Medidas de tratamento e prevenção de fissuras no concreto do túnel de descarga de cheias de uma usina hidrelétrica
1.1 Visão geral do projeto do túnel de descarga de cheias da Usina Hidrelétrica de Shuanghekou na Bacia do Rio Mengjiang
O túnel de descarga de cheias da Usina Hidrelétrica de Shuanghekou, na bacia do rio Mengjiang, província de Guizhou, tem o formato de um portão de cidade. O túnel tem 528 m de comprimento, com cotas de entrada e saída de 536,65 m e 494,2 m, respectivamente. Após o primeiro armazenamento de água na Usina Hidrelétrica de Shuanghekou, uma inspeção in loco revelou que, quando o nível da água no reservatório ultrapassava a cota do topo do arco de retenção do túnel, ocorriam infiltrações nas juntas de construção e nas juntas frias de concreto da laje de base do poço inclinado de Longzhuang. A quantidade de água infiltrada acompanhava a elevação do nível da água no reservatório e continuava a aumentar. Simultaneamente, também ocorriam infiltrações nas juntas frias de concreto das paredes laterais e nas juntas de construção da seção do poço inclinado de Longzhuang. Após investigação e pesquisa por pessoal competente, constatou-se que as principais causas de infiltração de água nessas áreas eram as más condições geológicas das camadas rochosas nos túneis, o tratamento inadequado das juntas de construção, a formação de juntas frias durante o processo de concretagem e a má consolidação e injeção de calda de cimento nos tampões dos túneis. Jia et al. Diante disso, o pessoal competente propôs o método de injeção de calda de cimento química na área de infiltração para inibir eficazmente a infiltração e tratar as fissuras.
1.2 Tratamento das fissuras no túnel de descarga de cheias da Usina Hidrelétrica de Shuanghekou, na bacia do rio Mengjiang
Todas as partes erodidas do túnel de descarga de cheias da Usina Hidrelétrica de Luding são feitas de concreto HFC40, e a maioria das fissuras causadas pela construção da barragem da usina hidrelétrica estão distribuídas nessa área. De acordo com as estatísticas, as fissuras estão concentradas principalmente na seção 0+180~0+600 da barragem. A principal localização das fissuras é na parede lateral, a uma distância de 1 a 7 metros da placa de base, e a maioria delas tem cerca de 0,1 mm de largura, especialmente em cada vão. A distribuição das fissuras é mais acentuada na parte central. Entre elas, o ângulo de ocorrência das fissuras e o ângulo horizontal permanecem maiores ou iguais a 45°, a forma é irregular e fissurada, e as fissuras que produzem infiltração de água geralmente apresentam uma pequena quantidade de vazamento, enquanto a maioria das fissuras apenas apresenta umidade na superfície da junta e marcas d'água aparecem na superfície do concreto, mas há muito poucas marcas óbvias de infiltração de água. Quase não há vestígios de água corrente. Ao observar o tempo de desenvolvimento das fissuras, constatou-se que elas começam a aparecer 24 horas após a remoção da fôrma, em um estágio inicial. Em seguida, atingem o pico gradualmente, cerca de 7 dias após a remoção da fôrma, e continuam a se desenvolver lentamente até 15 a 20 dias após a desmoldagem.
2. Tratamento e prevenção eficaz de fissuras no concreto em túneis de descarga de cheias de usinas hidrelétricas
2.1 Método de injeção química de calda de cimento para o túnel do vertedouro da Usina Hidrelétrica de Shuanghekou
2.1.1 Introdução, características e configuração dos materiais
O material da argamassa química é a resina epóxi modificada de alta permeabilidade PCI-CW. O material possui alta força coesiva e pode ser curado à temperatura ambiente, com pouca retração após a cura. Ao mesmo tempo, apresenta alta resistência mecânica e estabilidade térmica, proporcionando excelentes propriedades de vedação e estanqueidade. Esse tipo de argamassa de reforço é amplamente utilizado em obras de reparo e reforço de sistemas hidráulicos. Além disso, o material apresenta vantagens como processo de fabricação simples, excelente desempenho ambiental e ausência de poluição.
2.1.2 Etapas de construção
Primeiramente, procure por juntas e furos. Limpe as fissuras encontradas no vertedouro com água de alta pressão e inverta a superfície da base de concreto, verificando a causa e a direção das fissuras. Em seguida, adote o método de perfuração combinando furos oblíquos e inclinados. Após concluir a perfuração inclinada, utilize ar comprimido e jato de água de alta pressão para verificar o furo e as fissuras, e complete a coleta de dados sobre o tamanho das fissuras.
Em segundo lugar, verifique os orifícios de injeção, os orifícios de vedação e as juntas de vedação. Mais uma vez, utilize ar comprimido para limpar o orifício de injeção a ser construído e remova o sedimento depositado no fundo da vala e na parede do orifício. Em seguida, instale o bloqueador de orifício de injeção e marque-o no orifício do tubo. Identifique os orifícios de injeção e ventilação. Após o alinhamento dos orifícios de injeção, utilize um selante rápido PSI-130 para selar as cavidades e utilize cimento epóxi para reforçar ainda mais a vedação das cavidades. Após fechar a abertura, é necessário cavar um sulco de 2 cm de largura e 2 cm de profundidade na direção da fissura no concreto. Após limpar o sulco cavado com água pressurizada, utilize o selante rápido para selar o sulco.
