淺析混凝土建筑物水下補強加固技術(shù)的應(yīng)用

朱志方

【摘 要】圍堰排水修補是水工混凝土建筑物中整治病害的傳統(tǒng)措施，該方法的運用中，圍堰、基礎(chǔ)防滲、基坑排水都會對時間及費用造成較大的浪費，而且由于對結(jié)構(gòu)受力狀況的改變導(dǎo)致加大了不安全因素。因此，水下病害混凝土建筑物的修補加固，促使修補質(zhì)量得到提升，對施工工藝進行簡化，降低工程的成本消耗。該問題成為現(xiàn)階段所廣泛關(guān)注的現(xiàn)象。本文主要從混凝土建筑物水下補強加固技術(shù)的應(yīng)用進行了詳細的探討。

【關(guān)鍵詞】混凝土建筑；水下補強；加固技術(shù)；應(yīng)用

1.水下補強加固技術(shù)反拱底板水下補強加固技術(shù)要點：

（1）反拱底板裂縫處理。即水下沿裂縫鑿槽，用PBM混凝土嵌縫，用LW與HW混合液灌漿來填充底板裂縫和底板下孔隙，達到堵漏防滲的目的。

（2）反拱底板補強，即在原反拱底板上（老混凝土表面鑿毛）澆筑20cm厚C20水下不分散混凝土，為了克服新老混凝土結(jié)合強度低這一薄弱環(huán)節(jié)，內(nèi)配ф12@150鋼筋網(wǎng)，并用錨固鋼筋把新老混凝土連成整體，以提高反拱底板整體受力性能。

反拱底板補強加固示意文獻表明，水下混凝土表面強度損失較大，質(zhì)量不易控制。特別是澆筑厚度僅20cm的水下薄層不分散混凝土，目前尚無資料記載。為了提高澆筑水下薄層不分散混凝土的質(zhì)量，適當提高混凝土的設(shè)計標號，并采取加蓋模板和泵送擠壓兩條工藝措施，以保證混凝土澆筑的連續(xù)性和減少混凝土與水的接觸界面，從而確保澆筑水下薄層不分散混凝土的強度。

以上整個工藝均由施工人員（潛水員）在水下完成，并進行水下攝像，及時傳送到岸上，監(jiān)理工程師可以根據(jù)錄像隨時了解和檢查施工情況，隨時發(fā)現(xiàn)和解決存在問題。

2.現(xiàn)場試驗

2.1試驗概況

（1）試驗?zāi)M條件為了驗證水下施工的可行性、各種修補材料在特定環(huán)境條件下的性能以及施工質(zhì)量的可靠程度，確保水下修補技術(shù)在工程實際中應(yīng)用成功，特在黃沙港閘進行現(xiàn)場模擬施工試驗。試驗時盡量仿真。若直接在有裂縫的閘孔上進行，萬一試驗不成功，善后處理將比較麻煩，同時檢查測試也不方便，故決定采用澆筑試塊的辦法進行試驗。試塊垂直水流方向的尺寸按反拱底板原施工時兩假鉸之間的尺寸完全仿真，順水流方向的尺寸考慮試塊的重量及施工作業(yè)面，設(shè)計為長4m、寬2m、厚0.2m.起加固作用的新澆混凝土層完全按加固設(shè)計要求20cm厚度澆筑。試驗現(xiàn)場置于閘上游側(cè)，試驗期間，氣溫19℃～34℃，水溫16℃～29℃，水質(zhì)狀況：氯離子390～680mg/L、硫酸根離子45～150mg/L、高猛酸鹽5.8～10.6mg/L、pH值7.7～8.9.試驗方法和步驟嚴格按照水下修補技術(shù)設(shè)計要求進行，除澆筑模擬反拱底板試塊，其它各道工序皆在水下4～5m處進行。

（2）試驗內(nèi)容：

①驗證水下補強加固技術(shù)各道施工工序的可實施性以及施工質(zhì)量的可控制性。

②檢測水下澆筑薄層不分散混凝土各項力學(xué)性能指標。

③檢測新老混凝土的結(jié)合強度。新老混凝土之間能否良好結(jié)合，直接影響混凝土的整體性能及修補工程質(zhì)量。

④驗證施工中所用各種新工程材料的性能，如不分散劑NNDC-2、PBM聚合物混凝土、LW+HW裂縫灌漿材料及藥卷式錨固劑。

（3）試驗設(shè)備本次試驗是一次模擬施工現(xiàn)場試驗，動用了各道施工工序所需的所有設(shè)備，如：6×3×1.5m浮箱、5t手動葫蘆、0.9m3潛水空壓機、潛水裝備、風(fēng)鉆、風(fēng)鎬、電焊機、風(fēng)割工具、50m3/h混凝土輸送泵、混凝土攪拌機、手搖式壓漿泵、水下攝像監(jiān)控設(shè)備等。

