王增國

（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

霍村渡槽位于后灣灌區(qū)北干渠段，承擔(dān)著向夏店水庫、下峪水庫及襄礦集團(tuán)等企業(yè)的供水任務(wù)，始建于1964年。設(shè)計(jì)流量3 m3/s，加大流量3.5 m3/s，渡槽全長168 m，建筑物最大臨空高度15 m，為14 跨12 m鋼筋混凝土灌注樁連續(xù)梁渡槽結(jié)構(gòu)，槽箱兩側(cè)為12 cm厚鋼筋混凝土直立預(yù)制邊墻，中部為單塊1.5 m 長、1 m 寬、8 cm 厚預(yù)制鋼筋混凝土底板搭接的方式形成封閉輸水槽體，槽身內(nèi)部邊墻凈高1.6 m，凈寬1.5 m，槽身兩邊墻之間頂部每隔2 m 預(yù)埋1 道-50X5 扁鋼焊接進(jìn)行聯(lián)接。初建時槽身之間伸縮縫寬2 cm，伸縮縫通體臨水側(cè)采用瀝青砂漿和背水側(cè)瀝青木板填充，中部采用氯丁橡膠止水帶止水，并充填膠泥麻絲和聚氨酯，在混凝土槽壁開凹槽通過螺栓壓緊鋼條，使鋼條緊壓橡膠止水帶與混凝土緊密結(jié)合；底部預(yù)制混凝土板之間縫隙采用灰漿填縫。水庫平均每隔15 天放水一次，每次放水時間8～10 天左右。

經(jīng)過多年運(yùn)行，渡槽槽身及伸縮縫開始出現(xiàn)不同程度的滲漏，對下部造成的損害與威脅越來越大。管理單位也采取了多次臨時維修措施，目前在槽體底部混凝土預(yù)制板上鋪設(shè)2cm 厚C15 素混凝土墊層，墊層上部及邊墻均粘結(jié)覆蓋一層丙綸布的通體防滲形式。經(jīng)過2年多的過水運(yùn)行，槽體內(nèi)由于大部分丙綸布撕裂和素混凝土覆蓋層凍融破壞的相互作用，丙綸布在槽內(nèi)多處折揉成團(tuán)狀形成阻水體，也間接地使水體內(nèi)雜質(zhì)在槽體內(nèi)堆積，嚴(yán)重影響了渡槽的過水能力。經(jīng)過現(xiàn)場多次實(shí)地測量，霍村渡槽共有21 處伸縮縫滲漏，3 處槽壁漏水，其中15 處為噴射狀滲漏，6 處為滴水滲漏，3 處為緩慢滲漏。

由于渡槽伸縮縫內(nèi)止水材料基本喪失功能，導(dǎo)致伸縮縫漏水問題非常嚴(yán)重，輸水時要安排專人看守，過水時渡槽底部交通道路由于漏水高處墜落沖刷導(dǎo)致基本全部中斷。整個渡槽段最大漏水量0.03～0.04 m3/s，每年總計(jì)漏水量15 萬m3左右，既造成了周邊道路交通阻塞和路面損壞，嚴(yán)重影響了周邊群眾的生產(chǎn)生活；又造成水資源的浪費(fèi)。

2 滲漏原因分析

從漏水現(xiàn)場檢查和拆除的渡槽伸縮縫止水材料來看，漏水的主要原因是止水橡膠通體破裂，破裂程度最長70 cm，最短的有2 cm，瀝青木板和聚氨酯剩余不到50%；槽底部搭接混凝土預(yù)制板之間的止水材料基本全部碳化掉塊，丙綸布破壞后揉成團(tuán)狀反而造成了水中的雜物堆積，更損害了素混凝土鋪蓋和槽壁混凝土。綜合分析，造成渡槽伸縮縫漏水的原因主要有以下幾點(diǎn):

1）由于外部瀝青木板的風(fēng)化掉落，渡槽伸縮縫內(nèi)的止水橡膠和聚氨酯外露于空氣中，風(fēng)化和凍融破壞加快了橡皮老化速度，縮短了橡皮使用壽命，造成短周期內(nèi)止水橡皮皴裂嚴(yán)重，致使漏水現(xiàn)象愈加嚴(yán)重。同時內(nèi)部聚氨酯等填充物使用年限太久，受氣候和水溫變化的影響，導(dǎo)致充填物老化掉落，難以有效起到止水效果。

