水利工程泄水建筑物磨蚀破坏的防治与修补

陆惠斌

（勃利县水务局，黑龙江勃利154500）

1 泄水建筑物磨蚀破坏的防治

1.1 优化工程设计

一般表孔溢洪比中、深孔和底孔泄洪磨损较小，所以，单从抗磨蚀考虑，采用表孔溢洪是有利的。对泄水工程的设计，必须尽可能缩短过水部分的长度，防止复杂的体型（如弯道、变坡、收缩、扩散及渐变等），最好从出口把水流直接泄入河槽，仅在出口较短距离内形成高速，并控制流速。过水面层要求有足够的抗冲磨能力，衬护要具有良好的密实性、光滑、抗冲耐磨性、抗冲击韧性、抗冻性和整体性，短距离的高流速段要考虑设置可更换或便于检修的衬护。对建筑物易遭受泥沙磨蚀的部位，要重点进行防护。

为减少泥沙对水电站压力管道、闸阀和水轮机的磨损，延长其工作寿命，通常要对电站过机泥沙的粒径有一定限制，如要排除粒径大于0.2的泥沙。在工程设计中一般要设置沉沙池沉沙，沉沙效果为50%～90%。设置排沙设施，把入库泥沙大量排出库外，减少进入水轮机的泥沙。为保护金属母材，应采用环氧树脂金刚沙、复合尼龙、搪瓷、聚胺脂沥青漆等非金属抗磨涂层。在多泥沙河流上使用的水轮机，要选择便于检修的结构。在水轮机顶盖上加焊辐向抗磨筋，增强抗磨能力。适当加大水轮机流道面积，以降低流速，创造良好的水力条件，这也有利于减轻机组的磨损。

1.2 提高和保证施工质量

由于混凝土施工工艺的不同，会影响过水面层的抗冲耐磨、抗冻融等性能。对同一种标号的混凝土，采用真空作业优于非真空作业，真空作业能提高表层混凝土强度和密实性，增强其抗冲耐磨和抗冻性。混凝土材料中水泥结石抗冲耐磨性最差，一般性振捣或人工抹面，其表层水泥浆最易被冲蚀，会随着磨损的发展和表面不平整度的加大，加剧磨损和空蚀。同一种标号的混凝土，机械振捣比人工振捣的抗磨强度高。

施工中，要保证混凝土衬砌板下部排水系统排水畅通，严格控制钢筋保护层厚度。钢板衬砌部位要锚固严密，做好钢板后的回填灌浆。防止高速水流进入缝隙产生巨大动水压力，将钢板掀起。

1.3 加强工程运行管理、监测及维修

水工建筑物的合理运用是减轻冲磨破坏的重要途径。水库要进行合理调度，既调水又调沙，汛期采取降低水位运行、蓄清排混、异重流排沙等措施。

有些水电站的运行经验表明，溢洪道与泄水道交替使用，有利于及时检查维修，减免磨蚀破坏。运用双孔泄水道时，要尽量采用双孔同时泄流，以防止单孔开启产生折冲水流，导致过水面不均匀磨蚀。也有水利工程运行经验表明，为减少过水轮机泥沙量和防止电厂粗沙过机，要综合运用稳定河势、合理调水调沙、充分利用排沙建筑物泄沙等多种措施。

对多孔闸坝工程，在运行管理上，要制订出最优的闸门开启组合程序，避免出现恶劣流态和单宽流量局部集中，以减轻磨蚀破坏。对存在泥沙磨蚀的工程，要加强监测与检查，及时发现问题，进行维修处理。

1.4 减少磨蚀介质来源

建筑物的磨蚀破坏，除高含沙水流的作用外，还有施工期残存的砂石未彻底清除，漩滚水流把石块砂粒带入戽斗内，反复冲磨而造成的腐蚀。另外，底流消能工当闸门运用不当时，也易在池内形成局部回流带动泥沙而磨蚀。所以，泄水建筑物建成过水前，必须清除上游导流段内的块石、围堰材料和消力池内的砂石、铁件、混凝土块等残余杂物，尽可能减少磨蚀介质的来源。

2 泄水建筑物磨蚀破坏的修补

2.1 用于磨蚀破坏的修补材料

修补材料的性质有以下要求：一是具有良好的抗冲耐磨性能。二是能与修补部位牢固结合。三是其变形性能与原破坏部位材料接近，不能由于温度变化而出现裂缝。如有一定的微膨胀性更为有利，并要求速凝，抗水旱强，无毒或低毒，低温下和易性好，施工方便，造价低廉。目前，应用较多的仍是高强干硬性水泥砂浆及混凝土，一般加入相当的掺和料，使其具有高强度、高硬度和韧性，以满足抗蚀耐冲磨要求。

2.2 修复破坏部位的施工工艺要求

2.2.1 表面处理

先用人工剔除遭破坏、开裂、松动的表面，再把基底混凝土凿毛，用高压水冲洗干净。在施工前用喷灯把修复部位烘干，再用高压风吹去浮尘，使新老材料结合牢固。

2.2.2 注意事项

如修补材料为混凝土或水泥砂浆时，要先在修复部位刷一层水泥砂浆，再回填铺抹混凝土等修补材料。大面积施工时要分块、分条进行，回填铺抹要分层施工，每层应振压抹实。如回填混凝土厚度大于500mm或铺抹砂浆厚度大于200mm，要分期施工，分期间隔2～3d后，再开始第二层施工。表面要满足平整度要求，并保证接头平顺、密实，经养护到规定龄期后，再检查修补质量。如果有脱壳现象，要凿除重补。