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垂直升船机土建工程裂缝处理及结构加固——以隔河岩水电站第二级升船机为例

文档作者：秦道先文档来源：湖北清江水电开发有限责任公司		点击数：	更新时间： 2025年12月30日
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２０１５ 年第２ 期
２０１５ Ｎｕｍｂｅｒ ２
水电与新能源
ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＡＮＤ ＮＥＷ ＥＮＥＲＧＹ
总第１２８ 期
Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．１２８
ＤＯＩ： １０．１３６２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ４２ －１８００／ｔｖ．１６７１ －３３５４．２０１５．０２．０１４
收稿日期：２０１４ －１０ －１６ 作者简介：秦道先，男，高级工程师，从事水利水电工程建设管理工作。
垂直升船机土建工程裂缝处理及结构加固
———以隔河岩水电站第二级升船机为例
秦道先
（湖北清江水电开发有限责任公司，湖北宜昌　４４３００２）
摘要：介绍了隔河岩水电站第２ 级垂直升船土建工程裂缝处理措施，包括灌浆施工流程及方法。同时介绍了升船机建
筑结构加固应用的材料，分析了加固的原因，提出了加固的措施。经实际检查，裂缝处理及结构加固均合格。
关键词：垂直升船机；裂缝处理；结构加固；隔河岩水电站
中图分类号：Ｕ６４２．６：Ｕ６４２．３：ＴＶ６９８．２ ＋３１ 文献标志码：Ｂ　文章编号：１６７１ －３３５４（２０１５）０２ －００４６ －０４
Cracking Treatment and Structure Reinforcement for the Civil Construction Part
of the Second Stage Vertical Shiplift in Geheyan Hydropower Station
ＱＩＮ Ｄａｏｘｉａｎ
（Ｈｕｂｅｉ Ｑｉｎｇｊｉａｎｇ Ｈｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．， Ｙｉｃｈａｎｇ ４４３００２， Ｃｈｉｎａ）
Abstract： Ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｓｔａｇｅ ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｈｉｐｌｉｆｔ ｉｎ Ｇｅｈｅｙａｎ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ， ｃｒａｃｋｓ ａｒｅ ｆｏｕｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｉｖｉｌ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ
ｐａｒｔ．Ｔｈｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ， ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ａｌｓｏ， ｔｈｅ ｃｉｖｉｌ
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ａｄｏｐｔｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ， ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ
ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｒａｃｋｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｉｓ ｓａｔｉｓｆｙｉｎｇ． Key words： ｖｅｒｔｉｃａｌ ｓｈｉｐｌｉｆｔ； ｃｒａｃｋｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ； ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ； Ｇｅｈｅｙａｎ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ
　　垂直升船机是隔河岩水电站的重要组成部分，位
于清江左岸，隔河岩大坝左侧下游，由第一级垂直升船
机、中间明渠、中间渡槽、第二级垂直升船机、下游引航
道组成，轴线总长度１ ４０５．３４ ｍ。第一级垂直升船机
在大坝的第２７ 坝段，最大提升高度４２ ｍ，第二级垂直
升船机最大提升高度８２ ｍ。设计过坝方式为分节驳
单驳湿运过坝，过坝船只为３００ ｔ 级，通航能力为３４０
万ｔ／ａ。
第二级垂直升船机由承重结构、上下闸首和上部
机房组成，建筑总高度１２５．２ ｍ（高程６４ ～１８９．２ ｍ）。
承重结构基础为筏型，尺寸为６１．８ ｍ ×３７．６ ｍ ×
１０６ ｍ（长×宽×高），承重筒体位于筏基上，由６ 个正
方形薄壁筒体、纵横梁体组成巨型空间框架结构。４
个角筒长７．９ ｍ、宽８ ｍ、壁厚０．８ ｍ，两中筒长８ ｍ、宽
８ ｍ、壁厚０．８ ｍ，相邻角筒与中筒间净距离均为１６ ｍ。
为满足第二级垂直升船机土建工程完工验收要
求，对第二级垂直升船机混凝土结构工程进行了全面
检查，新发现裂缝３１ 条，加上施工期已处理的部分裂
缝及混凝土表层裂纹，需处理的总长度约９００ ｍ。
本文着重介绍升船机混凝土结构工程的裂缝处理
及结构加固。
１　裂缝处理
1．1　一般要求
１）对于≤２５ ｍｍ 的浅表层裂缝，涂刷ＣＷ５１０ 浆液
进行表面修补及封闭。处理要点为：先用硬刷清洁需
处理的表面，去除油渍污垢，然后用丙酮或无水酒精擦
洗，待缝面干燥后，用毛刷反复涂刷ＣＷ５１０ 浆液，每隔
３ ～５ ｍｉｎ 涂１ 次，涂层厚度达１ ｍｍ 左右为止。
２）深度＞２５ ｍｍ 的裂缝采用ＣＷ５１０ 浆液灌注。
1．2　灌浆施工
１．２．１　工艺流程
灌浆施工工艺流程：裂缝清理→埋设灌浆嘴→封
４６
秦道先：垂直升船机土建工程裂缝处理及结构加固———以隔河岩水电站第二级升船机为例２０１５ 年２ 月
缝→密封检查→配制浆液→灌浆→封口结束→质量
检查。
１．２．２　灌浆前的裂缝处理方法
１） 表面处理法。对于混凝土构件上较细
（≤０．３ ｍｍ）的裂缝，用钢丝刷等工具，清除裂缝两边
各１０ ｃｍ 宽表面的灰尘、白灰、浮渣及松散层等污物，
再用１０％的稀盐酸对缝面进行清洗，除去钙质析出物
及其他杂物，然后用毛刷蘸甲苯、酒精等有机溶液，把
沿裂缝两侧２０ ～３０ ｍｍ 处擦洗干净并保持干燥。
２）凿槽法。对于混凝土构件上较宽（ ＞０．３ ｍｍ）
的裂缝，应沿裂缝用钢钎或风镐凿成“Ｖ”形槽，槽宽与
槽深可根据裂缝深度和有利于封缝来确定。凿槽时先
沿裂缝打开，再向两侧加宽，凿完后用钢丝刷及压缩空
气将混凝土碎屑粉尘清除干净。
３）钻孔法。当裂缝较深或为贯穿性裂缝时，则需
考虑打骑缝孔或斜孔进行灌浆。化学灌浆孔孔径为
