混凝土加固技術(shù)在尊村引黃改造工程中的應(yīng)用

劉世剛

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

尊村引黃工程位于永濟(jì)西北、黃河小北干流河段尊村嘴上，是山西省境內(nèi)最大的以黃河為水源的集防汛、排澇、灌溉、供水于一體的大（一）型綜合性水利工程。灌區(qū)范圍為永濟(jì)、臨猗、鹽湖、夏縣、聞喜5縣（市、區(qū)）的37個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)596個(gè)行政村，設(shè)計(jì)灌溉面積為11.07萬hm2，受益人口71萬人。

尊村引黃一級(jí)泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程8.9 m，共10臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)7 370 kW，設(shè)計(jì)提水流量46.5 m3/s。1978年4月投入運(yùn)行，年均運(yùn)行3 150臺(tái)時(shí)，截至2007年累計(jì)運(yùn)行79 103臺(tái)時(shí)，灌排水量19.225億m3。

2 工程現(xiàn)狀

尊村一級(jí)泵站興建于20世紀(jì)70年代，屬“三邊”工程。投入運(yùn)行30年來，泵站設(shè)施和建筑物嚴(yán)重破損，部分建筑物基礎(chǔ)局部沉陷，廠房喪失防風(fēng)保溫功能，不安全因素普遍存在；與之配套的渠系工程因年久失修，損壞狀況突出，直接影響到泵站的安全運(yùn)行和工程效益的正常發(fā)揮。

經(jīng)專業(yè)機(jī)構(gòu)鑒定，一級(jí)泵站建筑物狀況為：第一，進(jìn)水閘及進(jìn)水流道鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)基本完好，由于黃河岸邊年溫差大，環(huán)境潮濕，外露混凝土結(jié)構(gòu)遭受多年的風(fēng)化侵蝕作用，嚴(yán)重老化剝蝕、缺損，表層保護(hù)層部分脫落，導(dǎo)致露石、露筋。第二，前池隔墻漿砌石砂漿抹面大面積脫落，風(fēng)化侵蝕嚴(yán)重，強(qiáng)度降低，前池內(nèi)泥沙淤積嚴(yán)重，水位抬高，隔墻存在不穩(wěn)定問題。第三，主廠房下層結(jié)構(gòu)混凝土表層脫落，副廠房地基在沉降縫處發(fā)生不均勻沉降，主、副廠房屋頂多處漏雨嚴(yán)重；內(nèi)外墻面涂層大面積脫落。第四，出水池為側(cè)向出水，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，側(cè)墻局部裂縫，淤積嚴(yán)重。

對(duì)各部分混凝土結(jié)構(gòu)采用無損回彈法進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見表1。

表1 混凝土檢測結(jié)果

由表1可知，泵站主要結(jié)構(gòu)經(jīng)過多年運(yùn)行，混凝土強(qiáng)度有所下降，表層混凝土剝落，保護(hù)層厚度減小，局部墻體出現(xiàn)裂縫。為保證泵站安全運(yùn)行，必須對(duì)出現(xiàn)問題的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。

3 混凝土加固技術(shù)

混凝土結(jié)構(gòu)的加固方法分為直接加固和間接加固兩類。直接加固法是直接針對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或節(jié)點(diǎn)承載力提高的加固；間接加固法是針對(duì)結(jié)構(gòu)總體布局，減小或改變構(gòu)件內(nèi)力的加固。此外，還有配套使用的裂縫修補(bǔ)技術(shù)、托梁拔柱技術(shù)、后錨固技術(shù)、阻銹技術(shù)、噴射混凝土、纖維混凝土、改性混凝土等技術(shù)。

混凝土結(jié)構(gòu)經(jīng)可靠性鑒定確認(rèn)需要加固時(shí)，進(jìn)行加固方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)實(shí)際條件和使用要求，按技術(shù)先進(jìn)可靠、經(jīng)濟(jì)合理的原則，選擇適宜的加固方法和配套技術(shù)。