2.2試驗檢測成果

（1）外觀檢查及抗壓強度模擬試塊與現(xiàn)場鉆孔試件芯樣外觀檢查表明水下不分散混凝土澆筑表面光滑、四周完整、內(nèi)部密實，說明水下不分散混凝土有較好的流動性和自密實性。為了多方位測定水下不分散混凝土的強度，將模擬試塊吊出水面風(fēng)干后進行現(xiàn)場回彈試驗檢測其抗壓強度，測區(qū)10個，抗壓強度平均值25.2MPa（齡期48d），滿足設(shè)計要求。

（2）新老混凝土的結(jié)合性能在老混凝土的表面，通過澆筑新混凝土來加固結(jié)構(gòu)，使其發(fā)揮整體結(jié)構(gòu)性能，這種新老混凝土結(jié)合的關(guān)鍵是結(jié)合界面能否有效地傳遞和承擔應(yīng)力。一般而言，結(jié)合面能夠較好地傳遞壓應(yīng)力，而傳遞拉力和剪力會受諸多因素的影響，且一般情況下都會被削弱。為此，著重測試新老混凝土結(jié)合面的抗拉和抗剪性能。

（3）LW+HW混合液灌縫的粘結(jié)強度及防滲效果LW、HW為水溶性聚氨酯化學(xué)灌漿材料，LW具有快速高效的防滲堵漏性能，HW具有防滲堵漏和固結(jié)補強的雙重性能，兩者可視工程需要以任意比例互溶。為了檢驗其堵漏和補強效果，特制備了一組直徑D=15cm，含有LW+HW混合液灌縫的劈拉試件，該混合液灌縫的劈拉強度為0.22MPa.根據(jù)測試，堵漏效果良好。

3.施工工藝

3.1底板裂縫處理

（1）沿縫鑿槽。沿底板裂縫走向用風(fēng)鉆一個連接一個地鉆孔，孔深為42mm，鉆孔直徑為42mm，然后修成42mm×42mm的U型槽。

（2）鉆灌漿孔。沿裂縫走向騎縫鉆灌漿孔和出漿孔，每2m長為一個灌漿單元，布置灌漿孔和出漿孔各2個，孔距65cm，孔深20cm。

（3）在灌漿孔內(nèi)安裝灌漿塞，并將灌漿管接至水面以上與灌漿泵相連接。

（4）嵌縫。采用PBM混凝土封縫膠嵌入鑿好的U型槽內(nèi)并擠壓密實。固化前用壓板壓緊，固化后拆掉壓板。

（5）灌漿。由于閘底板下面的粉砂層可能有淘空現(xiàn)象，故用壓力泵通過灌漿孔向裂縫及底板下灌LW與HW混合液，由稀到稠。壓力控制在0.1～0.15MPa.待出漿管溢出LW與HW混合液時將其扎緊封堵，保持壓力3min，第一次灌漿完成。間隔1～2d后進行第二次灌漿。

3.2反拱底板補強

（1）打毛。由潛水員在水下用風(fēng)鎬將底板混凝土表面打毛，露出粗骨料，并用高壓水槍把碴屑沖除干凈。

（2）鉆插筋孔。按孔距60cm用風(fēng)鉆鉆插筋孔，孔深20cm，孔徑ф42mm.用高壓水槍把屑沖除干凈，并用真空吸管將孔內(nèi)砂粒吸干凈。

（3）錨固插筋。在插筋孔內(nèi)安放藥卷式水下錨固劑，并插入ф20長40cm的鋼筋（錨筋外露20cm）和ф20長45cm的螺栓（螺栓外露25cm），螺紋長不小于5cm，既可作錨筋用，又可作固定鋼模板用），錨筋和螺栓間隔布置。

（4）鋼筋就位。將在岸上綁好的ф12@150鋼筋網(wǎng)整體吊裝下水就位，鋼筋網(wǎng)布置在新澆水下混凝土的上部，混凝土保護層為6cm.鋼筋與插筋之間用水下電焊聯(lián)接。

（5）架立鋼模。模板采用4mm鋼板和∠75×8角鋼拼接而成，用螺帽固定鋼模板，并控制模板與反拱底板之間的距離符合設(shè)計要求（20cm）。在模板的適當位置預(yù)留混凝土進料口和溢出口。進料口設(shè)在反拱底板頂部，溢出口設(shè)在模板四角，溢出口設(shè)活頁蓋板，并可封牢。

（6）澆筑混凝土。在岸上按事先通過試驗確定的配合比攪拌C25水下不分散混凝土（考慮水下澆筑混凝土強度損失，提高一個等級配置），用混凝土泵直接送到澆筑倉內(nèi)，待模板四角預(yù)留的孔洞中溢出混凝土后，把預(yù)留洞封堵，直到最后一個預(yù)留孔洞中溢出混凝土并把預(yù)留洞封堵為止。

（7）拆模。在混凝土澆筑3～5d后進行拆膜，拆膜后對混凝土進行檢查，將露出混凝土表面的螺栓進行割除。

4.結(jié)語

總之，隨著近年來科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的新材料逐漸研制出來。并隨著潛水技術(shù)進一步完善，對病害混凝土水下補強加固技術(shù)提供了較為重要的前提條件，通過對施工現(xiàn)場的額實際情況的分析，促使水下補強加固新技術(shù)得到有效的發(fā)展。 [科]