Behandlungs- und Präventionsmaßnahmen von Betonrissen im Hochwasserabflussstollen eines Wasserkraftwerks
1.1 Überblick über das Hochwasserabflusstunnelprojekt des Shuanghekou-Wasserkraftwerks im Mengjiang-Flussbecken
Der Hochwasserabflusstunnel des Wasserkraftwerks Shuanghekou im Mengjiang-Becken der Provinz Guizhou hat die Form eines Stadttors. Der gesamte Tunnel ist 528 m lang und die Ein- und Ausgangssohlenhöhen betragen 536,65 m bzw. 494,2 m. Nach der ersten Wasserspeicherung des Wasserkraftwerks Shuanghekou wurde bei einer Inspektion vor Ort festgestellt, dass Wasser aus den Arbeitsfugen und den Betonkaltfugen der Bodenplatte des langköpfigen Schrägschachts sickerte, wenn der Wasserstand im Reservoirbereich höher war als die Höhe der Oberseite des Abflussbogens des Hochwasserabflusstunnels. Die Menge des sickernden Wassers stieg mit dem Wasserstand im Reservoirbereich und stieg weiter an. Gleichzeitig trat Wasser auch in den Betonkaltfugen der Seitenwände und den Arbeitsfugen im Schrägschachtabschnitt von Longzhuang auf. Nach Untersuchungen und Recherchen durch zuständiges Personal stellte sich heraus, dass die Hauptursachen für das Eindringen von Wasser in diesen Bereichen die schlechten geologischen Bedingungen der Gesteinsschichten in diesen Tunneln, die unzureichende Behandlung der Baufugen, die Entstehung von Kaltfugen beim Betonieren und die mangelhafte Verdichtung und Verfugung der Duxun-Tunnelstopfen waren. Jia et al. schlugen daher eine chemische Verfugung der Sickerstellen vor, um das Eindringen wirksam zu verhindern und die Risse zu behandeln.
1.2 Behandlung der Risse im Hochwasserabflusstunnel des Shuanghekou-Wasserkraftwerks im Mengjiang-Flussbecken
Alle ausgespülten Teile des Hochwasserabflussstollens des Wasserkraftwerks Luding bestehen aus HFC40-Beton. Hier sind die meisten Risse zu finden, die durch den Dammbau des Wasserkraftwerks verursacht wurden. Laut Statistik konzentrieren sich die Risse vor allem im Abschnitt 0+180–0+600 des Damms. Die meisten Risse treten an der Seitenwand in einem Abstand von 1–7 m von der Bodenplatte auf und sind meist etwa 0,1 mm breit, insbesondere bei jedem Lagerhaus. Der mittlere Teil der Risse ist am stärksten verteilt. Der Winkel, in dem die Risse auftreten, und der Horizontalwinkel sind größer oder gleich 45°. Die Form ist rissig und unregelmäßig. Die Risse, durch die Wasser sickert, weisen normalerweise nur eine geringe Menge an Wasser auf. Die meisten Risse sind nur an der Fugenoberfläche nass und es bilden sich Wasserflecken auf der Betonoberfläche, aber es gibt nur sehr wenige offensichtliche Wasserflecken. Es gibt kaum Spuren von leicht fließendem Wasser. Durch Beobachtung der Rissentwicklungszeit ist bekannt, dass die Risse in der Frühphase auftreten, wenn die Schalung 24 Stunden nach dem Betonieren entfernt wird. Etwa 7 Tage nach dem Entfernen der Schalung erreichen diese Risse dann allmählich ihren Höhepunkt. Erst 15–20 Tage nach dem Entschalen hören sie langsam auf, sich zu entwickeln.
