一种抽水蓄能电站输水隧洞混凝土的修补防护结构的制作方法

本实用新型涉及水利水电工程施工技术领域，具体涉及一种抽水蓄能电站输水隧洞混凝土的修补防护结构。

背景技术：

抽水蓄能电站混凝土输水隧洞是电站整体的重要组成部分，隧洞状态的维护关系到电站运行的效率和安全。由于我国幅员辽阔，应用条件复杂，引水隧洞混凝土衬砌面临各种侵蚀和病害的威胁，如碳化、各种水质的侵蚀、泥沙等悬移质的冲磨、北方寒冷地区的冻融等，造成混凝土表面的剥蚀；另外由于温度变化、干缩、钢筋锈蚀、超载、地基不均匀沉降等因素，混凝土产生裂缝。这些损害严重影响了混凝土的耐久性。

近年来沼蛤（淡水壳菜）的入侵亦成为输水隧洞的危害之一，沼蛤为滤食性底栖生物，喜欢附着在粗糙的混凝土表面及空穴内。引水隧洞中附着生长的大量淡水壳菜减少了管道的过流面积、增大了管道的糙率、降低了输水效率，而且会引起水质恶化，混凝土管壁剥蚀等问题，影响了电站的正常生产运行，大大提高了水电站混凝土输水管道的维护费用。

目前对于淡水壳菜的防治方法的报道主要是化学药剂防治，采用氯气、次氯酸钠、高锰酸钾、二氧化氯、硫酸铜、双氧水等对原水管道中淡水壳菜进行杀灭。这类方法均需持续投放并保持一定的浓度，方可达到理想的杀灭效果。对于抽水蓄能电站输水隧洞淡水壳菜的防治，这类方法并不适用。一方面，输水隧洞面积大，要想达到理想的杀灭效果，使用化学药剂费用太高，经济效益差；另一方面，这些有毒有异味的化学药剂可能会把鱼虾等水生物杀死，影响下游水域生态；其次，这些化学物质会对输水隧洞衬砌混凝土造成剥蚀，影响输水建筑物的耐久性。

中国专利申请201510261307.1公开了一种防治抽水蓄能电站水库淡水壳菜灾害的方法，该方法主要通过对抽水蓄能电站水库流域进行生态调查、建设时暴晒河床及设置过滤池、闸门、拦污栅等涂刷聚氨酯，建设后投放青鱼等方法进行防治。该方法不适合已建工程混凝土的修补防护及淡水壳菜的防治。

综上，急需一种对现有的引水隧洞混凝土衬砌的表面裂缝进行防护的结构。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种抽水蓄能电站输水隧洞混凝土的修补防护结构，包括与混凝土表面的裂缝、施工缝或者剥蚀面接合的接合层以及设于接合层上方的表面涂层，其中，所述接合层的槽底与裂缝、施工缝或者剥蚀面相接，所述接合层的槽顶与表面涂层相接，所述表面涂层与接合层相接的一面的面积大于接合层的槽顶的面积，以使所述表面涂层完全覆盖所述接合层的槽顶。

其中，当所述混凝土的表面存在裂缝时，所述表面涂层为环氧涂层，所述接合层为V形槽，所述V形槽的槽顶的宽度介于2-5厘米，所述V形槽的倾角介于30-60度。

其中，所述V形槽内填充有环氧腻子或环氧砂浆。

其中，当所述混凝土的表面存在施工缝时，所述接合层为梯形槽或方形槽，且所述表面涂层由下至上依次包括隔离层、第一表面涂层、玻纤层以及第二表面涂层，所述第一表面涂层的宽度大于隔离层的宽度，所述第二表面涂层的宽度大于玻纤层的宽度。

其中，所述梯形槽或方形槽包括底部的塑性密封层以及顶部的找平层，所述塑性密封层内填充有止水条，所述找平层内填充有环氧腻子或环氧砂浆。

其中，所述隔离层为弹性聚氨酯涂层、弹性聚脲类涂层或透明胶带；所述第一表面涂层为高韧性环氧涂层；所述玻纤层的材质为玻璃纤维；所述第二表面涂层为高韧性环氧涂层。

其中，所述接合层的上底宽度介于3-8cm，下底宽度介于2-6cm，深度介于3-8cm。

其中，当所述混凝土的表面存在剥蚀时，所述接合层为与混凝土的剥蚀面接触的找平层，所述找平层的材质为环氧腻子或环氧砂浆，所述表面涂层为环氧涂层。

本实用新型中，所谓的“高韧性环氧涂层”，是指拉伸强度大于15MPa，断裂伸长率大于5%的环氧涂层。

本实用新型提供的抽水蓄能电站输水隧洞混凝土的修补防护结构，可有效提高隧洞混凝土的耐久性，并减少沼蛤（淡水壳菜）的附着。

附图说明

图1：本实用新型第一实施例的结构示意图；

图2：本实用新型第二实施例的结构示意图；

图3：本实用新型第三实施例的结构示意图。

附图标记说明

11 V形槽

12 梯形槽

121 塑性密封层

122 找平层

13 找平层

20 表面涂层/环氧涂层

21 隔离层

22 第一表面涂层

23 玻纤层

24 第二表面涂层

30 裂缝

40 施工缝

50 表面剥蚀。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术方案及有益效果有更进一步的了解，下面配合附图详细说明本实用新型的技术方案及其产生的有益效果。

