寶雞峽倒虹工程輸水混凝土管底部抗

1、寶雞峽倒虹工程輸水混凝土管底部抗.    摘要： 寶雞峽韋水倒虹工程輸水混凝土管內(nèi)壁嚴(yán)重磨損，需進(jìn)行抗沖耐磨修復(fù)處理。通過方案比較，采用內(nèi)壁表面粘結(jié)鋼板和并使用自鎖錨桿錨固的處理方法，修復(fù)后通水運(yùn)行的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)說明效果良好，值得在涵洞、渡槽等灌溉工程和其他水利水電工程中推廣應(yīng)用。 關(guān)               摘要：寶雞峽韋水倒虹工程輸水混凝土管內(nèi)壁嚴(yán)重磨損，需進(jìn)行抗沖耐磨修復(fù)處理。通過方案比較，采用內(nèi)壁表面粘結(jié)鋼板和并使用自鎖錨桿錨固

2、的處理方法，修復(fù)后通水運(yùn)行的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)說明效果良好，值得在涵洞、渡槽等灌溉工程和其他水利水電工程中推廣應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：粘鋼 自鎖錨桿 倒虹工程 抗沖耐磨 修復(fù)加固 一、引 言陜西省寶雞峽韋水倒虹工程全長(zhǎng)880m，其中鋼筋混凝土管長(zhǎng)623m，內(nèi)徑3.25m。設(shè)計(jì)流量52m3/s，校核流量55m3/s，控制灌溉面積159萬畝。該倒虹工程于1971年建成，至今已運(yùn)行30多年。由于30多年前施工技術(shù)限制和質(zhì)量不佳，加之長(zhǎng)期的高水頭水流沖刷及水中重推移質(zhì)（磚頭、石塊等）的撞擊，倒虹的鋼筋混凝土管普遍存在著內(nèi)壁磨損現(xiàn)象，尤其管底部位最為嚴(yán)重，據(jù)1999年實(shí)測(cè)結(jié)果，磨損深度56cm的有12節(jié)管子（平均每節(jié)砼管

3、10米長(zhǎng)），35cm的有60節(jié)管子，小于3cm的有28節(jié)管子，磨損最大寬度1.7m，最大深度6cm。磨損嚴(yán)重部位的表面積約1300m2，占管內(nèi)壁面積12715 m2的10.2%。且有44節(jié)管子出現(xiàn)了不同程度的鋼筋外露，露筋根數(shù)565根，累計(jì)長(zhǎng)度104m。最嚴(yán)重的一節(jié)管子露筋40根，占該節(jié)管子主筋根數(shù)（77根）的52%，外露最長(zhǎng)的一根露筋80cm，部分鋼筋磨損部分已超過鋼筋截面的50%。輸水混凝土管內(nèi)壁的嚴(yán)重磨損直接影響著運(yùn)行安全，2001年11月，該倒虹工程列入全國(guó)灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目。鑒于砼管內(nèi)壁磨損現(xiàn)象集中于管底部位，決定對(duì)管上部及中部的270°范圍的混凝土內(nèi)壁采用刷涂WS

4、P防碳化處理，對(duì)鋼筋混凝土管底部進(jìn)行抗沖耐磨修復(fù)處理，使其恢復(fù)正常，繼續(xù)發(fā)揮應(yīng)有的效益，并滿足對(duì)輸水能力的更高要求。二、          方案比較管底部90°范圍混凝土抗沖耐磨修復(fù)比較了如下幾種方案：（1）采用環(huán)氧砂漿或防水混凝土修補(bǔ)。因內(nèi)壁鑿除深度有限（否則會(huì)裸露主筋），環(huán)氧砂漿或防水混凝土與老混凝土界面的結(jié)合很難保證，同時(shí)施工麻煩、成本較高。（2）粘貼玻纖布或碳纖維布修復(fù)?，F(xiàn)在市場(chǎng)使用的粘結(jié)膠一般耐水性較差，在水的長(zhǎng)期浸泡作用下粘結(jié)強(qiáng)度會(huì)不斷降低，加之水流速度較快，水頭壓力較高，易將布剝離

