷、气蚀，现闸门底坎钢板、两侧门槽护板与原砼脱离、出现局部空洞。
2.1.2底板过流面空鼓、磨损
闸室段底板过流面建成后经历了两个汛期的运行，底板过流面混凝土有局部冲蚀坑槽，表面磨蚀较为严重；0+0.00～0+24.00段后期浇注的20-30cm厚抗冲耐磨硅粉混凝土基本与原结构混凝土脱离，明显上凸，形成空鼓。0+24.00～0+80.00段，建成后经历了两个汛期的运行，底板过流面混凝土有局部冲蚀坑槽，表面磨蚀也较为严重。
2.2 底板过流面混凝土缺陷修补范围
桩号0-36.85~0+80.00段底板过流面属于高速水流区，由于洞体较低，在汛期下泄洪水将挟带较多大颗粒推移质，平均流速将达到25m/s左右，针对目前的破坏状况，设计方认为，在高速水流作用下，洞内水流流态将恶化，底板过流面混凝土缺陷会进一步加剧，建议对该桩号段底板过流面混凝土缺陷进行修补。
3．混凝土修补方案
根据现场实际情况，目前洞身缺乏良好的施工通道，施工时间紧迫，进行系统原型修复比较困难。经过业主、设计等单位反复协商研究，决定以保护目前的过水通道，使其在过水时不至于发生进一步破坏为原则进行处理。具体处理措施如下：
3.1 闸门底坎、门槽空洞处理方案——回填C40硅粉混凝土后用无收缩水泥基灌浆材料进行接触灌浆
先用小锤敲击钢板，根据回声基本确定脱空部位和范围，对较大空腔部位先行回填C40硅粉混凝土，然后用磁力钻在钢板上钻孔，间距1~2m（也可根据脱空情况进行调整），孔径20mm，钻孔完毕后焊接注浆嘴，采用无收缩水泥基灌浆材料进行接触灌浆。
3.20+0.00～0+24.00段混凝土脱空处理——凿除后采用环氧混凝土和环氧砂浆进行修补
先将0+0.00～0+24.00段后期浇注的20-30cm厚抗冲耐磨硅粉混凝土全部凿除，两端采用环氧混凝土处理成坡度为1:10的缓坡，并安装环氧树脂锚杆间排距1m，φ25锚杆埋深30cm，总长45cm。然后采用平均厚度2cm厚的环氧砂浆进行大面积修补。
4．修补材料的选择
本工程修补选用的混凝土和钢筋等均由业主提供。环氧砂浆采用由我单位研发生产的NE-Ⅱ型环氧砂浆。该环氧砂浆是由改性环氧树脂、新型固化剂及特种优质填料工厂化配制生产而成，具体有高性能、粘结牢固、施工方便、无毒无污染、与混凝土颜色一致等特点。各种性能指标均满足设计要求，且已成功应用于小浪底、三峡、二滩、紫坪铺等大中型水电站的过水建筑物混凝土修复和抗冲磨层施工。其主要性能指标见下表：
NE-Ⅱ型环氧砂浆主要性能指标见表1
在对起始段和末段进行C40混凝土浇筑处理过程中，新老混凝土的粘接强度是工程质量的关键。而我单位研发生产的J-Ⅱ型界面剂能显著提高新老混凝土的粘接强度，材料性能优于其它类型界面剂。其主要性能指标见下表：
J-Ⅱ型界面剂的主要性能指标见表2
5．工程实施过程
5.1总施工程序
根据工期目标及工程特点,其总施工程序为：
施工准备——C40混凝土及水泥浆块的凿除与清理——自锁锚杆安装——钢筋制安——搭设提升架及溜桶——C40硅粉混凝土浇筑——环氧混凝土和环氧砂浆修补——拆除提升架、溜桶及验收清场。
5.2 C40混凝土及水泥浆块的凿除与清理。C40混凝土及水泥浆块采用人工风镐的方式凿除。混凝土碎渣和水泥浆块用胶轮车运至洞内0+260下游集中堆放后待竣工验收后开启闸门冲走。
5.3自锁锚杆安装。自锁锚杆安装在C40混凝土拆除清理完毕后立即开始进行，采用专利产品，以确保质量。
5.4钢筋制安。将钢筋用吊机吊运至2#泄洪洞内▽910平台，放置在搭好的干燥平台上，再按图纸及钢筋施工规范要求制作、切割、安装及绑扎，然后由胶轮车运至洞内工作面安装。
5.5 C40硅粉混凝土浇筑