本实用新型中，全文所述的“宽度”，为参照各附图所示的左右方向的宽度，全文所述的“前后”，为面对各附图所述的前后方向。

本实用新型中，全文所述的“深度”，为参照各附图所示的前后方向延伸的长度值。

本实用新型提供的抽水蓄能电站输水隧洞混凝土的修补防护结构，包括与混凝土表面的裂缝、施工缝或者剥蚀面接合的接合层以及设于接合层上方的表面涂层，具体实施时，针对混凝土表面衬砌存在的裂缝、施工缝和表面剥蚀，本实用新型提供了三种相应的修护防护结构。

图1为本实用新型第一实施例的结构示意图，如图1所示，针对输水隧洞混凝土存在衬砌裂缝的情况，本实用新型提供了一种抽水蓄能电站输水隧洞混凝土的修补防护结构，包括与混凝土表面的裂缝30接合的V形槽11以及设于接合层上方的环氧涂层20，所述V形槽11的槽底与裂缝30相接，所述V形槽11的槽顶与环氧涂层20相接，所述环氧涂层20与V形槽11相接的一面的面积大于V形槽11的槽顶的面积，以使所述环氧涂层20完全覆盖所述V形槽11的槽顶。

本实用新型在具体实施时，所述V形槽11沿裂缝30的前后方向设置，且所述V形槽11的槽顶的宽度介于2-5厘米，倾角介于30-60度，最佳的，倾角为45度，且所述V形槽11内填充有环氧腻子或环氧砂浆，所述环氧涂层20可设为高韧性的YEC环氧涂层，该环氧涂层的拉伸强度大于15MPa，断裂伸长率大于5%，可增强本实用新型的修补防护效果。

为保证抽水蓄能电站输水隧洞混凝土的修补防护结构对裂缝30起到较佳的修护效果，在使用本实用新型提供的修补防护结构前，需要对裂缝30进行检查和统计，以0.2mm及0.5mm为界区别标识、编号，并根据裂缝30的干湿情况区分处理。当裂缝30的宽度<0.20mm时，若裂缝30为干缝，可不做处理，若裂缝30为湿缝，则需使用发泡聚氨酯类进行封闭止湿；裂缝30的宽度大于等于0.20mm且小于等于0.5mm时，若裂缝30为干缝，则采用环氧灌浆进行封闭和加固处理，若裂缝30为湿缝，则采用发泡聚氨酯类进行封闭止湿，对个别渗水点可采用导流方式引出；裂缝30的宽度≥0.5mm时，首先进行灌浆处理，再进行封闭和加固/止湿处理，灌浆处理的原则与封闭和加固/止湿处理的原则相同：干缝选择环氧灌浆，湿缝采用发泡聚氨酯类。

图2为本实用新型第二实施例的结构示意图，如图2所示，针对输水隧洞混凝土存在施工缝的情况，本实用新型结合施工缝为活缝，且在荷载或温度变化情况下会产生微小的张合运动的特点，提供了一种抽水蓄能电站输水隧洞混凝土的修补防护结构，包括与混凝土表面的施工缝40接合的梯形槽或方形槽（本实用新型中，设为梯形槽12）以及设于梯形槽12上方的表面涂层20，所述表面涂层20与梯形槽12相接的一面的面积大于梯形槽12的槽顶的面积，以使所述表面涂层20完全覆盖所述梯形槽12的槽顶。

所述梯形槽12为沿施工缝40的开裂方向开设的一个凹槽，其上底宽度介于3-8cm，下底宽度介于2-6cm，深度介于3-8cm，且其槽底垫厚度介于2-4cm的塑性密封材料，优选GB止水条，以形成塑性密封层121，顶部填充环氧腻子或环氧砂浆至表面平齐，以形成找平层122。

所述表面涂层20由下至上依次包括：

隔离层21，涂刷于找平层122的上方，隔离层21可为弹性聚氨酯涂层、弹性聚脲类涂层或透明胶带，以为裂缝的变形提供空间；优选为弹性聚氨酯涂层或弹性聚脲类涂层，作为弹性材质的涂层，一方面可起到隔离作用，另一方面还可起到防渗的作用；隔离层21的宽度通常介于2-10cm。

第一表面涂层22，涂刷于隔离层21的上方，优选为高韧性的YEC环氧涂层，该环氧涂层的拉伸强度大于15MPa，断裂伸长率大于5%，可增强本实用新型的修补防护效果，所述第一表面涂层22的宽度大于隔离层21的宽度。

玻纤层23，铺设于第一表面涂层22的上方，优选为玻璃纤维带。

第二表面涂层24，涂刷于玻纤层23的上方，优选为高韧性的YEC环氧涂层，该环氧涂层的拉伸强度大于15MPa，断裂伸长率大于5%，可增强本实用新型的修补防护效果，所述第二表面涂层24的宽度大于玻纤层23的宽度。

