寶雞峽倒虹工程輸水混凝土管底部抗沖耐磨修復與加固處理(一)

1、寶雞峽倒虹工程輸水混凝土管底部抗沖耐磨修復與加固處理(一)    摘要：寶雞峽韋水倒虹工程輸水混凝土管內(nèi)壁嚴重磨損，需進行抗沖耐磨修復處理。通過方案比較，采用內(nèi)壁表面粘結鋼板和并使用自鎖錨桿錨固的處理方法，修復后通水運行的監(jiān)測數(shù)據(jù)說明效果良好，值得在涵洞、渡槽等灌溉工程和其它水利水電工程中推廣應用。 關鍵詞：粘鋼 自鎖錨桿 倒虹工程 抗沖耐磨 修復加固 一、引 言陜西省寶雞峽韋水倒虹工程全長880m，其中鋼筋混凝土管長623m，內(nèi)徑3.25m。設計流量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，至今已運行30多

2、年。由于30多年前施工技術限制和質(zhì)量不佳，加之長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重，據(jù)1999年實測結果，磨損深度56cm的有12節(jié)管子（平均每節(jié)砼管10米長），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，累計長度104m。最嚴重的一節(jié)管子露筋40根，占該節(jié)管子主筋根數(shù)（77根）的52%，外露最長的一根露筋80cm，部分鋼筋磨損部分已

3、超過鋼筋截面的50%。輸水混凝土管內(nèi)壁的嚴重磨損直接影響著運行安全，2001年11月，該倒虹工程列入全國灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目。鑒于砼管內(nèi)壁磨損現(xiàn)象集中于管底部位，決定對管上部及中部的270°范圍的混凝土內(nèi)壁采用刷涂WSP防碳化處理，對鋼筋混凝土管底部進行抗沖耐磨修復處理，使其恢復正常，繼續(xù)發(fā)揮應有的效益，并滿足對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。因內(nèi)壁鑿除深度有限（否則會裸露主筋），環(huán)氧砂漿或防水混凝土與老混凝土界面的結合很難保證，同時施工麻煩、成本較高。（2）粘貼玻纖布或碳纖維

4、布修復。目前市場使用的粘結膠通常耐水性較差，在水的長期浸泡作用下粘結強度會不斷降低，加之水流速度較快，水頭壓力較高，易將布剝離使得修復失效。（3）外粘鋼板修復。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建筑結構膠。鋼板在自鎖錨桿的錨固力和結構膠的粘結力作用下，能與原混凝土共同受力工作。鋼板補充了混凝土內(nèi)部的配筋損失，同時可防混凝土構件的進一步碳化和在流水中的腐蝕及沖磨，因此，該方法具有強度高，抗沖磨、抗空蝕性能好和可靠性高等優(yōu)點，是本工程的最優(yōu)處理方案。三、所用材料及其特點粘鋼所用的粘結劑為WSJ建筑結構膠，高強、無毒、內(nèi)聚、粘結性能好，其剪切強度大于18MPa，且耐

5、老化性能好，2000h人工加速老化試驗各項力學指標不降低。嵌固鋼板時采用“巨成”牌自鎖錨桿成套產(chǎn)品。該產(chǎn)品的技術特點是：在混凝土結構上先用普通鉆頭鉆直孔至設計深度，然后改用擴孔鉆頭將直孔底部擴成倒錐面，錨桿安裝時，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，最后灌注無機粘結灌注材料ICG-填充錨桿與混凝土孔壁之間的空隙。這項技術很好地解決了耐久、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。解決了弧形鋼板安裝時的對孔困難和焊接時的熱效應，大大加快了施工速度，更能保證管底粘鋼加固的質(zhì)量。所用的無機粘結灌注材料ICG-具有優(yōu)異的技術性能：漿液

6、：流動性大（自流）、析水率低、可灌性好、自密實性能好；硬化體：早強、高強且持久高強；與混凝土孔壁、鋼筋有良好的粘結性能，不收縮；耐老化、耐化學腐蝕、耐水、耐中溫（500），適合永久性工程。四、修復施工步驟及技術要點修復的具體措施包括：（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細石混凝土填補至12mm的粘鋼深度要求。（2）待新做C25細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，則將孔位適當調(diào)整；并在弧形

7、鋼板（Q235B鋼板，=10 mm）上按相應孔位鉆孔，成孔后，將鋼板需貼合的表面打磨處理好。（3）將錨桿孔內(nèi)壁吹凈潤濕后，在鋼板下適當墊置2mm的小鋼墊塊以保證膠層的厚度，將鋼板對孔就位；向孔內(nèi)灌注ICG-無機粘結材料，然后植入自鎖錨桿，材質(zhì)為I級鋼，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漿管，采用壓力灌注WSJ建筑結構膠。（5）待WSJ膠液固化后，對鋼板表面采用抗沖耐磨涂層防護處理。施工要點包括：（1）弧形鋼板的卷板曲率要根據(jù)實際情況確定因30年前混凝土管澆筑施工時

8、內(nèi)模變形，管壁成形不規(guī)整，造成實測的管底內(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%，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，再用大一號的鉆頭將孔口擴成坡口，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

9、面下鑿深度的確定粘鋼基面下鑿不小于15mm，是為了保證粘結后鋼板表面和管內(nèi)壁平滑過渡，不影響管內(nèi)過流。（4）自鎖錨桿安裝用電錘在混凝土內(nèi)鉆孔至設計深度，再改用擴孔鉆頭在孔底進行擴孔。自鎖錨桿只對專用擴孔鉆頭所成形的鋼筋混凝土倒錐形孔有效，擴孔鉆頭的鉆桿需進至要求的進深才算擴孔合格。孔內(nèi)用壓縮空氣吹凈，潤濕內(nèi)壁后，注入無機灌注料ICG-，充填2/3滿。將自鎖錨桿表面化學清洗后配上插楔，稍用力夾緊后，插入擴孔內(nèi)。在露出桿端上做標記，將錨桿用錘敲擊加壓，使錨桿下移不少于5 mm 達到進深要求為止。（5）壓力灌膠及效果檢測將嵌固好的鋼板周邊用密封材料封口，按適當間距埋置排氣管，在弧形管段底部上下游鉆孔

10、埋置進漿管。灌注WSJ建筑結構膠的順序自下游向上游逐步進行，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算確定，并視氣溫作適當調(diào)整），直至所有排氣管出漿。灌膠效果采用非破損檢驗，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效果，如無空洞聲，表示粘貼密實。（6）粘鋼表面抗沖耐磨涂層防護處理底涂環(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，能在長時間內(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，具有良好的抗化學品性能和耐油性，對水及多種腐蝕介質(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、結束語 2003年7月，全國灌區(qū)續(xù)建配套與節(jié)水改造項目會議在該倒虹工程現(xiàn)場召開，來自全國的專家和代表一致認為這次應用外粘鋼板和自鎖錨桿錨固的修復技術，成功地解決了對輸水混凝土管底部進行抗沖耐磨修復問題