2）受槽體內(nèi)水流的長期沖刷及停水期間人畜的非正常破壞，丙綸布及粘結(jié)材料多處逐漸破壞解體，保護(hù)作用消失；同時熱脹冷縮效應(yīng)導(dǎo)致原混凝土預(yù)制底板上的素混凝土鋪蓋多處蠕變，多處被水沖走，槽壁混凝土多處碳化、水蝕掉塊、蜂窩麻面和空穴嚴(yán)重，個別地方鋼筋外露。

3）由于渡槽排架的不均勻沉陷導(dǎo)致槽身側(cè)墻與底板之間的伸縮縫基本全部錯位變形，疊加溫度應(yīng)力作用，使縫內(nèi)的橡膠帶與邊壁之間縫隙加大，縫寬達(dá)3～4cm，造成橡膠止水帶拉斷，縫內(nèi)填塞材料脫落，形成大小不一的漏水通道且愈加擴(kuò)大化，水資源浪費(fèi)極大。

3 渡槽伸縮縫修補(bǔ)加固方案

根據(jù)最低保證安全不漏水5 個年度的要求，對渡槽槽壁及伸縮縫修補(bǔ)加固。渡槽的輸水能力按3.5 m3/s考慮，在不擴(kuò)大渡槽斷面的情況下采取減小槽身糙率方式，提高其過流能力。針對渡槽槽身內(nèi)壁普遍存在的混凝土剝蝕或局部凍蝕破壞現(xiàn)象，在對槽身混凝土進(jìn)行表面防糙防護(hù)之前，需對槽身進(jìn)行清理表面后修補(bǔ)，處理內(nèi)容包括裂縫處理、鋼筋銹蝕除銹、局部剝蝕部位的回填修復(fù)等。

參考已實(shí)施完成的禹門口灌區(qū)等大型渡槽渡槽病害處理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合目前的新材料、新工藝，霍村渡槽主要采用臨水側(cè)用聚合物纖維水泥砂漿修補(bǔ)裂縫的辦法，恢復(fù)渡槽工程安全使用年限在5年以上。聚合物纖維水泥砂漿是通過向水泥砂漿摻加聚合物乳膠改性及纖維材料而制成的一類有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料，伴隨著水泥水化形成水化產(chǎn)物剛性空間結(jié)構(gòu)的同時，由于水化和水分散失使得膠乳脫水，膠粒凝聚堆積并借助毛細(xì)管力成膜，填充結(jié)晶相之間的空隙，形成聚合物相空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。聚合物相的引入提高了水泥石的粘結(jié)性、密實(shí)性，又降低了水泥石的脆性。其28 天齡期抗壓強(qiáng)度≥30 MPa，抗折強(qiáng)度≥6 MPa，與老混凝土的粘接強(qiáng)度≥2 MPa，抗凍等級F150，與普通水泥砂漿相比，聚合物水泥砂漿的彈模低、抗拉強(qiáng)度高、極限拉伸率高、與老混凝土的粘接強(qiáng)度高，因此聚合物水泥砂漿適用于水工混凝土結(jié)構(gòu)的薄層表面修補(bǔ)。

聚合物水泥砂漿的材料配比（重量比）采用以下值，淀粉醚乳液：425#水泥∶石英砂∶水∶聚氧化乙烯∶聚丙烯纖維=7∶30∶45∶9∶8∶6，施工環(huán)境溫度應(yīng)在5℃以上；抹聚合物水泥砂漿前應(yīng)先涂刷一層聚合物水泥凈漿，且涂刷均勻后立刻攤鋪聚合物水泥砂漿，攤鋪后應(yīng)立即壓抹，并一次抹平，不得反復(fù)壓抹；一次施工面積不宜過大，應(yīng)分條分塊錯開施工。各條塊施工錯開時間不小于24 h。分層施工時，留縫位置上下層應(yīng)錯開。厚度大于20 mm 時應(yīng)分層施工。分層施工時，應(yīng)在下層干燥不粘手時再進(jìn)行上一層施工。上層施工前應(yīng)在下層表面涂一層凈漿。待抹面干至不粘手時即可進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，噴霧或用濕麻袋進(jìn)行養(yǎng)護(hù)7 天，再自然養(yǎng)護(hù)21 天后方可使用。在陽光直射或風(fēng)口部位，應(yīng)注意遮陽、保溫。

在聚合物水泥砂漿修復(fù)前，要在處理好的基層表面涂刷界面劑，界面劑可選聚合物水泥凈漿或水溶性環(huán)氧類粘結(jié)劑等。涂刷界面劑應(yīng)薄而均勻，界面劑涂刷對基面的要求及涂刷后至修補(bǔ)材料覆蓋的時間間隔不小于24 h，界面劑的配比采用以下值，界面劑∶水泥∶沙子=1∶0.2∶0.3。

