수력발전소 홍수방류터널 콘크리트 균열의 처리 및 예방 조치
1.1 멍장강 유역 쌍허커우 수력발전소 홍수방류터널 사업 개요
구이저우성 멍장강 유역에 위치한 쌍허커우 수력발전소의 홍수 방류 터널은 성문 형태를 띠고 있다. 전체 터널 길이는 528m이며, 입구와 출구의 층고는 각각 536.65m와 494.2m이다. 쌍허커우 수력발전소의 첫 번째 저수 후 현장 점검 결과, 저수역 수위가 홍수 방류 터널의 플러그 아치 상단 높이보다 높아졌을 때, 장두 경사갱의 시공 이음매와 바닥판 콘크리트 콜드 조인트에서 누수가 발생했으며, 누수량은 저수역 수위 상승에 따라 지속적으로 증가하는 것으로 나타났다. 또한, 장두 경사갱 구간의 측벽 콘크리트 콜드 조인트와 시공 이음매에서도 누수가 발생했다. 관련 담당자들의 조사 및 연구 결과, 해당 지역의 누수 주요 원인은 터널 암반층의 불량한 지질 조건, 시공 이음매 처리 미흡, 콘크리트 타설 과정 중 발생한 콜드 조인트, 그리고 덕순 터널 플러그의 부실한 압밀 및 그라우팅 때문인 것으로 밝혀졌습니다. 이에 관련 담당자들은 누수 부위에 화학 그라우팅을 실시하여 누수를 효과적으로 억제하고 균열을 처리하는 방법을 제안했습니다.
1.2 멍장강 유역 쌍허커우 수력발전소 홍수방류터널의 균열 처리
루딩 수력발전소 홍수 방류 터널의 모든 침식 부위는 HFC40 콘크리트로 만들어졌으며, 수력발전소 댐 건설로 인한 균열 대부분이 이 부분에 집중되어 있습니다. 통계에 따르면, 균열은 주로 댐의 0+180~0+600 구간에 집중되어 있습니다. 균열의 주요 발생 위치는 바닥판에서 1~7m 떨어진 측벽이며, 대부분의 균열 폭은 약 0.1mm로, 특히 각 댐의 중앙 부분에 가장 많이 분포되어 있습니다. 이 중 균열 발생 각도와 수평 각도는 45도 이상이며, 균열의 형태는 불규칙적입니다. 누수가 발생하는 균열은 보통 소량의 물이 스며들지만, 대부분의 균열은 접합면과 콘크리트 표면에 물자국만 나타날 뿐, 뚜렷한 누수 흔적은 거의 없습니다. 미세한 물의 흐름 흔적조차 거의 찾아볼 수 없습니다. 균열 발생 시기를 관찰한 결과, 콘크리트 타설 후 24시간이 지나 거푸집을 제거하면 초기에 균열이 나타나기 시작하여, 거푸집 제거 후 약 7일경에 최고조에 달하고, 탈형 후 15~20일까지 서서히 진행되는 것을 알 수 있다.
2. 수력 발전소 홍수 방류 터널의 콘크리트 균열 처리 및 효과적인 예방
2.1 쌍허커우 수력발전소 방수로 터널의 화학적 그라우팅 공법
2.1.1 재료의 소개, 특성 및 구성
화학 슬러리의 재질은 PCI-CW 고투과성 변성 에폭시 수지입니다. 이 재질은 응집력이 강하고 상온에서 경화되며 경화 후 수축률이 낮습니다. 또한 높은 기계적 강도와 안정적인 내열성을 지니고 있어 우수한 방수 및 누수 방지 효과를 제공합니다. 이러한 종류의 보강 그라우팅 재료는 수리 시설의 보수 및 보강 공사에 널리 사용됩니다. 뿐만 아니라, 이 재료는 공정이 간단하고 환경 친화성이 뛰어나며 환경 오염을 유발하지 않는다는 장점도 있습니다.
2.1.2 시공 단계
먼저, 이음매와 드릴 구멍을 찾아낸다. 배수로에서 발견된 균열은 고압수로 세척하고 콘크리트 바닥면을 뒤집어 균열의 원인과 방향을 확인한다. 그리고 슬릿 구멍과 경사 구멍을 조합하여 드릴링하는 방법을 채택한다. 경사 구멍 드릴링이 완료되면 고압 공기와 고압수를 사용하여 구멍과 균열을 점검하고 균열 크기를 측정하여 데이터를 수집한다.
둘째, 그라우팅 구멍, 밀봉 구멍 및 이음매를 처리합니다. 다시 한번 고압 공기를 사용하여 시공할 그라우팅 구멍을 청소하고, 도랑 바닥과 구멍 벽에 쌓인 침전물을 제거합니다. 그런 다음 그라우팅 구멍 차단제를 설치하고 배관 구멍에 표시를 합니다. 그라우팅 구멍과 환기 구멍을 식별합니다. 그라우팅 구멍이 정리되면 PSI-130 속경화제를 사용하여 구멍을 밀봉하고, 에폭시 접착제를 사용하여 밀봉을 더욱 강화합니다. 구멍을 닫은 후에는 콘크리트 균열 방향을 따라 폭 2cm, 깊이 2cm의 홈을 파냅니다. 파낸 홈과 역압수를 제거한 후, 속경화제를 사용하여 홈을 밀봉합니다.
