水力発電所放水トンネルのコンクリートひび割れの処理と防止対策
1.1 孟江流域双河口水力発電所の洪水排出トンネルプロジェクトの概要
貴州省孟江流域の双河口水力発電所の放水トンネルは城門の形をしており、トンネル全体の長さは528メートル、入口と出口の床標高はそれぞれ536.65メートルと494.2メートルである。その中で、双河口水力発電所の初回貯水後、現場検査の結果、貯水区の水位が放水トンネルのプラグアーチ上面の標高よりも高くなったとき、長頭斜坑底板の施工継ぎ目とコンクリートコールドジョイントから浸水が発生し、浸水量は貯水区の水位の上昇に伴い増加し続けていることが判明した。同時に、龍荘斜坑区間の側壁コンクリートコールドジョイントと施工継ぎ目でも浸水が発生している。関係者による調査研究の結果、これらの箇所の浸水の主な原因は、トンネル内の岩盤の地質条件が悪く、施工継ぎ目の処理が不十分で、コンクリートの打設時にコールドジョイントが発生し、さらに都々貫トンネルプラグの圧密とグラウトの充填が不十分であったことが判明しました。そのため、関係者は浸水箇所に化学グラウトを注入して浸水を効果的に抑制し、ひび割れを処理する方法を提案しました。
1.2 孟江流域双河口水力発電所の洪水放水トンネルの亀裂の処理
鹿頂水力発電所の放水トンネルの洗掘部はすべてHFC40コンクリート製で、水力発電所のダム建設によって生じたひび割れのほとんどはここに分布しています。統計によると、ひび割れは主にダムの0+180〜0+600セクションに集中しています。ひび割れの主な発生箇所は、底板から1〜7mの距離にある側壁で、幅は0.1mm程度がほとんどで、特に各倉庫では中間部が最も多く分布しています。その中で、ひび割れの発生角度と水平角は45°以上のままです。形状はひび割れて不規則で、浸水を生み出すひび割れは通常、少量の浸水がありますが、ほとんどのひび割れは接合面が濡れているように見え、コンクリート表面に水跡が現れますが、明らかな浸水跡はほとんどありません。わずかな流水の痕跡はほとんどありません。ひび割れの発達時間を観察すると、初期段階ではコンクリート打設後24時間で型枠を撤去した際にひび割れが発生し、その後、型枠撤去後約7日でひび割れは徐々にピークに達し、脱型後15～20日経ってもひび割れはゆっくりと進行し続けます。
2. 水力発電所の放水トンネルにおけるコンクリートのひび割れの処理と効果的な防止
2.1 双河口水力発電所の放水路トンネルにおける化学注入工法
2.1.1 材料の概要、特性、構成
化学スラリーの材料はPCI-CW高透水性改質エポキシ樹脂です。この材料は高い凝集力を有し、常温で硬化でき、硬化後の収縮が少ないだけでなく、高い機械的強度と安定した耐熱性を備えているため、優れた止水効果と漏水防止効果を発揮します。このタイプの補強用グラウト材は、水利プロジェクトの補修・補強に広く使用されています。さらに、この材料は工程が簡単で、優れた環境保護性能を備え、環境を汚染しないという利点もあります。
2.1.2 構築手順
まず、継ぎ目を探し、掘削孔を掘削します。放水路に発見されたひび割れを高圧水で洗浄し、コンクリート基礎面を反転させ、ひび割れの原因とひび割れの方向を確認します。また、スリット穴と傾斜穴を組み合わせた掘削工法を採用します。傾斜穴の掘削が完了したら、高圧空気と高圧水鉄砲を使用して穴とひび割れを確認し、ひび割れの大きさのデータ収集を完了する必要があります。
第二に、布穴、シーリング穴、シーリングシーム。もう一度、高圧空気を使用して、構築するグラウト穴をクリアし、溝の底と穴の壁に堆積した堆積物を取り除き、グラウト穴ブロッカーを設置してパイプ穴にマークします。グラウト穴と通気穴の識別。グラウト穴を配置した後、PSI-130クイックプラギング剤を使用して空洞をシールし、エポキシセメントを使用して空洞のシールをさらに強化します。開口部を閉じた後、コンクリートの亀裂の方向に沿って幅2cm、深さ2cmの溝をノミで削る必要があります。削った溝と逆行性圧力水を洗浄した後、クイックプラギングを使用して溝をシールします。