5、使得修復(fù)失效。（3）外粘鋼板修復(fù)。在內(nèi)壁先用自鎖錨桿嵌固鋼板，在內(nèi)壁與鋼板之間的縫隙中用壓力灌注WSJ建筑結(jié)構(gòu)膠。鋼板在自鎖錨桿的錨固力和結(jié)構(gòu)膠的粘結(jié)力作用下，能與原混凝土共同受力工作。鋼板補(bǔ)充了混凝土內(nèi)部的配筋損失，同時(shí)可防混凝土構(gòu)件的進(jìn)一步碳化和在流水中的腐蝕及沖磨，因此，該方法具有強(qiáng)度高，抗沖磨、抗空蝕性能好和可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，是本工程的最優(yōu)處理方案。三、所用材料及其特點(diǎn)粘鋼所用的粘結(jié)劑為WSJ建筑結(jié)構(gòu)膠，高強(qiáng)、無毒、內(nèi)聚、粘結(jié)性能好，其剪切強(qiáng)度大于18MPa，且耐老化性能好，2000h人工加速老化試驗(yàn)各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)不降低。嵌固鋼板時(shí)采用“巨成”牌自鎖錨桿成套產(chǎn)品。該產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)是：在混凝

6、土結(jié)構(gòu)上先用普通鉆頭鉆直孔至設(shè)計(jì)深度，然后改用擴(kuò)孔鉆頭將直孔底部擴(kuò)成倒錐面，錨桿安裝時(shí)，在軸壓力作用下錨桿端部開槽部位受楔塊頂撐張開形成自鎖，最后灌注無機(jī)粘結(jié)灌注材料ICG-填充錨桿與混凝土孔壁之間的空隙。這項(xiàng)技術(shù)很好地解決了耐久、耐水、耐溫性的問題，與傳統(tǒng)的直孔植筋錨固方法相比，可靠性極大地提高，且具有錨固速度快等特點(diǎn)。解決了弧形鋼板安裝時(shí)的對(duì)孔困難和焊接時(shí)的熱效應(yīng)，大大加快了施工速度，更能保證管底粘鋼加固的質(zhì)量。所用的無機(jī)粘結(jié)灌注材料ICG-具有優(yōu)異的技術(shù)性能：漿液：流動(dòng)性大（自流）、析水率低、可灌性好、自密實(shí)性能好；硬化體：早強(qiáng)、高強(qiáng)且持久高強(qiáng)；與混凝土孔壁、鋼筋有良好的粘結(jié)性能，不收縮

7、；耐老化、耐化學(xué)腐蝕、耐水、耐中溫（500），適合永久性工程。四、修復(fù)施工步驟及技術(shù)要點(diǎn)修復(fù)的具體措施包括：（1）在管底90°范圍將基面混凝土下鑿不小于15mm，并稍作平整，原沖刷較深超過15mm處要求表面鑿毛，用C25細(xì)石混凝土填補(bǔ)至12mm的粘鋼深度要求。（2）待新做C25細(xì)石混凝土充分干燥后，在表面劃線定出自鎖錨桿孔位并鉆孔：孔深300mm，孔徑為D25，間距500×500mm，梅花形布孔，鉆孔方向垂直基面；若遇鋼筋，則將孔位適當(dāng)調(diào)整；并在弧形鋼板（Q235B鋼板，=10 mm）上按相應(yīng)孔位鉆孔，成孔后，將鋼板需貼合的表面打磨處理好。（3）將錨桿孔內(nèi)壁吹凈潤(rùn)濕后，在鋼

8、板下適當(dāng)墊置2mm的小鋼墊塊以保證膠層的厚度，將鋼板對(duì)孔就位；向孔內(nèi)灌注ICG-無機(jī)粘結(jié)材料，然后植入自鎖錨桿，材質(zhì)為I級(jí)鋼，直徑為20，自鎖錨桿套裝完畢，割掉高出鋼板面的部分，將錨桿與鋼板焊接，并將相鄰鋼板之間的環(huán)向縫對(duì)接焊好。（4）在嵌固好的鋼板周邊密封并埋置排氣管；在弧形鋼板底部埋置進(jìn)漿管，采用壓力灌注WSJ建筑結(jié)構(gòu)膠。（5）待WSJ膠液固化后，對(duì)鋼板表面采用抗沖耐磨涂層防護(hù)處理。施工要點(diǎn)包括：（1）弧形鋼板的卷板曲率要依據(jù)實(shí)際情況確定因30年前混凝土管澆筑施工時(shí)內(nèi)模變形，管壁成形不規(guī)整，造成實(shí)測(cè)的管底內(nèi)壁弧形的擬合半徑主要分布在1600-1700 mm范圍內(nèi)，該范圍外的數(shù)據(jù)小于10%，

