朱志方

【摘 要】圍堰排水修補(bǔ)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(yùn)用中，圍堰、基礎(chǔ)防滲、基坑排水都會(huì)對(duì)時(shí)間及費(fèi)用造成較大的浪費(fèi)，而且由于對(duì)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(bǔ)加固，促使修補(bǔ)質(zhì)量得到提升，對(duì)施工工藝進(jìn)行簡(jiǎn)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(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的探討。

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

1.水下補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)反拱底板水下補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)要點(diǎn)：

（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(dá)到堵漏防滲的目的。

（2）反拱底板補(bǔ)強(qiáng)，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(qiáng)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(bǔ)強(qiáng)加固示意文獻(xiàn)表明，水下混凝土表面強(qiáng)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(dāng)提高混凝土的設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)，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(qiáng)度。

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

2.現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

2.1試驗(yàn)概況

（1）試驗(yàn)?zāi)M條件為了驗(yàn)證水下施工的可行性、各種修補(bǔ)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(bǔ)技術(shù)在工程實(shí)際中應(yīng)用成功，特在黃沙港閘進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)模擬施工試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)盡量仿真。若直接在有裂縫的閘孔上進(jìn)行，萬一試驗(yàn)不成功，善后處理將比較麻煩，同時(shí)檢查測(cè)試也不方便，故決定采用澆筑試塊的辦法進(jìn)行試驗(yàn)。試塊垂直水流方向的尺寸按反拱底板原施工時(shí)兩假鉸之間的尺寸完全仿真，順?biāo)鞣较虻某叽缈紤]試塊的重量及施工作業(yè)面，設(shè)計(jì)為長(zhǎng)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(jì)要求20cm厚度澆筑。試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)置于閘上游側(cè)，試驗(yàn)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(yàn)方法和步驟嚴(yán)格按照水下修補(bǔ)技術(shù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)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(jìn)行。

（2）試驗(yàn)內(nèi)容：

①驗(yàn)證水下補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)各道施工工序的可實(shí)施性以及施工質(zhì)量的可控制性。

②檢測(cè)水下澆筑薄層不分散混凝土各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)。

③檢測(cè)新老混凝土的結(jié)合強(qiáng)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(bǔ)工程質(zhì)量。

④驗(yàn)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(yàn)設(shè)備本次試驗(yàn)是一次模擬施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，動(dòng)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(dòng)葫蘆、0.9m3潛水空壓機(jī)、潛水裝備、風(fēng)鉆、風(fēng)鎬、電焊機(jī)、風(fēng)割工具、50m3/h混凝土輸送泵、混凝土攪拌機(jī)、手搖式壓漿泵、水下攝像監(jiān)控設(shè)備等。

2.2試驗(yàn)檢測(cè)成果

（1）外觀檢查及抗壓強(qiáng)度模擬試塊與現(xiàn)場(chǎng)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(shí)，說明水下不分散混凝土有較好的流動(dòng)性和自密實(shí)性。為了多方位測(cè)定水下不分散混凝土的強(qiáng)度，將模擬試塊吊出水面風(fēng)干后進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)回彈試驗(yàn)檢測(cè)其抗壓強(qiáng)度，測(cè)區(qū)10個(gè)，抗壓強(qiáng)度平均值25.2MPa（齡期48d），滿足設(shè)計(jì)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(dān)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(huì)受諸多因素的影響，且一般情況下都會(huì)被削弱。為此，著重測(cè)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(qiáng)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(bǔ)強(qiáng)的雙重性能，兩者可視工程需要以任意比例互溶。為了檢驗(yàn)其堵漏和補(bǔ)強(qiáng)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(qiáng)度為0.22MPa.根據(jù)測(cè)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(gè)連接一個(gè)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(zhǎng)為一個(gè)灌漿單元，布置灌漿孔和出漿孔各2個(gè)，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(shí)。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(shí)將其扎緊封堵，保持壓力3min，第一次灌漿完成。間隔1～2d后進(jìn)行第二次灌漿。

3.2反拱底板補(bǔ)強(qiáng)

（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(zhǎng)40cm的鋼筋（錨筋外露20cm）和ф20長(zhǎng)45cm的螺栓（螺栓外露25cm），螺紋長(zhǎng)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(hù)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(jì)要求（20cm）。在模板的適當(dāng)位置預(yù)留混凝土進(jìn)料口和溢出口。進(jìn)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(yè)蓋板，并可封牢。

（6）澆筑混凝土。在岸上按事先通過試驗(yàn)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(qiáng)度損失，提高一個(gè)等級(jí)配置），用混凝土泵直接送到澆筑倉(cāng)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(gè)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(jìn)行拆膜，拆膜后對(duì)混凝土進(jìn)行檢查，將露出混凝土表面的螺栓進(jìn)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(jìn)一步完善，對(duì)病害混凝土水下補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)提供了較為重要的前提條件，通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的額實(shí)際情況的分析，促使水下補(bǔ)強(qiáng)加固新技術(shù)得到有效的發(fā)展。 [科]