Ф３２ ｍｍ，钻孔必须穿透裂缝，孔内及缝面采用风、水
轮换冲洗，将粉尘等杂物冲洗干净，然后用风（通过油
水分离器） 将孔缝吹干。冲洗（吹干） 时逐孔进水
（气），其余孔口全部敞开。冲洗（吹干）应在缝口封闭
前进行。
１．２．３　埋设灌浆嘴
埋设时，先在灌浆嘴的底盘上抹一层厚约１ ｍｍ
的环氧胶泥将灌浆嘴的进浆孔骑缝粘贴在预定的位置
上。灌浆嘴的埋设间距为４０ ｃｍ 左右。
１．２．４　封缝方法
１） 环氧树脂胶泥封缝。对于混凝土构件上
≤０．２ ｍｍ 的裂缝，可用环氧树脂胶泥封闭。先在裂缝
两侧（宽２０ ～３０ ｍｍ）涂一层环氧树脂基液，后抹一层
厚１ ｍｍ 左右、宽２０ ～３０ ｍｍ 的环氧树脂胶泥。抹胶
泥时应防止产生小孔和气泡，要刮平整，保证封闭
可靠。
２） 粘贴玻璃丝布封缝。对于混凝土构件上
＞０．２ ｍｍ、≤０．３ ｍｍ 的裂缝，先在裂缝两侧（宽８０ ～
１００ ｍｍ），涂一层环氧树脂基液，后将已除去润滑剂的
玻璃丝布沿缝从一端开始粘贴密实，不得有鼓泡和皱
纹。玻璃丝布可粘贴２ ～３ 层。
３）水泥砂浆封缝。对于混凝土构件上＞０．３ ｍｍ
的裂缝，可用水泥砂浆封缝。可先在“Ｖ”形槽面上，用
毛刷涂刷１ 层（厚１ ～２ ｍｍ）环氧树脂浆液，涂刷要平
整均匀，防止出现气孔和波纹，再抹水泥砂浆封闭。
１．２．５　压气试漏
裂缝封闭２４ ｈ 后应进行压气试漏，检查密闭效
果。试气压力先小后大，最大压力控制在０．１ ＭＰａ。
试漏前沿裂缝涂１ 层肥皂水，从灌浆嘴通入压缩空气，
凡漏气处，应予修补密封至不漏为止。
１．２．６　浆液配制
浆液配制应按照浆材的配方及配制方法进行。浆
液１ 次配备数量，需以浆液的凝固时间及进浆速度来
确定。
１．２．７　灌浆
１）灌浆机具、器具及管子在灌浆前应进行检查，
运行正常时方可使用。接通管路，打开所有灌浆嘴上
的阀门，用压缩空气将孔道及裂缝吹干净。
２）对水平缝灌浆可由一端到另一端逐孔灌注，竖
直缝自下而上逐孔灌注。
３）灌浆时应待下１ 个排气嘴出浆时立即关闭转
芯阀，按如此顺序进行。最大灌浆压力为０．３ ＭＰａ，压
力应逐渐升高，防止骤然加压。达到规定压力后，应保
持压力稳定，以满足灌浆要求。
４）灌浆停止的标志为裂缝缝面停止吸浆，再继续
压注３０ ｍｉｎ 即可停止灌浆，关掉进浆嘴上的转芯
阀门。
５）灌浆结束后，应立即拆除管道，并洗干净。化
学灌浆还应用丙酮冲洗管道和设备。
６）为防止在灌浆压力作用下裂缝两侧混凝土产
生有害的应力和应变，在灌浆过程中应布置千分表进
行监测，控制裂缝增开度不大于１００ μｍ。
１．２．８　质量检查
用压缩空气或压力水检查灌浆是否密实。经检
查，合格率１００％。
２　结构加固
第二级垂直升船机在高程１５０．６ ～１５５ ｍ 处机室
左、右侧及下游侧，在６ 个筒体之间布置有９ 根梁。梁
体施工详图是按照整体浇筑设计的，而实际施工时，由
于种种原因，上述梁体均采用水平分两层浇筑，施工缝
在梁高的１／２ 处，且部分梁体在梁中间设有竖向施工
缝。为此，设计单位按照迭合梁对上述梁体进行了专
题复核计算，计算结果表明：这些梁体的跨中裂缝开展
宽度均不能满足设计要求，须进行粘钢加固处理［１］ ，
加固处理面积约５００ ｍ２ 。
2．1　加固材料
１）粘结剂。采用杭州固安科技有限公司生产的
ＪＧＮ 建筑结构胶，其性能如表１。
４７
水电与新能源２０１５ 年第２ 期
表1　ＪＧＮ 建筑结构胶性能表
序号检测项目性能指标
１ 外观 灰色糊状 ２ 操作时间（２５℃）／ｍｉｎ ４０ ～６０ ３ 最短固化时间（２５℃）／ｈ ３ ～４ ４ 使用温度／℃ －５ ～８０ ５ 抗压强度／ＭＰａ ＞７０ ６ 弯曲弹性模量／ＭＰａ ≥３ ５００ ７ 钢与混凝土抗拉强度／ＭＰａ ＞Ｃ７０ 混凝土抗拉强度 ８ 钢与混凝土抗压强度／ＭＰａ ＞Ｃ７０ 混凝土抗压强度 ９ １００℃水煮抗剪强度／ＭＰａ ≥１６ １０ 无约束线性收缩率／％ ≤０．０１ 　　２）钢板。加固用钢板采用２０ＭｎＳｉ 钢材，钢板的
