水庫大壩溢流面加固處理技術(shù)分析

張小兵

(江西頂峰園林建設(shè)有限公司，江西鄱陽333100)

水庫大壩溢流面加固處理技術(shù)分析

張小兵

(江西頂峰園林建設(shè)有限公司，江西鄱陽333100)

該研究結(jié)合工程實(shí)例，在介紹大壩溢流面存在問題及其影響的基礎(chǔ)上，對加固處理施工的原則、所采用的施工方法、材料等進(jìn)行了說明，并從5個(gè)方面對施工工藝以及施工質(zhì)量的保障措施進(jìn)行了詳細(xì)的分析和討論?？⒐を?yàn)收結(jié)果表明，該工程所使用的施工材料與方法具有較高的科學(xué)性和合理性，在今后的類似工程中可以進(jìn)行針對性的參考與借鑒。

水庫大壩;溢流面;加固處理;施工工藝

1 工程概況

某水庫樞紐工程建成于1976年，是集航運(yùn)、發(fā)電、灌溉等功能于一身的綜合利用工程，水庫大壩為混凝土寬縫重力壩，壩頂高程92.5 m，最大壩高54.5 m，壩頂總長189 m，溢流壩段總長98 m，溢流堰頂高程78 m，為WES堰面，上設(shè)10 m高、13.5 m寬的六孔弧形門，中間閘墩厚2.5 m，邊墩厚2.25 m。斜面升船機(jī)設(shè)置在左側(cè)岸邊，過壩能力為50t/次。近年來對于大壩的安全鑒定中發(fā)現(xiàn)，溢流面面層存在局部不平的問題，部分地段已經(jīng)發(fā)展為階梯狀;六孔溢流面則存在多條裂縫，最大寬度為2 mm，最大深度達(dá)到了4 m。究其原因，主要是工程運(yùn)行時(shí)間過長、建設(shè)之初的技術(shù)力量不足，早期養(yǎng)護(hù)不到位、鋼筋保護(hù)層太厚以及變溫荷載所致。這些問題的存在不僅破壞了溢流壩的整體性，容易加速鋼筋的銹蝕，而且對混凝土的抗沖能力也產(chǎn)生了極大的負(fù)面影響，必須采取相應(yīng)的加固處理措施加以解決。

2 溢流面的加固處理

本次工程對于溢流面加固處理的工作原則為:恢復(fù)堰體整體性與堰面平順度，確保泄流的通暢進(jìn)行。結(jié)合溢流面的實(shí)際情況，本次工程采用灌漿加固的方法對裂縫進(jìn)行處理。目前，灌漿材料中應(yīng)用較為廣泛的有化學(xué)灌漿和水泥類灌漿兩種類型，在實(shí)際選擇時(shí)，除了要保證灌漿材料自身具有較高的強(qiáng)度，還必須具備與混凝土的較強(qiáng)的黏結(jié)能力，以便提升堰體混凝土的整體性，經(jīng)過對比和篩選，最終決定使用WEP—Ⅲ型結(jié)構(gòu)注縫膠進(jìn)行化學(xué)灌漿。由于溢流面面層凹凸部分的高差已達(dá)10 cm，部分地段已經(jīng)發(fā)展為階梯狀，所以將堰面混凝土鑿除30 cm，并清理發(fā)生銹蝕的鋼筋以及質(zhì)量較差的混凝土，以便將堰面的安全隱患徹底消除。另外，為了確保新舊混凝土的有效結(jié)合，還在堰面上設(shè)置22 mm自鎖錨桿，間距1.5 m，錨固長850 m。最后，沿堰面線重新布置雙向Φ14@150鋼筋網(wǎng)一層，澆筑厚度與之相同的、摻入聚丙烯纖維以及WSF摻合劑的高性能、抗氣蝕、抗沖耐磨的C30混凝土［1］。