Mais uma vez, após verificar a ventilação da tubulação enterrada, inicie a operação de injeção de calda de cimento. Durante o processo de injeção, os furos oblíquos de número ímpar são preenchidos primeiro, e o número de furos é definido de acordo com o comprimento da tubulação a ser injetada. Ao injetar a calda, é necessário considerar cuidadosamente a condição dos furos adjacentes. Após o preenchimento dos furos adjacentes, toda a água presente neles deve ser drenada antes de conectar o tubo de injeção e prosseguir com a injeção. De acordo com o método descrito, cada furo é injetado de cima para baixo e de baixo para cima.
Medidas de tratamento e prevenção de fissuras no concreto do túnel de descarga de cheias de uma usina hidrelétrica
Por fim, o padrão para o fim da injeção de calda de cimento. O padrão de pressão para injeção química em fissuras de concreto no vertedouro é o valor padrão fornecido pelo projeto. De modo geral, a pressão máxima de injeção deve ser menor ou igual a 1,5 MPa. A determinação do fim da injeção baseia-se na quantidade injetada e na magnitude da pressão de injeção. O requisito básico é que, após a pressão de injeção atingir o máximo, a calda não penetre mais no furo em menos de 30 mm. Nesse ponto, a operação de amarração da tubulação e fechamento com lama pode ser realizada.
Causas e medidas de tratamento de fissuras no túnel de descarga de cheias da central hidroelétrica de Luding.
2.2.1 Análise das causas do túnel de descarga de cheias da Usina Hidrelétrica de Luding
Primeiramente, as matérias-primas apresentam baixa compatibilidade e estabilidade. Em segundo lugar, a quantidade de cimento na mistura é elevada, o que faz com que o concreto gere muito calor de hidratação. Além disso, devido ao alto coeficiente de expansão térmica dos agregados rochosos em bacias hidrográficas, quando a temperatura varia, os agregados e os materiais coagulantes se deslocam. Em terceiro lugar, o concreto de alta resistência possui altas exigências técnicas de construção, sendo difícil de dominar durante o processo construtivo, e o controle do tempo e do método de vibração não atende aos requisitos das normas. Ademais, como o túnel de descarga de cheias da Usina Hidrelétrica de Luding é atravessado, ocorre um forte fluxo de ar, resultando em baixa temperatura no interior do túnel e, consequentemente, em uma grande diferença de temperatura entre o concreto e o ambiente externo.
2.2.2 Medidas de tratamento e prevenção de fissuras em túneis de descarga de cheias
(1) Para reduzir a ventilação no túnel e proteger a temperatura do concreto, de modo a reduzir a diferença de temperatura entre o concreto e o ambiente externo, pode-se instalar a estrutura curva na saída do túnel de derramamento e pendurar uma cortina de lona.
(2) Sob a premissa de atender aos requisitos de resistência, a proporção de concreto deve ser ajustada, a quantidade de cimento deve ser reduzida o máximo possível e a quantidade de cinzas volantes deve ser aumentada ao mesmo tempo, de modo que o calor de hidratação do concreto possa ser reduzido, de modo a reduzir a diferença de temperatura interna e externa do concreto.
(3) Utilize o computador para controlar a quantidade de água adicionada, de modo que a relação água/cimento seja rigorosamente controlada durante o processo de mistura do concreto. Deve-se observar que, durante a mistura, para reduzir a temperatura da saída da matéria-prima, é necessário adotar uma temperatura relativamente baixa. Ao transportar o concreto no verão, devem ser tomadas medidas adequadas de isolamento térmico e resfriamento para reduzir efetivamente o aquecimento do concreto durante o transporte.
(4) O processo de vibração precisa ser rigorosamente controlado no processo de construção, e a operação de vibração é reforçada pelo uso de hastes vibratórias de eixo flexível com diâmetros de 100 mm e 70 mm.
(5) Controlar rigorosamente a velocidade de entrada do concreto no armazém, de modo que sua velocidade de subida seja menor ou igual a 0,8 m/h.
(6) Prorrogar o tempo para a remoção das fôrmas de concreto para 1 vez o tempo original, ou seja, de 24 h para 48 h.
(7) Após a desmontagem da fôrma, envie pessoal especializado para realizar a manutenção por aspersão no projeto de concreto em tempo hábil. A água de manutenção deve ser mantida a 20°C ou acima, e a superfície do concreto deve ser mantida úmida.
(8) O termômetro é enterrado no depósito de concreto, a temperatura dentro do concreto é monitorada e a relação entre a mudança de temperatura do concreto e a geração de fissuras é efetivamente analisada.
Ao analisar as causas e os métodos de tratamento das fissuras no túnel de descarga de cheias da Usina Hidrelétrica de Shuanghekou e no túnel de descarga de cheias da Usina Hidrelétrica de Luding, constatou-se que as fissuras no primeiro caso se devem a condições geológicas desfavoráveis, tratamento inadequado das juntas de construção, juntas frias e presença de cavidades durante a concretagem. As fissuras no túnel de descarga de cheias, causadas pela má consolidação do concreto e pela injeção de calda de cimento, podem ser suprimidas eficazmente por meio de injeção química com resina epóxi modificada de alta permeabilidade. Já as fissuras no segundo caso, causadas pelo calor excessivo de hidratação do concreto, podem ser tratadas e prevenidas eficazmente com a redução adequada da quantidade de cimento e a utilização de superplastificante de policarboxilato e concreto C9035.
Data da publicação: 17/01/2022