매설된 배관의 환기 상태를 다시 한번 확인한 후, 그라우팅 작업을 시작합니다. 그라우팅 과정에서는 홀수 번째 경사 구멍부터 먼저 채우고, 구멍의 개수는 실제 시공 과정의 길이에 따라 정합니다. 그라우팅 시에는 인접한 구멍의 그라우팅 상태를 충분히 고려해야 합니다. 인접한 구멍에 그라우팅이 완료되면, 그라우팅 구멍 내의 물을 모두 배출한 후 그라우팅 파이프를 연결하여 다시 그라우팅합니다. 위의 방법에 따라 각 구멍은 위에서 아래로, 아래에서 위로 그라우팅합니다.
수력발전소 홍수방류터널 콘크리트 균열의 처리 및 예방 조치
마지막으로, 그라우팅 종료 기준에 대해 설명드리겠습니다. 수로 콘크리트 균열의 화학 그라우팅에 대한 압력 기준은 설계 시 제시된 기준값입니다. 일반적으로 최대 그라우팅 압력은 1.5MPa 이하이어야 합니다. 그라우팅 종료 시점은 주입량과 그라우팅 압력의 크기를 고려하여 결정됩니다. 기본적으로 그라우팅 압력이 최대치에 도달한 후, 균열 내부 30mm 이내에는 더 이상 그라우팅액이 유입되지 않아야 합니다. 이 시점에서 배관 결속 및 슬러리 밀봉 작업을 진행할 수 있습니다.
루딩 수력발전소 홍수방류터널 균열 발생 원인 및 처리 방안
2.2.1 루딩 수력 발전소 홍수 배수 터널의 원인 분석
첫째, 원료의 상용성과 안정성이 떨어집니다. 둘째, 배합비에서 시멘트의 양이 많아 콘크리트의 수화열이 과도하게 발생합니다. 또한, 하천 유역의 암석 골재는 열팽창 계수가 커서 온도 변화에 따라 골재와 응고제가 분리될 수 있습니다. 셋째, 고효율 콘크리트는 시공 기술에 대한 요구 조건이 높아 시공 과정에서 제어가 어렵고, 진동 시간 및 방법 제어가 표준 요구 사항을 충족하지 못하는 경우가 있습니다. 게다가, 루딩 수력 발전소의 홍수 방류 터널은 고효율로 건설되어 강한 기류가 발생하고, 이로 인해 터널 내부 온도가 낮아져 콘크리트와 외부 환경 간의 온도차가 커집니다.
2.2.2 홍수 배수 터널 균열에 대한 처리 및 예방 조치
(1) 터널 내 환기를 줄이고 콘크리트의 온도를 보호하여 콘크리트와 외부 환경의 온도 차이를 줄이기 위해 유출 터널 출구에 벤트 프레임을 설치하고 캔버스 커튼을 걸 수 있습니다.
(2) 강도 요구사항을 충족하는 전제 하에 콘크리트 배합비를 조정하여 시멘트의 양을 최대한 줄이고 동시에 플라이애시의 양을 늘려 콘크리트의 수화열을 줄여 콘크리트의 내부와 외부 열의 온도차를 줄여야 합니다.
(3) 컴퓨터를 이용하여 첨가하는 물의 양을 조절함으로써 콘크리트 혼합 과정에서 물-시멘트 비율을 엄격하게 제어한다. 혼합 시 원료 배출구의 온도를 낮추기 위해 비교적 낮은 온도를 유지해야 한다는 점에 유의해야 한다. 여름철 콘크리트 운송 시에는 운송 중 콘크리트의 발열을 효과적으로 줄이기 위해 적절한 단열 및 냉각 조치를 취해야 한다.
(4) 진동 공정은 시공 과정에서 엄격하게 제어되어야 하며, 직경 100mm 및 70mm의 유연축 진동봉을 사용하여 진동 작업을 강화합니다.
(5) 콘크리트가 창고에 들어가는 속도를 엄격히 제어하여 상승 속도가 0.8m/h 이하가 되도록 합니다.
(6) 콘크리트 거푸집 제거 기간을 기존 기간의 1배, 즉 24시간에서 48시간으로 연장한다.
(7) 거푸집을 해체한 후, 특수 인력을 보내어 콘크리트 공사에 대한 스프레이 유지 보수 작업을 적시에 실시한다. 유지 보수용수는 20℃ 이상의 온수로 유지하고, 콘크리트 표면은 항상 촉촉하게 유지해야 한다.
(8) 온도계는 콘크리트 창고에 묻어 콘크리트 내부의 온도를 모니터링하고 콘크리트 온도 변화와 균열 발생 사이의 관계를 효과적으로 분석합니다.
쌍허커우 수력발전소와 루딩 수력발전소의 홍수방류터널의 원인 및 처리 방법을 분석한 결과, 쌍허커우 터널의 균열은 지질 조건 불량, 시공 이음매 처리 미흡, 콘크리트 타설 중 콜드 조인트 및 듀쉰 동굴 발생 등의 요인에 기인하는 것으로 나타났다. 플러그 압밀 및 그라우팅 불량으로 인한 균열은 고투과성 개질 에폭시 수지 재료를 사용한 화학 그라우팅으로 효과적으로 억제할 수 있다. 루딩 수력발전소의 홍수방류터널 균열은 콘크리트 수화 과정에서 발생하는 과열로 인한 것으로, 시멘트 사용량을 적절히 줄이고 폴리카르복실레이트계 고성능 감수제와 C9035 콘크리트 재료를 사용함으로써 효과적으로 예방 및 처리할 수 있다.
게시 시간: 2022년 1월 17일