2. Behandlung und wirksame Vorbeugung von Betonrissen in Hochwasserabflussstollen von Wasserkraftwerken
2.1 Chemisches Injektionsverfahren für den Überlauftunnel des Wasserkraftwerks Shuanghekou
2.1.1 Einführung, Eigenschaften und Aufbau von Werkstoffen
Das Material der chemischen Aufschlämmung ist PCI-CW, ein hochdurchlässiges, modifiziertes Epoxidharz. Das Material verfügt über eine hohe Kohäsionskraft und kann bei Raumtemperatur ausgehärtet werden, wobei es nach dem Aushärten nur wenig schrumpft. Gleichzeitig zeichnet es sich durch hohe mechanische Festigkeit und stabile Hitzebeständigkeit aus und bietet somit eine gute Wasser- und Leckstoppwirkung. Dieses verstärkende Fugenmaterial wird häufig bei der Reparatur und Verstärkung von Wasserbauprojekten eingesetzt. Darüber hinaus bietet das Material die Vorteile einer einfachen Verarbeitung, hervorragenden Umweltschutzeigenschaften und geringer Umweltbelastung.
2.1.2 Konstruktionsschritte
Suchen Sie zunächst nach Nähten und Bohrlöchern. Reinigen Sie die Risse im Überlauf mit Hochdruckwasser und kehren Sie die Betonuntergrundoberfläche um. Prüfen Sie die Ursache und Richtung der Risse. Kombinieren Sie Schlitz- und Schrägbohrungen. Nach dem Bohren der Schrägbohrungen müssen Sie mit Hochdruckluft und Hochdruckwasserpistole Löcher und Risse prüfen und die Rissgröße erfassen.
Zweitens: Füllen Sie Löcher, versiegeln Sie Löcher und versiegeln Sie Nähte. Reinigen Sie das zu bohrende Vergussloch erneut mit Hochdruckluft und entfernen Sie die Ablagerungen am Grabenboden und an der Lochwand. Bringen Sie anschließend einen Vergusslochstopfen an und markieren Sie ihn an der Rohröffnung. Kennzeichnung der Verguss- und Entlüftungslöcher. Nachdem Sie die Vergusslöcher vorbereitet haben, versiegeln Sie die Hohlräume mit PSI-130-Schnellverschlussmittel und verstärken Sie die Versiegelung der Hohlräume zusätzlich mit Epoxidkleber. Nach dem Verschließen der Öffnung muss entlang des Betonrisses eine 2 cm breite und 2 cm tiefe Nut gemeißelt werden. Nachdem Sie die gemeißelte Nut und das rücklaufende Druckwasser gereinigt haben, versiegeln Sie die Nut mit dem Schnellverschlussmittel.
Nachdem die Belüftung der vergrabenen Rohrleitung überprüft wurde, beginnen Sie erneut mit dem Verfugen. Während des Verfugens werden zunächst die ungeraden Schräglöcher verfüllt, wobei die Anzahl der Löcher der Länge des eigentlichen Bauprozesses entspricht. Beim Verfugen ist der Verfugungszustand benachbarter Löcher genau zu berücksichtigen. Sobald die benachbarten Löcher verfugt sind, muss das gesamte Wasser in den Verfugungslöchern abgelassen und anschließend an das Verfugungsrohr angeschlossen und verfugt werden. Nach der oben beschriebenen Methode wird jedes Loch von oben nach unten und von unten nach oben verfugt.
Behandlungs- und Präventionsmaßnahmen von Betonrissen im Hochwasserabflussstollen eines Wasserkraftwerks
Schließlich wird der Standard für das Verpressen festgelegt. Der Druckstandard für das chemische Verpressen von Betonrissen im Überlauf entspricht dem in der Konstruktion vorgegebenen Standardwert. Der maximale Verpressdruck sollte in der Regel kleiner oder gleich 1,5 MPa sein. Das Ende des Verpressens wird anhand der Injektionsmenge und des Verpressdrucks bestimmt. Grundvoraussetzung ist, dass nach Erreichen des maximalen Verpressdrucks kein Verpressmaterial mehr innerhalb von 30 mm in das Loch eindringt. An diesem Punkt können die Rohrverbindung und der Verpressungsvorgang durchgeführt werden.