埋設管の通気性を再度確認した後、グラウト作業を開始します。グラウト作業では、まず奇数番目の斜め孔を充填し、実際の施工工程の長さに合わせて孔数を調整します。グラウト作業では、隣接する孔のグラウト状態を十分に考慮する必要があります。隣接する孔にグラウトが注入されたら、グラウト孔内の水をすべて排出し、グラウト管に接続してグラウトします。上記の方法に従って、各孔は上から下へ、下から上へグラウトされます。
水力発電所放水トンネルのコンクリートひび割れの処理と防止対策
最後に、グラウト終了基準についてです。洪水吐き口のコンクリートひび割れに対する薬液注入の圧力基準は、設計で定められた標準値です。一般的に、最大注入圧力は1.5MPa以下である必要があります。注入終了の判定は、注入量と注入圧力の大きさに基づいて行われます。基本的な要件は、注入圧力が最大に達した後、グラウトが30mm以内に孔内に浸入しないことです。この時点で、パイプタイイングとスラリー封鎖作業を行うことができます。
鹿頂水力発電所放水トンネルの亀裂の原因と対策
2.2.1 鹿頂水力発電所の洪水放水トンネルの事故原因の分析
まず、原料の相性と安定性が悪い。次に、配合比におけるセメントの量が多いため、コンクリートの水和熱が過剰になる。次に、河川流域の岩石骨材の熱膨張係数が大きいため、温度変化により骨材といわゆる凝固材がずれる。さらに、HFコンクリートは施工技術の要求が高く、施工工程での習得が難しく、振動時間と方法の制御が標準要求を満たすことができない。さらに、鹿頂水力発電所の放水トンネルは貫通しているため、強い気流が発生し、トンネル内の温度が低くなり、コンクリートと外部環境との温度差が大きくなります。
2.2.2 洪水排水トンネルのひび割れに対する処理と防止対策
（１）トンネル内の換気を減らし、コンクリートの温度を保護し、コンクリートと外部環境の温度差を減らすために、流出トンネルの出口に曲げフレームを設置し、キャンバスカーテンを吊り下げることができます。
（2）強度要求を満たすという前提で、コンクリートの配合を調整し、セメントの量をできるだけ減らし、同時にフライアッシュの量を増やすことでコンクリートの水和熱を減らし、コンクリートの内外の熱温度差を減らす必要があります。
（3）コンピュータを用いて水添加量を制御し、コンクリート練り混ぜ工程における水セメント比を厳密に制御する。練り混ぜ工程では、原料出口の温度を下げるため、比較的低温にする必要があることに注意する必要がある。夏季にコンクリートを輸送する場合は、輸送中のコンクリートの発熱を効果的に抑制するために、適切な断熱・冷却対策を講じる必要がある。
（4）施工工程では振動を厳密に管理する必要があり、直径100mmと70mmのフレキシブルシャフト振動棒を使用することで振動操作が強化されます。
（５）コンクリートの入庫速度を厳密に管理し、上昇速度は0.8m/h以下となるようにする。
（６）コンクリート型枠の撤去時間を当初の１倍、すなわち24時間から48時間に延長する。
（7）型枠解体後、専門の担当者を派遣し、コンクリート工事の吹付メンテナンス作業を速やかに実施してください。メンテナンス水は20℃以上の温水に保ち、コンクリート表面を湿潤状態に保つ必要があります。
（８）コンクリート倉庫内に温度計を埋め込み、コンクリート内部の温度を監視し、コンクリートの温度変化とひび割れ発生の関係を効果的に分析する。
双河口水力発電所の放水トンネルと瀘頂水力発電所の放水トンネルの原因と対策を分析した結果、前者は地質条件不良、施工継ぎ目、コンクリート打設時のコールドジョイント、斗寸洞の処理不良に起因することが判明した。プラグ圧密不良とグラウト充填不良によって引き起こされた放水トンネルのひび割れは、高透水性改質エポキシ樹脂材料を使用した化学グラウト充填によって効果的に抑制できる。後者はコンクリートの水和熱過多によって引き起こされたひび割れであり、セメント量を合理的に減らし、ポリカルボン酸塩系高性能減水剤とC9035コンクリート材料を使用することで、ひび割れを処理し、効果的に防止できる。
投稿日時: 2022年1月17日