9、故管底粘鋼按2552 mm×2000 mm下料，按半徑1700 mm卷板成弧形。統(tǒng)一的卷板曲率，既便于加工廠內(nèi)的卷板質(zhì)量保證，又便于混凝土管內(nèi)的粘鋼放線和孔位放樣。（2）鋼板孔位的布置及鉆孔要求一定要按混凝土表面自鎖錨桿實(shí)際成孔孔位確定鋼板上的孔位，確保自鎖錨桿與鋼板孔口的同心偏差在容許范圍內(nèi)，以便自鎖錨桿的套裝順利到位。在鋼板上用磁座鉆鉆孔要求鉆孔方向垂直鋼板面，成孔后，再用大一號(hào)的鉆頭將孔口擴(kuò)成坡口，以便安裝后錨桿與鋼板的焊接和焊縫厚度的保證。（3）粘鋼基面下鑿深度的確定粘鋼基面下鑿不小于15mm，是為了保證粘結(jié)后鋼板表面和管內(nèi)壁平滑過渡，不影響管內(nèi)過流。  

10、  （4）自鎖錨桿安裝用電錘在混凝土內(nèi)鉆孔至設(shè)計(jì)深度，再改用擴(kuò)孔鉆頭在孔底進(jìn)行擴(kuò)孔。自鎖錨桿只對(duì)專用擴(kuò)孔鉆頭所成形的鋼筋混凝土倒錐形孔有效，擴(kuò)孔鉆頭的鉆桿需進(jìn)至要求的進(jìn)深才算擴(kuò)孔合格?？變?nèi)用壓縮空氣吹凈，潤(rùn)濕內(nèi)壁后，注入無機(jī)灌注料ICG-，充填2/3滿。將自鎖錨桿表面化學(xué)清洗后配上插楔，稍用力夾緊后，插入擴(kuò)孔內(nèi)。在露出桿端上做標(biāo)記，將錨桿用錘敲擊加壓，使錨桿下移不少于5 mm 達(dá)到進(jìn)深要求為止。（5）壓力灌膠及效果檢測(cè)將嵌固好的鋼板周邊用密封材料封口，按適當(dāng)間距埋置排氣管，在弧形管段底部上下游鉆孔埋置進(jìn)漿管。灌注WSJ建筑結(jié)構(gòu)膠的順序自下游向上游逐步進(jìn)行，注膠壓力不超過0.

11、2MPa（注膠壓力的上限是以錨桿的抗拉能力來計(jì)算確定，并視氣溫作適當(dāng)調(diào)整），直至所有排氣管出漿。灌膠效果采用非破損檢驗(yàn)，即在WSJ膠液固化后，外觀檢查鋼板邊緣溢膠色澤、硬化程度，以及小錘敲擊鋼板從音響判斷粘結(jié)效果，如無空洞聲，表示粘貼密實(shí)。（6）粘鋼表面抗沖耐磨涂層防護(hù)處理底涂環(huán)氧富鋅重防腐防銹漆具有優(yōu)異的附著力和耐沖擊性能，漆膜中含大量鋅粉，具有陰極保護(hù)作用，具有優(yōu)異的防銹性能和耐久性。中涂環(huán)氧云鐵中間封閉防銹漆具有優(yōu)良的附著力和封閉性能，能在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持優(yōu)良的抗沖擊性能和柔韌性，與面涂具有良好的層間附著力。面涂環(huán)氧瀝青厚漿型防銹漆，具有優(yōu)異的耐水性和防銹性能，具有良好的抗化學(xué)品性能和耐油性

