用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的施工工具及方法与流程

1.本发明涉及基础设施工程技术领域，特别涉及用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的施工工具及方法。


背景技术：

2.我国水能资源开发的重大项目多集中在西南地区，尤其是四川、云南两省区，重点开发的电站主要分布在金沙江、大渡河、岷江、雅砻江、澜沧江、红水河等。这些河流的河道坡陡流急,泥沙问题十分突出，尤其是水流中石块来量丰富，粒径级配分布宽，对水电工程冲磨破坏更为严重。含沙、石高速水流对水工建筑物过流面混凝土的冲刷磨损和空蚀破坏，是水工泄流建筑物如溢流坝、泄洪洞(槽)、泄水闸等常见的病害。尤其是当流速较高且水流中又夹带着悬移质(泥沙)或推移质(石块)时，建筑物遭受的冲磨、空蚀就更为严重。据调查，大型混凝土坝在运行过程中有近70％的工程存在此类病害，尤其是黄河干流上的几个大型水电站和西南地区的水利水电工程，由于泥沙和推移质含量大，水流速度高，泄水建筑物的冲磨和空蚀问题已经成为一些水电站运行中的主要病害之一，有的甚至危及工程安全，因此需要研发一种提高水工过水建筑物抵抗冲刷的方法
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埋石混凝土。