4 加固方案

進(jìn)水閘閘墩、門槽、平臺(tái)等部位混凝土破損，使用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)時(shí)，先清理風(fēng)化松動(dòng)的混凝土，然后鑿毛至新鮮混凝土，沖洗后待表面干燥再刷環(huán)氧基液，最后采用環(huán)氧砂漿抹面并進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

前池為兩廂磚石砌體結(jié)構(gòu)，每臺(tái)泵對(duì)應(yīng)一個(gè)流道，每個(gè)流道寬4.9 m，長15.7 m。由于黃河水含沙量高，導(dǎo)致流道內(nèi)淤積嚴(yán)重，隔墻承受壓力過大，出現(xiàn)傾斜、裂縫。本次設(shè)計(jì)在對(duì)前池徹底清淤后，在隔墻頂澆筑50 cm厚鋼筋混凝土，在隔墻間架設(shè)工字鋼，在邊墻處埋設(shè)鋼板，工字鋼和鋼板焊接，前后設(shè)3道橫梁，使每廂的隔墻連成整體，改善其受力狀況。

由于主廠房混凝土強(qiáng)度有所降低，需加大排架鋼筋混凝土柱的截面，柱間增設(shè)支撐結(jié)構(gòu)；主廠房屋面鋪設(shè)高聚物改性瀝青防水卷材（厚度大于3 mm）；主廠房水泵層及中間層混凝土結(jié)構(gòu)采用環(huán)氧砂漿修補(bǔ)。

主廠房排架柱為墻包柱結(jié)構(gòu)，截面80 cm×50 cm，伸向廠內(nèi)，廠房外為磚柱，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，需加大混凝土柱的截面面積，并在柱間增設(shè)拉結(jié)連系，使其結(jié)構(gòu)具有完善的整體性。首先拆除原排架柱外磚柱，然后鑿除原排架柱外立面的混凝土保護(hù)層，在原磚柱位置澆筑C25鋼筋混凝土柱，土柱尺寸50 cm×50 cm，采用化學(xué)植筋使新澆鋼筋混凝土柱與原柱連接。排架柱間設(shè)柱間鋼支撐、水平壓梁。在主廠房的第三跨和第八跨設(shè)置上、下柱間支撐，在第一跨、第五跨、第六跨、第十跨、第十二跨設(shè)置上柱支撐，其他各單元設(shè)置柱頂水平壓桿。在第三跨和第八跨下柱支撐下增設(shè)C25鋼筋混凝土水平壓梁，水平壓梁與排架柱間采用化學(xué)植筋連接，植筋直徑20 mm，設(shè)計(jì)錨固深度720 mm，鉆孔直徑25 mm，植筋間距120 mm，距邊緣最小距離60 mm。

副廠房基礎(chǔ)為平板式筏片形基礎(chǔ)，廠房地基有不均勻沉降，需進(jìn)行加固。由于一級(jí)站毗鄰黃河岸邊，地下水位較高，因此地基處理采用石灰樁法進(jìn)行基礎(chǔ)加固。石灰樁長10 m，樁徑40 cm，樁距為3.5倍直徑，按三角形布置，地基處理范圍為基礎(chǔ)寬度加寬2 m。

出水渠混凝土裂縫修補(bǔ)采用填充密封法。在構(gòu)件表面沿裂縫鑿出U形溝槽，然后采取摻ZV型混凝土修補(bǔ)膠配制的聚合物修補(bǔ)砂漿修補(bǔ)混凝土裂縫。

5 結(jié)語

尊村引黃一級(jí)泵站改造是在不影響泵站正常運(yùn)行的前提下進(jìn)行的，不改變泵站原來的規(guī)模、大小，僅對(duì)出現(xiàn)問題的結(jié)構(gòu)部位進(jìn)行處理，針對(duì)性地作出設(shè)計(jì)方案，采用最經(jīng)濟(jì)有效的方法，排除安全隱患，有效延長了建筑物的使用壽命。