Ursachen und Behandlungsmaßnahmen für Risse im Hochwasserabflusstunnel des Wasserkraftwerks Luding
2.2.1 Analyse der Ursachen des Hochwasserabflussstollens des Wasserkraftwerks Luding
Erstens sind die Rohstoffe nicht gut verträglich und stabil. Zweitens ist der Zementanteil im Mischungsverhältnis zu hoch, wodurch der Beton zu viel Hydratationswärme entwickelt. Zweitens haben Gesteinszuschlagstoffe in Flussbecken einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten, wodurch sich die Zuschlagstoffe und die sogenannten Koagulationsmaterialien bei Temperaturschwankungen verschieben. Drittens stellt HF-Beton hohe bautechnische Anforderungen und ist im Bauprozess schwer zu beherrschen. Die Steuerung von Rüttelzeit und -methode kann den Standardanforderungen nicht gerecht werden. Außerdem kommt es durch den Hochwasserabflussstollen des Wasserkraftwerks Luding zu starken Luftströmungen, die zu niedrigen Temperaturen im Tunnel und damit zu großen Temperaturunterschieden zwischen dem Beton und der Außenumgebung führen.
2.2.2 Behandlungs- und Präventionsmaßnahmen bei Rissen im Hochwasserabflusstunnel
(1) Um die Belüftung im Tunnel zu reduzieren und die Temperatur des Betons zu schützen, sodass der Temperaturunterschied zwischen dem Beton und der Außenumgebung verringert wird, kann am Ausgang des Überlauftunnels ein gebogener Rahmen aufgestellt und ein Segeltuchvorhang aufgehängt werden.
(2) Unter der Voraussetzung, die Festigkeitsanforderungen zu erfüllen, sollte der Betonanteil angepasst, die Zementmenge so weit wie möglich reduziert und gleichzeitig die Flugaschemenge erhöht werden, damit die Hydratationswärme des Betons verringert werden kann, um den Temperaturunterschied zwischen der inneren und äußeren Wärme des Betons zu verringern.
(3) Die Wasserzugabe wird computergesteuert gesteuert, um das Wasser-Zement-Verhältnis beim Betonmischen streng zu kontrollieren. Um die Temperatur am Rohmaterialaustritt zu senken, ist beim Mischen eine relativ niedrige Temperatur zu wählen. Beim Betontransport im Sommer sollten entsprechende Wärmedämm- und Kühlmaßnahmen ergriffen werden, um die Erwärmung des Betons während des Transports wirksam zu reduzieren.
(4) Der Vibrationsvorgang muss während des Bauprozesses streng kontrolliert werden. Der Vibrationsvorgang wird durch die Verwendung von Vibrationsstäben mit flexibler Welle und einem Durchmesser von 100 mm und 70 mm verstärkt.
(5) Die Geschwindigkeit des in das Lager eintretenden Betons ist streng zu kontrollieren, sodass seine Steiggeschwindigkeit kleiner oder gleich 0,8 m/h ist.
(6) Verlängern Sie die Zeit für die Entfernung der Betonschalung auf das 1-fache der ursprünglichen Zeit, d. h. von 24 h auf 48 h.
(7) Nach dem Abbau der Schalung ist rechtzeitig Fachpersonal mit den Sprühwartungsarbeiten am Betonprojekt zu beauftragen. Das Wartungswasser sollte bei 20 °C oder mehr warmem Wasser gehalten werden, und die Betonoberfläche sollte feucht gehalten werden.
(8) Das Thermometer wird im Betonlager vergraben, die Temperatur im Beton wird überwacht und die Beziehung zwischen der Betontemperaturänderung und der Rissbildung wird effektiv analysiert.
Durch die Analyse der Ursachen und Behandlungsmethoden des Hochwasserabflusstunnels des Wasserkraftwerks Shuanghekou und des Hochwasserabflusstunnels des Wasserkraftwerks Luding wurde festgestellt, dass erstere auf schlechte geologische Bedingungen sowie eine unzureichende Behandlung von Baufugen, Kaltfugen und Duxun-Höhlen beim Betonieren zurückzuführen sind. Die durch mangelhafte Dübelverdichtung und Verpressung verursachten Risse im Hochwasserabflusstunnel können durch chemisches Verpressen mit hochdurchlässigen, modifizierten Epoxidharzmaterialien wirksam unterdrückt werden. Die durch die übermäßige Wärme der Betonhydratation verursachten Risse können durch eine angemessene Reduzierung der Zementmenge und die Verwendung von Polycarboxylat-Superplastifizierern und C9035-Betonmaterialien behandelt und wirksam verhindert werden.
Veröffentlichungszeit: 17. Januar 2022