12、，對(duì)水及多種腐蝕介質(zhì)具有優(yōu)異的抗?jié)B透性，具有良好的耐陰極保護(hù)性能，具有良好的附著力、耐沖擊性、耐磨性，能有效抵抗砼管內(nèi)長(zhǎng)期的水流沖刷及水中推移質(zhì)的撞擊，起到鋼板面抗沖耐磨的作用。五、結(jié)束語(yǔ) 2003年7月，全國(guó)灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目會(huì)議在該倒虹工程現(xiàn)場(chǎng)召開，來自全國(guó)的專家和代表一致認(rèn)為本次應(yīng)用外粘鋼板和自鎖錨桿錨固的修復(fù)技術(shù)，成功地解決了對(duì)輸水混凝土管底部進(jìn)行抗沖耐磨修復(fù)問題，對(duì)這種加固新材料新技術(shù)在工程實(shí)踐取得的經(jīng)濟(jì)效益給予了充分的肯定。修復(fù)后已通水運(yùn)行將近一年，停水間歇入洞檢查，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示一切正常，修復(fù)加固效果良好，能確保運(yùn)行安全和發(fā)揮應(yīng)有的效益并滿足期望的輸水能力。 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，

13、將外粘鋼板技術(shù)和自鎖錨桿錨固技術(shù)結(jié)合應(yīng)用于混凝土管抗沖耐磨修復(fù)，值得在涵洞、渡槽等灌溉工程和其他水利水電工程中推廣應(yīng)用。（4）自鎖錨桿安裝用電錘在混凝土內(nèi)鉆孔至設(shè)計(jì)深度，再改用擴(kuò)孔鉆頭在孔底進(jìn)行擴(kuò)孔。自鎖錨桿只對(duì)專用擴(kuò)孔鉆頭所成形的鋼筋混凝土倒錐形孔有效，擴(kuò)孔鉆頭的鉆桿需進(jìn)至要求的進(jìn)深才算擴(kuò)孔合格?？變?nèi)用壓縮空氣吹凈，潤(rùn)濕內(nèi)壁后，注入無機(jī)灌注料ICG-，充填2/3滿。將自鎖錨桿表面化學(xué)清洗后配上插楔，稍用力夾緊后，插入擴(kuò)孔內(nèi)。在露出桿端上做標(biāo)記，將錨桿用錘敲擊加壓，使錨桿下移不少于5 mm 達(dá)到進(jìn)深要求為止。（5）壓力灌膠及效果檢測(cè)將嵌固好的鋼板周邊用密封材料封口，按適當(dāng)間距埋置排氣管，在弧形

14、管段底部上下游鉆孔埋置進(jìn)漿管。灌注WSJ建筑結(jié)構(gòu)膠的順序自下游向上游逐步進(jìn)行，注膠壓力不超過0.2MPa（注膠壓力的上限是以錨桿的抗拉能力來計(jì)算確定，并視氣溫作適當(dāng)調(diào)整），直至所有排氣管出漿。灌膠效果采用非破損檢驗(yàn)，即在WSJ膠液固化后，外觀檢查鋼板邊緣溢膠色澤、硬化程度，以及小錘敲擊鋼板從音響判斷粘結(jié)效果，如無空洞聲，表示粘貼密實(shí)。（6）粘鋼表面抗沖耐磨涂層防護(hù)處理底涂環(huán)氧富鋅重防腐防銹漆具有優(yōu)異的附著力和耐沖擊性能，漆膜中含大量鋅粉，具有陰極保護(hù)作用，具有優(yōu)異的防銹性能和耐久性。中涂環(huán)氧云鐵中間封閉防銹漆具有優(yōu)良的附著力和封閉性能，能在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持優(yōu)良的抗沖擊性能和柔韌性，與面涂具有良好的層間附著力。面涂環(huán)氧瀝青厚漿型防銹漆，具有優(yōu)異的耐水性和防銹性能，具有良好的抗化學(xué)品性能和耐油性，對(duì)水及多種腐蝕介質(zhì)具有優(yōu)異的抗?jié)B透性，具有良好的耐陰極保護(hù)性能，具有良好的附著力、耐沖擊性、耐磨性，能有效抵抗砼管內(nèi)長(zhǎng)期的水流沖刷及水中推移質(zhì)的撞擊，起到鋼板面抗沖耐磨的作用。五、結(jié)束語(yǔ) 2003年7月，全國(guó)灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目會(huì)議在該倒虹工程現(xiàn)場(chǎng)召開