5.5.1混凝土运输。采用业主提供的商品混凝土（C40硅粉混凝土，一级配）进行底板过流面混凝土缺陷浇筑回填，混凝土搅拌车从拌和站出料口运输至2#泄洪洞进口▽960平台，洞口▽960平台至洞底▽910平台采用溜桶垂直运输，洞内水平运输以胶轮车为主。
为保证混凝土垂直运输安全顺畅，制作溜桶的材料采用2cm厚镀锌白铁皮，并将溜桶固定在脚手架中。溜桶上端进料口采用喇叭式入口，下端出料口离底板过流面1.5m距离，出料口正下方设置白铁皮料池。
采用以上措施，混凝土垂直运输过程中未出现骨料分离、失去塑性等质量问题，也未发生任何安全问题。
5.5.2浇筑。 C40硅粉混凝土浇筑施工前先用风镐对混凝土表面糙化处理，同时用气割枪切除外露钢筋头，然后采用高压水冲洗，将表面的松动颗粒及附尘清除干净。清洗后的混凝土基面要把明水擦去，使基面处于饱和面干状态。
按施工配比拌制J-Ⅱ界面剂，在处理好的混凝土基面上涂刷J-Ⅱ界面剂，界面剂涂刷均匀，无漏涂，无流聚。
涂刷界面剂30分钟后，进行C40硅粉混凝土浇筑施工。采用6辆胶轮车进行混凝土水平运输，用插入式振动棒进行振捣，保证混凝土密实度符合相关质量标准。连续振捣直到混凝土粗骨料不再显著下沉，并明显开始泛浆即停止振捣，施工过程未出现振捣不实或过振现象。
5.5.3养护。C40硅粉混凝土完成浇筑2小时后进行混凝土抹面工作，并由专人进行洒水养护，养护28天。混凝土养护其间，无表面发白、产生裂缝等质量现象发生。
5.6 环氧砂浆修补
5.6.1总体方案
洞内底板过流面较浅缺陷部位采用环氧砂浆修复，用电动钢丝刷及高压冲洗机将混凝土表面的污垢、松动颗粒清除，再用高压风清洁表面，然后对渗漏水进行止排水处理，待基面清洁干燥后，进行环氧砂浆施工。环氧砂浆分界线处接缝，采用切割埋入的方法处理，处理方法见图1:
5.6.2 混凝土基面处理。用电动角磨机清除混凝土基面的污染物、薄弱层、松散颗粒；直至混凝土表面外露新鲜、密实的骨料。再用电动钢丝刷和高压风清除表面砂粒、粉尘，混凝土基面清理干净后，对其局部渗漏水部位采用排水管将渗漏水引排，局部潮湿的基面进行干燥处理。
5.6.3 底层基液拌制和涂刷
底层基液的拌制。按比例取底层基液A组份和B组份各一份，倒入拌和桶内，用基液搅拌器搅拌3分钟后使用。
（2）底层基液的涂刷。底层基液拌制后，用毛刷均匀涂刷在处理好的基面上，未漏刷、未流淌。
（3）底层基液涂刷后静停一段时间，出现手触拉丝现象，即可涂抹环氧砂浆。
5.6.4环氧砂浆的拌制和涂抹
（1）环氧砂浆的拌制。取环氧砂浆A组份一桶（20㎏）倒入拌和机内，初拌时间1min，然后将环氧砂浆B组份倒入拌和机内，正反连续搅拌时间4min，眼观颜色均匀后使用。
（2）涂抹环氧砂浆。将拌制好的环氧砂浆用抹刀涂抹在已刷好基液的基面上，涂抹过程向同方向连续摊料，并压实排气。边涂抹、边压实边找平。
（3）施工冷缝的处理。涂层边缘应尽量做成下游到上游1∶1缓坡。二次施工时，应对缓坡进行洁净处理，重新涂刷基液后，再进行环氧砂浆施工。
5.6.5施工面养护
养护7天，养护期间环氧砂浆表面未发生硬物撞击、刮擦及水浸等情况。
6.结语
经过一个汛期的运行，龙头石水电站2#泄洪洞过流面未出现任何质量缺陷。经过十多年的工程应用，通过對环氧砂浆材料性能不断完善，施工工艺及技术措施不断改进，逐渐成为水工混凝土缺陷修补、抗冲磨层修复施工的理想材料之一。为水工混凝土缺陷修补和泄水建筑物抗冲磨层修复施工，探索出一条成功之路。
参考文献：
[1]张涛，NE-Ⅱ环氧砂浆的研制及其在水电工程上的应用，水利水电施工，2007,（03）.
[2]高富龙、张涛、黄俊玮，水工泄水建筑物抗冲磨机理及新型抗冲磨材料的研究与应用，泄水建筑物安全及新材料新技术应用论文集，2010.
[3]张涛、郭双、黄俊玮，紫坪铺工程泄洪排沙洞抗高速水流冲磨蚀修补及震后修复，水利科技与经济，2011,(10).