由于受槽體內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸和上部焊接聯(lián)接扁鋼的限制，只能全程采用人工清理、收集和搬運(yùn)或者吊運(yùn)的辦法進(jìn)行渡槽伸縮縫維修施工。首先人工拆除渡槽底板及兩邊墻立面殘留的廢舊丙綸布，并切除渡槽伸縮縫內(nèi)原有的橡膠止水帶、聚氨酯，采用手持電動小砂輪打磨槽壁邊緣的鋼制壓條和緊固螺栓等。同時對渡槽內(nèi)堆積的殘留物進(jìn)行收集、人工清運(yùn)出渡槽后運(yùn)至垃圾場掩埋。

3.1 槽底混凝土表面裂縫處理

對渡槽底部凍融破壞的素混凝土層采用人工鋼釬鑿開裂縫的辦法進(jìn)行鑿除，并用手持電動小砂輪對基面進(jìn)行打磨處理，然后進(jìn)行基面清理、吹掃、用水沖洗，干燥后涂刷界面劑，使鑿除凍融破壞混凝土后的底板平整度允許偏差不大于2 mm，深度不小于2 cm。同時在鑿除素混凝土破碎體后準(zhǔn)備重新恢復(fù)防滲體的底板部位鋪設(shè)1#鋼絲網(wǎng)，鋼絲網(wǎng)鋪設(shè)完畢后采用纖維砂漿作為渡槽底板覆蓋層進(jìn)行恢復(fù)，人工抹平聚合物纖維水泥砂漿后的平整度允許偏差小于2 mm。

3.2 槽壁混凝土表面裂縫處理

由于槽壁混凝土表面裂縫破壞層深淺不一，個別部位混凝土脫落掉塊露出鋼筋，將有孔洞、蜂窩、裂縫附近的混凝土用鋼釬人工鑿毛，用鋼絲刷將松動礫石和石粉洗刷干凈，穿戴防塵服利用手持電動小砂輪打磨比較容易磨掉槽壁凍融破壞的混凝土層，打磨處理裂縫表面到平整度小于2 mm 后停止，然后除去表面的油污、附著物和灰塵等，進(jìn)行基面清理、用清水沖洗，干燥后涂刷界面劑，使處理完成后的基面滿足聚合物水泥砂漿對基面的要求。有孔洞部位鑿開后焊接補(bǔ)強(qiáng)鋼筋，隨后采用聚合物水泥砂漿填充。

對原有的渡槽伸縮縫兩側(cè)止水橡膠帶鋼條壓板和緊固螺栓，盡可能采用人工鑿除和電動小砂輪進(jìn)行切割；不容易進(jìn)行切割或切割過程困難的，要采用除銹劑或者砂紙、砂輪打磨光滑，必要時可以采用乙炔氣加燒處理附著雜物的辦法。

3.3 渡槽伸縮縫止水結(jié)構(gòu)的修復(fù)處理

渡槽伸縮縫止水結(jié)構(gòu)處由于下部支撐排架的變形影響，伸縮縫基本都達(dá)到了3 cm 左右的整體通縫，除采用壓緊鋼條和緊固螺栓在兩側(cè)邊緣壓緊橡膠止水帶以外，縫內(nèi)除氯丁橡膠止水帶外，還填充有膠泥麻絲和聚氨酯，以前改造時縫內(nèi)臨水側(cè)采用瀝青砂漿填平，背水側(cè)采用2 cm 厚水泥砂漿抹平。在結(jié)構(gòu)扭曲變形時，背水側(cè)的水泥砂漿是剛性材料，易被擠碎破壞，迎水側(cè)伸縮縫表層瀝青砂漿由于熱脹冷縮和伸縮縫位移過大均出現(xiàn)了大面積的破裂。背水側(cè)水泥砂漿破壞和內(nèi)部膠泥麻絲脫落致使聚氨酯老化掉落，縫內(nèi)橡膠止水帶亦達(dá)到使用年限而多處斷裂，導(dǎo)致渡槽伸縮縫處多處形成內(nèi)外貫通小通道從而在渡槽過水時不間斷漏水。本次對渡槽的全部伸縮縫進(jìn)行處理，以保證處理后的渡槽伸縮縫全部達(dá)到止水效果，伸縮縫止水修復(fù)方案見圖1。

圖1 渡槽伸縮縫止水改造大樣圖

具體施工工藝如下:

1）將伸縮縫處槽內(nèi)的膠泥麻絲、聚氨酯及氯丁橡膠清理干凈，施工前采用手持電動角向磨光機(jī)將止水槽擴(kuò)為矩形槽。同時采用電動砂輪將渡槽伸縮縫內(nèi)兩側(cè)混凝土面打磨光滑，打磨時注意采用水冷和廢水回收措施。再用干毛刷或用手持吹風(fēng)機(jī)吹除碎屑、粉塵和灰塵，用燃?xì)鈬姛艉娓?，再用干毛刷或高壓風(fēng)吹凈灰末，保證表面干燥、平整，以防止粘結(jié)不良，隨后涂刷界面劑。

2）在渡槽伸縮縫外側(cè)槽壁和底板整體架設(shè)1 道自固支撐模板并與周邊緊固完全，然后沿著模板在縫內(nèi)填塞雙組份聚硫密封膏和瀝青麻絲，聚硫密封膏厚度3 cm，瀝青麻絲必須填堵塞密實(shí)。

3）在伸縮縫內(nèi)側(cè)預(yù)留槽內(nèi)底部采用環(huán)氧樹脂粘帖U 型橡膠止水帶，在止水帶外側(cè)用聚合物纖維水泥砂漿坐漿掛1#鋼絲網(wǎng)，再在預(yù)留槽內(nèi)填充聚合物纖維水泥砂漿至表層齊平，填充時每層不宜太厚，厚度不小于2 cm。砂漿中部預(yù)留3 cm 寬用以填充雙組份聚硫密封膏。7 天后用鋼絲刷刷毛，隨后在伸縮縫外部涂抹一層手刮聚脲，平均厚度不小于4 mm，寬度不小于1 m。

4）1#鋼絲網(wǎng)寬度為170 mm、纖維砂漿平均厚度應(yīng)大于4 cm（中間厚、兩側(cè)?。钚『穸炔恍∮? cm，伸縮縫處聚合物纖維水泥砂漿寬度不小于500 mm。

4 施工后管護(hù)措施

為延長修復(fù)后的渡槽槽壁及伸縮縫止水材料的使用壽命，保障渡槽安全運(yùn)行，渡槽日常管理中要從以下幾個方面重點(diǎn)防護(hù):

1）加強(qiáng)對渡槽日常的巡檢管護(hù)力度，避免人為破壞渡槽伸縮縫現(xiàn)象的發(fā)生，保證渡槽伸縮縫不遭受無謂的物理損壞。主要在日常供水停水期間將渡槽內(nèi)沉積的雜草、雜物清理干凈，尤其是在秋、冬季務(wù)必將槽體內(nèi)及其兩端外100 m 內(nèi)的雜草和可燃物徹底清理，避免閑雜人員將雜草和可燃物點(diǎn)燃引發(fā)火患，造成伸縮縫止水材料燒毀或部分缺失損壞。同時做好日常停水期間的巡護(hù)、檢查工作。

2）在冬季每次放水間歇期，必須將渡槽內(nèi)的積水清理干凈，避免因積水結(jié)冰，造成渡槽伸縮縫內(nèi)積水成冰膨脹而損壞止水橡皮，縮短其使用壽命。

3）對發(fā)現(xiàn)再次漏水的伸縮縫，應(yīng)盡早進(jìn)行處理，避免累計(jì)造成一次性處理費(fèi)用太高，同時避免以外事情發(fā)生。

4）在日常檢查養(yǎng)護(hù)過程中，發(fā)現(xiàn)止水橡膠表面聚合物水泥砂漿有脫落的現(xiàn)象，應(yīng)及時進(jìn)行修補(bǔ)，避免造成止水橡膠長時間受太陽光和紫外線照射造成皴裂和老化，縮短其使用年限。

5 結(jié)語

霍村渡槽經(jīng)過全面的修復(fù)改造后，通過2012—2018年間65 次共計(jì)652 天放水過程漏水情況觀察，上述修復(fù)辦法出色杜絕了渡槽伸縮縫滲漏問題。對提高后灣水庫水資源利用率意義重大，同時消除了因渡槽伸縮縫漏水給當(dāng)?shù)卮迕裆a(chǎn)生活帶來的不利影響，減輕了渡槽的安全隱患。因此，霍村渡槽槽壁及伸縮縫漏水處理技術(shù)方案選用材料合理，施工質(zhì)量優(yōu)良，克服了因排架變形、水流沖刷和溫度變化造成的渡槽槽壁及伸縮縫滲漏隱患，達(dá)到了防治滲漏的目的，效果令人滿意。