机械性能指标与化学成分应符合现行国家标准。钢板
厚度４ ｍｍ，单块钢板宽２０ ｃｍ；刚板长度：高程在
１５５ ｍ 的梁体钢板长度为１ １００ ｃｍ，高程在１６５．３ ｍ
和１７０ ｍ 的梁体钢板长度为２００ ｃｍ。
2．2　工艺流程
结构加固工艺流程：加固部位定位画线→被粘混
凝土表面与钢板表面处理→植筋部位混凝土与钢板钻
孔→孔壁与植入钢筋表面处理→梁体卸荷→结构胶配
置→涂胶→粘贴钢板→钢板固定加压→植入钢筋→固
化→卸加压装置→检查修补→钢板表面保护［２］ 。
2．3　加固施工
２．３．１　混凝土梁体表面处理
１）对混凝土梁体底部的粘合面进行打磨，去掉
４ ～５ｍｍ 厚表层，用压缩空气除去粉尘或清水冲洗干
净，待完全干燥后用脱脂棉沾丙酮擦试表面。
２）对于粘接部位湿度较大的梁体，须进行人工干
燥处理。
３）对于粘接部位没有进行处理的裂缝，应先完成
裂缝处理。
２．３．２　钢板粘接面的处理
钢板粘接面，须进行除锈和粗糙处理。如钢板未
生锈或轻微锈蚀，可用喷砂、砂布或平砂轮打磨，直至
出现金属光泽。打磨粗糙度越大越好，打磨纹路应与
钢板受力方向垂直。其后，用脱脂棉沾丙酮擦试干净。
如钢板锈蚀严重，须先用适度盐酸浸泡２０ ｍｉｎ，使锈层
脱落，再用石灰水冲洗，中和酸离子，最后用平砂轮打
磨出纹道。
２．３．３　胶栓孔及植入的钢筋表面处理（高程在１６５．３、
１７０ ｍ 的梁体）
　　胶栓孔打好后，先用毛刷将孔壁表面松散浮渣刷
除，再用压缩空气冲吹；植入的钢筋要进行表面处理，
方法与钢板粘接面处理相同。
２．３．４　粘结剂配制
粘结剂使用前应进行现场质量检验，合格后方能
使用，并严格按产品使用说明书规定配制。注意搅拌
时应避免雨水进入容器，按同一方向进行搅拌，容器内
不得有油污。
２．３．５　粘贴
粘贴应满足所采用粘结剂的施工工艺要求。粘结
剂配制好后，用抹刀同时涂抹在已处理好的混凝土表
面和钢板面上，为使胶充分浸润、渗透、扩散、粘附于结
合面，宜先用少量胶在结合面来回刮抹数遍，再涂抹至
１ ～３ ｍｍ 厚，中间厚边缘薄，然后将钢板贴于预定位
置。如果是立面粘贴，为防止流淌，可加一层脱蜡玻璃
丝布。粘好钢板后，用手锤沿粘贴面轻轻敲击钢板，如
无空洞声，表明已粘贴密实，否则应剥下钢板，补胶，重
新粘贴。
２．３．６　紧固
钢板粘贴好后立即用千斤顶顶紧，并适当加压，以
使胶液刚从钢板边缝挤出为度。在钢板的两端部和距
钢板端部２．７５ ｍ 处设置的４ 道□形钢箍板与钢板的
粘结面需在粘贴前处理完毕（高程在１５５ ｍ 的梁体）。
２．３．７　胶栓安装（高程在１６５．３、１７０ ｍ 梁体）
安装胶栓时，先对配置好的粘结剂用专用注胶器
或其他有效机具注入孔底，然后植入经表面处理后的
钢筋。植入钢筋至孔底时，孔口应有少量粘结剂溢出，
植入钢筋时应轻轻转动和摇动钢筋，以便粘结紧密。
２．３．８　固化
粘结剂在常温下固化。保持在１５℃以上，２４ ｈ 即
可拆除夹具或支撑，３ ｄ 可受力使用；若低于１５℃，应
采取人工加温，一般用红外线灯加热。
２．３．９　表面封闭保护
钢板外表面刷３ 道对钢板和粘结剂无害的防腐
胶，再外刮水泥砂浆进行保护。
2．4 质量检验　
１）粘结密实度检验。撤除临时固定设备后，用小
锤轻轻敲击粘结钢板，从音响判断粘接效果或用超声
波法探测粘结密实度。经检查，合格率１００％。
４８
秦道先：垂直升船机土建工程裂缝处理及结构加固———以隔河岩水电站第二级升船机为例２０１５ 年２ 月