技术实现要素：

3.本发明目的在于提供用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法，当流速较高且水流中又夹带着悬移质(泥沙)或推移质(石块)时，本发明可避免建筑物遭受冲磨、空蚀，另外还可以增强抗冲磨效果，能够提高缺陷部位的寿命，降低工程造价。
4.本发明的实施例是这样实现的：
5.本申请所提供用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法，包括步骤1：凿除并清理老旧混凝土；步骤2：刷除老旧混凝土的杂质；步骤3：在老旧混凝土四周设置模板，并在模板上标识高程控制线；步骤4：在刷除后的老旧混凝土底面铺设砂浆，再铺设石料；步骤5：将砂浆填充覆盖到步骤4中已铺设石料的老旧混凝土中，入仓；步骤6：晒水养护，拆模，即可完成。
6.本申请实施例提供用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法，增强了抗冲磨性能，提高了力学性能，便于施工，减少了水泥用量，降低造价，节约工程投资。
7.现有技术中泄水建筑物的冲磨和空蚀问题已经成为一些水电站运行中的主要病害之一，在提高混凝土抗冲磨能力方面上均采用通过研发抗冲磨混凝土的组成来提高水工建筑物的抗冲磨能力，未涉及埋石混凝土，然而采用研发抗冲磨混凝土造价较高，不利于建设大型的水电工程。
8.本发明采用了埋石混凝土对水工过水建筑物缺陷部位进行修复，经现场试验结果表明，抗冲磨效果达到预期，能够提高缺陷部位的寿命，降低工程造价。
9.综合上述提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，步骤1中对于基层污染严重或残留有环氧砂浆的有机物，采用风镐或电锤对混凝土进行凿除。
10.综合上述提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，步骤1中对于基层有水垢和青苔的现象，采用电工钢刷或者人工钢刷进行清除。
11.综合上述提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，步骤2中经过凿除或者刷除的基层，采用高压水对老旧混凝土表面的杂质进行清除。
12.在本申请的实施例中，采用20—200mpa喷射压力的高压水对老旧混凝土表面的杂质进行清除。
13.综合上述提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，步骤1中砂浆的等级强度达到50mpa。
14.在本申请的实施例中，浇筑时，先在修补部位底部铺一层28d强度等级达到 50mpa的砂浆。
15.综合上述提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，将老旧混凝土表面的杂质进行清除后，采用空压机风枪，将基面水吹至湿润状态，湿润状态下的砂浆的粘结力大于2.5mpa。
16.在本申请的实施例中，采用空压机风枪将基面吹至表面无明显积水的时候，湿润状态下的砂浆的粘结力大于2.5mpa。
17.综合上述提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，步骤4在铺设时将所述石料与模板之间的间距调整在14
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16cm之间。
18.在本申请的实施例中，控制石料之间以及石料与模板之间的间距在15cm。
19.综合上述提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，步骤6中晒水养护时间不少于28天。
20.在本申请的实施例中，晒水、积水或流水养护，薄膜或土工布覆盖养护28 天即可。
21.综合上述提供的技术方案，在一些可能的实现方式中，用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法的施工工具，所述施工工具具有凿除部，所述凿除部用于凿除并清理老旧混凝土；还具有刷除部，所述刷除部用于清除老旧混凝土表面的杂质。
22.在本申请的实施例中，凿除部对已被水毁水电站的消力池、护坦等部位的老旧混凝土凿除并清理干净；对已经凿除或者刷除的基层，采用刷除部对老旧混凝土表面的杂质进行清除。
23.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
24.1.本发明用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法，采用了埋石混凝土对水工过水建筑物缺陷部位进行修复，经现场试验结果表明，抗冲磨效果达到预期，能够提高缺陷部位的寿命，降低工程造价，便于施工，减少了水泥用量。
25.2.本发明用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法，经过两个汛期后，修补部位能够抵抗粒径为8cm
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20cm的推移质的冲刷，未出现明显损坏，效果良好，增强了抗冲磨性能，提高了力学性能，便于施工。
具体实施方式
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
27.实施例1
28.本申请实施例提供用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法，包括步骤 1：凿除并清理老旧混凝土；步骤2：刷除老旧混凝土的杂质；步骤3：在老旧混凝土四周设置模板，并在模板上标识高程控制线；步骤4：先在修补部位底部铺一层28d强度等级达到50mpa的砂浆，再铺上干净的石料。石料堆放均匀排列，大头向下，小头朝上；步骤5：砂浆进行填充覆盖，期间确保砂浆充分包裹住石料，砂浆搅拌时间不低于3min，砂浆的入仓根据施工环境选择，采用机械泵送入仓；步骤6：晒水养护，拆模，即可完成。
29.可选的，步骤1中对于基层污染严重或残留有环氧砂浆的有机物，采用风镐或电锤对混凝土进行凿除。
30.可选的，步骤1中对于基层有水垢和青苔的现象，采用电工钢刷或者人工钢刷进行清除。
31.可选的，步骤2中经过凿除或者刷除的基层，采用高压水对老旧混凝土表面的杂质进行清除；采用20—200mpa喷射压力的高压水对老旧混凝土表面的杂质进行清除。
32.可选的，步骤1中砂浆的等级强度达到50mpa；浇筑时，先在修补部位底部铺一层28d强度等级达到50mpa的砂浆。
33.可选的，将老旧混凝土表面的杂质进行清除后，采用空压机风枪，将基面水吹至湿润状态，湿润状态下的砂浆的粘结力大于2.5mpa；采用空压机风枪将基面吹至表面无明显积水的时候，湿润状态下的砂浆的粘结力大于2.5mpa，即可进行下一步工序。
34.可选的，步骤4在铺设时将所述石料与模板之间的间距调整在14