3 加固處理的施工工藝

3.1 堰面舊鋼筋混凝土的清理

堰面舊鋼筋混凝土的清理按照由上至下的順序采用無聲爆破結(jié)合人工風(fēng)鎬的方式進(jìn)行，施工流程為:布孔測量→鉆孔→裝藥爆破→鑿除。孔位與孔深的測量使用全站儀進(jìn)行，0.3 m2設(shè)置爆破孔一個(gè)，孔深為設(shè)計(jì)堰面下0.28 m，并用紅色油漆進(jìn)行標(biāo)明。鉆孔時(shí)使用手風(fēng)鉆機(jī)，孔徑設(shè)置為25 mm，鉆孔結(jié)束后，由專業(yè)人員裝入膨脹炸藥并淋水，12 h后，施工人員使用風(fēng)鎬清除脹裂的混凝土。

3.2 裂縫灌漿施工

①鑿槽。工作人員沿裂縫表面進(jìn)行切割，形成寬度、深度均為50 mm的V型槽。②打孔。在裂縫交叉或滲水較大的位置開設(shè)灌漿孔，于裂縫兩側(cè)開設(shè)斜孔并使其與裂縫相交，孔深、孔間距均為1 000 mm，孔徑20 mm，孔口與裂縫相距200 mm。③通過風(fēng)壓將鉆孔與槽面內(nèi)的雜物清理干凈。第三是埋管。使用IFS無機(jī)快速風(fēng)度材料埋設(shè)排氣嘴、灌漿孔，將V型槽封閉。④配制膠液。將濕固化型WEP－Ⅲ型結(jié)構(gòu)注縫膠分為A、B兩組分，使用時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)配比對A、B兩組進(jìn)行至少10 min的攪拌。膠料配置完成后，應(yīng)于2 h內(nèi)全部用完，為了避免浪費(fèi)，可采取隨配隨用的辦法。⑤灌漿。將配制完的漿液倒入灌漿泵內(nèi)以0.2～0.3 MPa的壓力注漿，若進(jìn)漿量≤5 m/min，則將壓力提升至0.4～0.6 MPa，直至不進(jìn)漿后穩(wěn)壓5 min。⑥密封灌漿口并對施工現(xiàn)場進(jìn)行清理。

3.3 自鎖錨桿施工

①鉆孔。按照施工設(shè)計(jì)使用風(fēng)鉆鉆設(shè)植筋孔，孔徑28 mm，孔深850 mm，相鄰兩孔間距為1.5 m，在鉆孔時(shí)，應(yīng)注意對孔深進(jìn)行有效控制。②擴(kuò)孔。待孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，使用擴(kuò)孔鉆頭對孔底進(jìn)行擴(kuò)孔處理，使孔底50 mm范圍內(nèi)形成上小底大的最大直徑為40 mm的圓臺孔。③清孔。擴(kuò)孔結(jié)束后需要對植筋孔進(jìn)行清理，先使用毛刷除去孔壁上附著的浮渣，再向孔內(nèi)吹入壓縮空氣以排除顆粒較大的雜物，最后用水對孔進(jìn)行沖洗。需要注意的是，在灌漿開始前，孔壁與孔底應(yīng)保持濕潤狀態(tài)，但不得存在明水。④加工錨桿。本次工程所使用的錨桿直徑為22 mm，使用前，需要對錨桿進(jìn)行除油污和除銹處理，使其露出本色。隨后，于錨桿的底端按長度為50 mm進(jìn)行十字形鋸開，并放入上尖下大的棱錐形鐵一枚。⑤配置ICG－I錨固料。漿液按照水料比0.24配備，可采用人工或機(jī)械的方式完成，但每次所得漿液應(yīng)在0.5 h內(nèi)使用完畢。⑥注漿植筋。采用壓力灌漿法或自重法將漿液灌入孔中，灌入量應(yīng)以孔深的2/3為準(zhǔn)。隨后，進(jìn)行錨桿的安裝，錨桿需直至孔底，此時(shí)孔口應(yīng)溢出少量膠液。植入錨桿時(shí)，應(yīng)對其進(jìn)行輕微的轉(zhuǎn)動(dòng)，以便讓鋼筋界面、混凝土壁與膠液間進(jìn)行良好的黏結(jié)。隨后，使用鐵錘錘擊桿頂，從而使錨桿底部張開完成自鎖。最后，于漿液終凝6 h后使用濕布條或濕面紗對孔口進(jìn)行覆蓋，避免表面因失水而發(fā)生干裂現(xiàn)象。灌漿操作結(jié)束后1 d內(nèi)，不得使錨桿受到任何形式的擾動(dòng)。