图3为本实用新型第三实施例的结构示意图，如图3所示，针对输水隧洞混凝土存在表面剥蚀的情况，本实用新型提供了一种抽水蓄能电站输水隧洞混凝土的修补防护结构，包括与混凝土的表面剥蚀50接合的找平层13以及设于找平层13上方的环氧涂层20，所述找平层13的材质为环氧腻子或环氧砂浆。

本实用新型提供的针对混凝土的表面剥蚀50的修补防护结构，具体实施时，通过下述施工方法实现：

1、表面清理

首选高压水枪清洗机对基面进行清洗，去除混凝土表面的浮浆、夹渣、苔藓、淡水壳菜等水生物以及松动部位，直至混凝土表面外露新鲜、密实骨料；采用的高压清洗机工作压力应在20-50MPa之间，选择合适的喷头，保障清除混凝土表面的附着物，同时不破坏混凝土结构。可采用手工角磨机打磨方式作为个别部位的清理方式，如个别凸起物处。

2、找平

对于深度大于5mm的混凝土表面缺陷，选择环氧腻子或环氧砂浆材料进行找平处理。要求找平后的表面平整度好，凹陷和凸起要求不超过1mm，且与基材混凝土的粘结强度大于3MPa。对于质量良好的衬砌表面，可省略此步骤。

3、涂覆防护材料

由于引水隧洞处于潮湿水下的环境，应选用环氧类的防护涂料，优先选用兼具修补防护及有防沼蛤（淡水壳菜）附着功能的YEC环氧防护涂层材料。其拉伸强度大于15MPa，断裂伸长率大于5%。涂层材料过水糙率0.01、与混凝土粘结强度大于3MPa、抗渗性能大于2.5MPa。该涂层涂刷厚度为1.0mm~2.0mm。

本实用新型提供的抽水蓄能电站输水隧洞混凝土的修补防护结构，在具体实施中，发明人通过下述两个应用实例，进一步证明了其有益效果：

应用实例1：某抽水蓄能电站引水隧洞防贝防侵蚀处理

某抽水蓄能电站引水隧洞，洞径约9m，检修中发现衬砌表面附着大量淡水壳菜，并且有不同程度的剥蚀现象，需进行防贝防侵蚀处理。

实现上述引水隧洞混凝土表面修补防护及防贝类侵蚀涂层的具体实施方式主要包括以下几个步骤：

1、混凝土衬砌基面处理：采用的高压清洗机工作压力在20～50MPa之间，清除混凝土表面的附着物。

2、衬砌混凝土基面找平，混凝土表面缺陷较多，采用环氧腻子进行找平处理，找平后的表面平整度好，凹陷和凸起要求不超过1mm。

3、全断面涂覆YEC环氧防护涂层材料，采用一次刮涂工艺，厚度1.5mm。

该工程涂覆面积3万余平，施工工期和质量达到业主满意。经过运行1年后水下机器人检查，防护面层状态良好，未见到明显的淡水壳菜附着，效果令人满意。

应用实例2：某水电站引水隧洞防渗防护处理

某水电站引水隧洞为圆形有压洞，洞径约6m，运行中发现隧洞有渗漏现象，需进行防渗处理。

实现上述引水隧洞混凝土表面修补防护及防贝类侵蚀涂层的具体实施方式主要包括以下几个步骤：

1、混凝土衬砌基面处理：采用的高压清洗机工作压力在20～50MPa之间，清除混凝土表面的附着物。

2、隧洞衬砌裂缝的处理：进行裂缝检查和统计，以0.2mm为界区别标识、编号。干缝采用环氧灌浆进行封闭处理，湿缝采用聚氨酯灌浆材料进行封闭处理。

3、全断面涂覆YEC环氧防护涂层材料，采用刮涂工艺，厚度2.0mm。

设计方案采用实施例2涂层材料对部分隧洞进行全断面反渗、防护处理，涂覆形成1.5mm防渗面层，采用一次刮涂工艺；由于隧洞混凝土衬砌表面平整，未进行找平处理。该工程涂覆面积1万余平，施工工期和质量达到业主满意。经过4年运行后停水检查，防护面层未见任何缺陷。

综上，与现有技术相比，本实用新型提供的用于引水隧洞混凝土衬砌薄面剥蚀、裂缝及施工缝的修补防护构造。经过这些型式的处理，不仅可以提高混凝土的耐久性，还可有效减少贝类生物的附着。经过9个月的现场试验，经过防护处理的混凝土试块，较空白混凝土试块，淡水壳菜的附着量减少了85%，混凝土的碳化深度降低了92.2%，表面糙率为0.010，较普通混凝土的糙率降低40%。

综上，本实用新型提供的抽水蓄能电站输水隧洞混凝土的修补防护结构，可有效提高隧洞混凝土的耐久性，并减少沼蛤（淡水壳菜）的附着。

虽然本实用新型已利用上述较佳实施例进行说明，然其并非用以限定本实用新型的保护范围，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围之内，相对上述实施例进行各种变动与修改仍属本实用新型所保护的范围，因此本实用新型的保护范围以权利要求书所界定的为准。