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16cm之间；优选的，控制石料之间以及石料与模板之间的间距在15cm，控制埋石率在25％。
35.需要说明的是，砂浆的入仓根据施工环境选择，采用机械泵送入仓，也可采用溜管、溜筒、自卸三轮车、手推车等方式入仓。
36.可选的，步骤6中晒水养护时间不少于28天；晒水、积水或流水养护，薄膜或土工布覆盖养护28天即可。
37.可选的，用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法的施工工具，所述施工工具具有凿除部，所述凿除部用于凿除并清理老旧混凝土；还具有刷除部，所述刷除部用于清除老旧混凝土表面的杂质；凿除部对已被水毁水电站的消力池、护坦等部位的老旧混凝土凿除并清理干净；对已经凿除或者刷除的基层，采用刷除部对老旧混凝土表面的杂质进行清除。
38.实施例2
39.现有技术中在提高混凝土抗冲磨能力方面上均采用通过研发抗冲磨混凝土的组成来提高水工建筑物的抗冲磨能力，未涉及埋石混凝土，例如(专利申请公布号：cn110981327a)，公开了一种改性橡胶颗粒抗冲磨超高韧性混凝土，它以水泥、粉煤灰微珠、硅灰、机制砂、改性橡胶颗粒、混杂纤维、界面增强剂、复合膨胀剂、减缩降粘型减水剂和水为主要原料制备而成。所述发明改性橡胶颗粒抗冲磨超高韧性混凝土具有优异的抗冲击韧性和耐磨蚀性能，体积稳定性好，且新老混凝土界面粘结强度高；可广泛地应用于桥梁桥墩等水工建筑物施工和修补加固领域。然而采用研发抗冲磨混凝土造价较高，不利于建设大型的水电工程，申请专利中所述提高混凝土抗冲磨能力均采用通过研发抗冲磨混凝土的组成提高水工建筑物的抗冲磨能力，未涉及埋石混凝土。而本发明的埋石混凝土过两个汛期
试验后，未出现明显损坏，效果良好，增强了抗冲磨性能，并且造价低，适合大型水电站工程。
40.实施例3
41.现有技术中针对埋石混凝土重力坝的施工方法研究，未对埋石混凝土对水工过水建筑物的抗冲磨性能进行研究，例如(申请公布号：cn111236170a)，公开了一种埋石混凝土重力坝快速施工方法，包括：步骤1.施工准备及规划；步骤 2.资源配置，基岩面及施工缝面的处理；步骤3.测量放线，钢筋和模板安装；步骤4.验仓、浇筑及养护。本发明的技术方案根据工程实际情况对混凝土施工工艺及块石入仓工艺进行研究，合理布局、优化资源、提高埋石率，实现单仓混凝土快速化施工，快速完成大坝混凝土施工，不仅确保工期，而且施工安全、质量，同时降低了施工成本。仅仅是对重力坝的施工方法研究，而不是对埋石混凝土对水工过水建筑物的抗冲磨性能进行研究，两者研究方向也不一样。
42.综上所述，本发明经过两个汛期试验后，修补部位能够抵抗粒径为8cm
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20cm 的推移质的冲刷，未出现明显损坏，效果良好；抗冲磨效果达到预期，能够提高缺陷部位的寿命，降低工程造价，便于施工，减少了水泥用量；当流速较高且水流中又夹带着悬移质(泥沙)或推移质(石块)时，本发明可避免建筑物遭受冲磨、空蚀，另外还可以增强抗冲磨效果，能够提高缺陷部位的寿命，降低工程造价。
43.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法，其特征在于，包括:步骤1：凿除并清理老旧混凝土；步骤2：刷除老旧混凝土的杂质；步骤3：在老旧混凝土四周设置模板，并在模板上标识高程控制线；步骤4：在刷除后的老旧混凝土底面铺设砂浆，再铺设石料；步骤5：将砂浆填充覆盖到步骤4中已铺设石料的老旧混凝土中，入仓；步骤6：晒水养护，拆模，即可完成。2.根据权利要求1所述的用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法，其特征在于，所述步骤1中对于基层污染严重或残留有环氧砂浆的有机物，采用风镐或电锤对混凝土进行凿除。3.根据权利要求1所述的用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法，其特征在于，所述步骤1中对于基层有水垢和青苔的现象，采用电工钢刷或者人工钢刷进行清除。4.根据权利要求1所述的用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法，其特征在于，所述步骤2中经过凿除或者刷除的基层，采用高压水对老旧混凝土表面的杂质进行清除。5.根据权利要求1所述的用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法，其特征在于，所述步骤1中砂浆的等级强度达到50mpa。6.根据权利要求4所述的用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法，其特征在于，将老旧混凝土表面的杂质进行清除后，采用空压机风枪，将基面水吹至湿润状态。7.根据权利要求1所述的用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法，其特征在于，所述步骤4在铺设时将所述石料与模板之间的间距调整在14
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16cm之间。8.根据权利要求1所述的用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法，其特征在于，所述步骤6中晒水养护时间不少于28天。9.用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的施工工具，其特征在于，包括用于实现如权利要求1
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8任一项所述的用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的方法的施工工具，所述施工工具具有凿除部，所述凿除部用于凿除并清理老旧混凝土；还具有刷除部，所述刷除部用于清除老旧混凝土表面的杂质。
技术总结
本发明公开了用埋石混凝土提高过水建筑物抵抗冲刷的施工工具及方法，包括凿除并清理老旧混凝土；刷除老旧混凝土的杂质；在老旧混凝土四周设置模板，并在模板上标识高程控制线；在刷除后的老旧混凝土底面铺设砂浆，再铺设石料；将砂浆填充覆盖到步骤4中已铺设石料的老旧混凝土中，入仓；晒水养护，拆模，即可完成。本发明优点是：避免当流速较高且水流中又夹带着悬移质(泥沙)或推移质(石块)时，建筑物遭受冲磨、空蚀就严重，增强抗冲磨效果，能够提高缺陷部位的寿命，降低工程造价。降低工程造价。


技术研发人员：徐中浩 万小林 杨代六
受保护的技术使用者：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司
技术研发日：2021.03.26
技术公布日：2021/6/29