3.4 混凝土的拌制

先使用風(fēng)槍、壓力水等對基面混凝土上附著的雜物清理干凈。鋼筋的制作與安裝應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，在完成錨桿、鋼筋網(wǎng)間的焊接后，使用滑動(dòng)模板自上而下進(jìn)行澆筑。在進(jìn)行混凝土的攤鋪前，基面應(yīng)飽水24 h，以基面潮濕但無明水為宜。

本次工程使用42.5普通硅酸鹽水泥，按照水泥∶WSF摻合劑∶石子∶砂∶聚丙烯纖維 =338∶35∶705∶1330∶1∶165的配合比使用強(qiáng)制式混凝土攪拌機(jī)拌制。

首先加入石子與砂，再加入WSF摻合劑，拌制一段時(shí)間后，加入聚丙烯纖維與水泥干拌一段時(shí)間，最后加入水，拌和時(shí)間為3～4 min。從拌合開始直至振實(shí)，時(shí)間應(yīng)控制在45 min以內(nèi)。需要注意的是，應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求使混凝土表面光滑，嚴(yán)禁出現(xiàn)凹凸不平的問題。

3.5 加固處理的施工要求

本次工程由于采用了WEP材料和自鎖錨桿技術(shù)，所以專業(yè)性較強(qiáng)，對于施工單位設(shè)備的配備、施工隊(duì)伍的整體技術(shù)水平、相關(guān)工程的施工經(jīng)驗(yàn)、人力資源配置等都提出了較高的要求。所以在工程施工過程中，除了要嚴(yán)格貫徹設(shè)計(jì)要求外，還要強(qiáng)化對施工質(zhì)量的監(jiān)督工作，并把握好原材料進(jìn)貨環(huán)節(jié)，為爭創(chuàng)優(yōu)質(zhì)工程奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

本次工程所涉及的水庫樞紐工程始建于20世紀(jì)70年代中期，受當(dāng)時(shí)設(shè)備水平、人力水平、物力條件以及技術(shù)能力的限制，建設(shè)之初主要采取人力為主、簡單機(jī)械為輔的施工方式，工程質(zhì)量無法完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求。至今，該水庫樞紐工程已經(jīng)持續(xù)運(yùn)行近30 a的時(shí)間，早期的質(zhì)量隱患已經(jīng)發(fā)展到威脅工程使用功能正常發(fā)揮以及安全生產(chǎn)順利進(jìn)行的程度。為此，本次工程對溢流面出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行灌漿處理，對于嚴(yán)重?fù)p壞、凹凸不平、質(zhì)量較差的堰面混凝土進(jìn)行適當(dāng)?shù)蔫彸?，在植入自鎖錨桿的基礎(chǔ)上重新進(jìn)行高強(qiáng)度混凝土的澆筑，使溢流面重新變得平順，抗沖刷能力也得到了有效提升?？⒐を?yàn)收結(jié)果表明，工程施工質(zhì)量優(yōu)異，取得了良好的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］魯曉哲.鬧德海水庫大壩溢流面表面缺陷處理方案［J］.科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013(17):182－182.

TV698.2

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1007－7596(2014)07－0169－02

2013－12－26

張小兵(1968－)，男，江西鄱陽人，工程師，研究方向?yàn)樗姽こ淘O(shè)計(jì)、施工、管理。