２）胶栓质量检验。胶栓钢筋抗拔强度大于钢筋
设计强度值３０％为合格，检测试件数量不少于３ 个
（高程在１６５．３、１７０ ｍ 的梁体）。经检查，合格率
１００％。
３　结　语
隔河岩水电站第二级垂直升船机裂缝处理及结构
加固工程完工后，经验收，质量合格，工程满足设计
要求。
第二级垂直升船机裂缝处理及结构加固工程的实
施，可以保证结构在设计工况下正常运行，避免结构在
降低标准和限制条件下使用，经济效益显著。
参考文献：
［１］丁绍祥．混凝土结构加固工程技术手册［Ｍ］．武汉： 华中
科技大学出版社， ２００８
［２］ＧＢ５０３６７ －２００６， 混凝土结构加固设计规范［Ｓ］
（上接第４５ 页）
抽头的焊接部位出现接触不良将直接导致多个档位的
直流数据异常。
表1　高压绕组直流电阻实测数据
档位ＡＢ／ｍΩ ＢＣ／ｍΩ ＡＣ／ｍΩ 偏差／％
１ 档 １ ５０４．０ １ ０１２．４ １ ０１４．０ ４１．７７ ２ 档 １ ４７９．０ ９８９．５ ９９０．５ ４２．４５ ３ 档 １ ４４６．３ ９６８．４ ９６８．４ ４２．３８ ４ 档 ７８２．９ ７８３．０ ７８３．８ ０．１１ ５ 档 ７６０．０ ７６０．８ ７６１．２ ０．１６ 注：环境温度为２０．４℃；油温为４８℃。
３）匝间或层间绕组是否存在变形或短路。绕组
的变形或者匝间短路也会造成某些档位的直流电阻数
据异常。此种情况造成的故障与实际故障比较相符但
发生的可能性较小。
４）分接开关静触头接点。绕组各抽头经引线连
接至静触头接点。若接点处松动也会导致直流电阻数
据异常。但考虑到３ 个档位接点同时松动的可能性较
小，因此此种可能性较小。
２　故障处理
１）吊芯后，首先检查分接开关Ａ 相是否存在故
障。把分接开关调至各档位时，将分接开关动触头所
桥接的两个抽头引出线用短接线直接短接，即跳过分
接开关影响。随即进行该档位下的直流电阻测试。测
试发现所有档位下的直流电阻数据与表１ 中的数据基
本相同。因此，可以排除分接开关故障。
２）检查Ａ 相绕组上的抽头焊接点。焊接点是故
障高发的部位。该变压相绕组、抽头引线及焊接点全
部用绝缘材料包裹，从外观上无法判定故障点。试验
人员随即采用敲击法逐点排查。即使用直流电阻测试
仪测量ＡＢ 相直流电阻的同时，用小木锤逐个敲击Ａ
相绕组抽头引线焊接点。在敲击前５ 个抽头时，直流
电阻数据无明显变化，在敲击最后一个抽头时，直流电
阻数据发生明显跳动。由１ ５００ ｍΩ左右直接跳变至
１ ０００ ｍΩ左右，随即恢复至１ ５００ ｍΩ左右。多次敲
击该部位出现相同情况的跳变。试验人员将该焊点周
围的绝缘材料剥开，发现内层绝缘材料炭化发黑，焊点
已完全脱开。用老虎钳将该焊点临时紧固后测得各档
位直流电阻数据如表２ 所示，符合规程要求。
表2　临时恢复故障点后实测数据
档位ＡＢ／ｍΩ ＢＣ／ｍΩ ＡＣ／ｍΩ 偏差／％
１ 档 ８４２．３ ８４２．３ ８４１．４ ０．１１ ２ 档 ８１９．７ ８２０．３ ８１９．６ ０．０９ ３ 档 ８０６．０ ８０５．０ ８０４．０ ０．２５ ４ 档 ７８２．５ ７８３．１ ７８３．４ ０．１１ ５ 档 ７５９．５ ７５９．８ ７５９．８ ０．０４ 注：环温：２６℃
至此，可以判定故障原因为Ａ 相绕组第５ 抽头引
线焊点脱焊。考虑到该处重新焊接需要专业设备，已
建议电厂将变压器返厂维修。
３　结　语
变压器三相直阻不平衡是常见的变压器故障，可
以由多种内部、外部原因引起，对电网的安全稳定运行
造成不良影响。在发现该故障时应按照先分析，再判
断，先外部，后内部的处理原则，及时准确地发现问题，
排除故障。
４９

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