小浪底水利枢纽塔群进水口抗高速挟沙水流冲磨保护层施工

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1、小浪底水利枢纽塔群进水口抗高速挟沙水流冲磨保护层施工张涛（中国水利水电第十一工程局科研所，河南·三门峡市472000）【摘要】主要介绍了黄河小浪底水利枢纽工程塔群进水口抗泥沙磨损保护层的施工，并简要综述了施工材料的特点。【关键词】小浪底工程；抗泥沙冲磨；施工；NE型环氧砂浆；质量控制与检测1、工程概况黄河是世界罕见的多泥沙河流，小浪底水利枢纽工程位于黄河中游三门峡工程下游约140公里处，汛期最大断面流速14~18m/s，平均含沙量80~100kg/m3，最大瞬时含沙量911kg/m3，因此解决好建筑物过

2、流道泄洪排沙系统部位因高速挟沙水流引起的磨损和防护技术是小浪底工程成败的关键课题之一。小浪底工程的泄洪排沙系统包括3条排沙洞、3条孔板洞、3条明流洞、1条溢洪道、1条灌溉洞和进水塔群及出水口消力塘，其中排沙洞等部位的运行水头高达120m，具有高水头、含沙量大、流速大等特点，因此工程技术规范设计要求进水塔的排沙洞、孔板洞和明流洞的过流面混凝土表面必须设置抗冲刷和抗磨蚀保护层。洞口尺寸（宽×高）分别为：1#~3#排沙洞3.5×5.0m，1#~3#孔板洞4.5×15.5m，1#明流洞5.6×18.0m，2#~

3、3#明流洞9.0×17.5m。2、工程技术规范设计要求和材料选择《小浪底工程技术规范》中的“XLD-IC-2”部分和“LOT2（98）设代字012号”文件对抗磨保护层所选取的材料、施工部位和面积均作出了具体规定。2.1施工部位和面积小浪底工程抗磨保护层原设计量为3723m2，后修改确定为16814m2。其中，层厚10mm的面积为8280m2，施工部位是明流洞的边墙、顶拱和底板，以及排沙洞和孔板洞的底板；层厚5mm的面积为8523m2，施工部位是排沙洞、孔板洞的边墙和顶拱。第7页共7页表1抗磨保护层分布情

4、况部位桩号面积（m2）10mm层厚5MM5mm层厚1#排沙洞0+019.9~0+054.769308974.72#排沙洞0+019.9~0+054.769308974.73#排沙洞0+019.9~0+054.769308974.71#明流洞0+002.9~0+070.000339102#明流洞0+002.9~0+052.800178703#明流洞0+014.0~0+054.000128701#孔板洞0+005.3~0+040.50029718702#孔板洞0+005.3~0+040.5002971870

5、3#孔板洞0+005.3~0+040.5002971870小计82808534合计168142.2施工材料选择2.2.1对设计要求的材料和配比进行验证试验工程技术规范规定抗磨层保护施工材料选用环氧砂浆，并对原材料的生产厂家和配比作了指定。按规范要求，工程监理工程师、中国水利水电科学研究院和中国水利水电第十一工程局对指定的材料和配比进行了验证试验，试验结果显示抗压强度仅为25.6MPa，是设计要求（不小于85MPa）的30%，与混凝土粘结强度为2.9MPa，是设计要求（不小于4.5MPa）的64.4%。且

6、材料的施工工艺仍是传统的施工现场称量、拌合各种化工原材料的加热、有毒施工工艺。最近国内外的研究成果表明[1]，规范中指定的一些材料，如丙酮和二丁脂等非活性添加剂掺加在环氧砂浆中不但会降低环氧砂浆的力学性能、影响施工性能，更严重的是随时间的推移会加速环氧砂浆的老化，影响其使用耐久性能，国外已经禁止在复合性建筑材料中使用这些添加剂。根据这一试验结果和研究成果，小浪底工程设计单位和业主联合下发了更改施工材料的通知。2.2.2选择替代材料监理工程师和工程承包商对具备资格的瑞士Sika公司、中国水利水电第十一工程

7、局和国内某防腐抗磨公司三家单位所提供的环氧砂浆样品（分别为DUR30型、NE型和KF型）进行主要力学性能试验和论证[2]。试验结果见表2。由于KF型环氧砂浆仍旧为传统的材料和加工、施工方法，首先被淘汰。随后又对DUR30型和NE型两种材料进行了两次模拟现场工艺试验，考察它们的施工性能和环氧砂浆施工层与混凝土的粘结效果，试验结果见表3。两次模拟现场工艺试验证实，NE型环氧砂浆的施工面粘结拉拔强度好于DUR30型材料。另外，NE型环氧砂浆施工时不粘施工器具，DUR30型材料粘附较为严重，使用时比较麻烦。因此

8、，DUR30型材料也被淘汰。第7页共7页以上试验结果证明，NE型环氧砂浆能够满足工程设计要求，被选定作为小浪底工程进水口高速过流面混凝土的冲蚀磨损保护施工材料，由中国水利水电第十一工程局和第十四工程局施工。表2三种材料主要力学性能试验结果材料类型抗压强度/MPa抗拉强度/MPa与砼粘结强度/MPa材料特点NE型112.614.45.0（砼断）双组份，施工方便、快捷，无毒DUR30型97.412.24.5（砼断）双组份，施工简单，无毒KF型8