建筑物水下補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)研究(二)

　　2.2.4 PBM混凝土嵌槽的結(jié)合性能 PBM系互穿網(wǎng)絡(luò)高分子材料，擁有不同高分子的互補(bǔ)和協(xié)同效應(yīng)，體現(xiàn)出高分子合金性能。由它制備的砂漿或混凝土具有優(yōu)越的性能。用PBM混凝土嵌槽修補(bǔ)裂縫，是為了達(dá)到恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性、防水性及耐久性的目的，并為裂縫灌漿做好準(zhǔn)備。PBM嵌槽的力學(xué)性能試驗成果見表3，其破壞位置皆在PBM混凝土與老混凝土的結(jié)合面上，說明結(jié)合面仍是強(qiáng)度薄弱環(huán)節(jié)。結(jié)合強(qiáng)度系數(shù)K(表示PBM混凝土結(jié)合面的剪切強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度與整體老混凝土的剪切強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度比值)值為 0.4～0.55，可見其總體粘結(jié)性能約為老混凝土的50%，對于裂縫修補(bǔ)而言，整體性能的恢復(fù)有了一定的改善。因此，PBM不失為一種水下修補(bǔ)可選用的優(yōu)良材料。

　　2.2.5 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)測試，堵漏效果良好。

　　3 工程應(yīng)用

　　3.1 工程概況黃沙港閘是淮河入海尾閭江蘇省里下河地區(qū)四大港排澇擋潮的控制工程之一，1972年6月竣工，設(shè)計日均流量200m3/s，左岸第一孔為通航孔凈寬8m，其余15個排水孔，每孔凈寬5m，排水孔中墩為混凝土與砌石混合結(jié)構(gòu)，厚0.9m，閘底板采用素混凝土反拱底板型式，底板厚0.5m，底板與閘墩連成整體不分縫，成為16跨連拱結(jié)構(gòu)。運(yùn)行至今已有多孔反拱底板出現(xiàn)裂縫，裂縫分布在底板拱頂順?biāo)鞣较颍p寬1～2mm，嚴(yán)重的7號孔反拱底板兩處向上冒水。經(jīng)過沉陷觀測資料的分析計算，認(rèn)為反拱底板的裂縫是由于拱腳不均勻沉陷引起的，沉陷已基本趨于穩(wěn)定。經(jīng)多方案比較及模擬施工現(xiàn)場試驗，決定采用水下修補(bǔ)方案。

　　3.2 施工工藝

　　3.2.1 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(jìn)行第二次灌漿。

　　3.2.2 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φ42mm.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φ20長 40cm的鋼筋(錨筋外露20cm)和φ20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φ12@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(qiáng)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(jìn)行拆膜，拆膜后對混凝土進(jìn)行檢查，將露出混凝土表面的螺栓進(jìn)行割除。

　　黃沙港閘7號、8號兩孔反拱底板修補(bǔ)加固完工后，經(jīng)檢測各項指標(biāo)滿足設(shè)計要求。

　　4 結(jié) 論

　　本文研究提出的混凝土建筑物水下補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)，通過現(xiàn)場模擬施工試驗和工程的實際應(yīng)用，驗證了這一新技術(shù)是可行、實用的、經(jīng)濟(jì)的。所采用的水下不分散混凝土、PBM聚合物混凝土、LW+HW漿液等作為水下加固修補(bǔ)的原材料是有效的，與之相應(yīng)的施工方案和施工工藝是科學(xué)的，水下修補(bǔ)加固技術(shù)施工質(zhì)量是可以控制的。檢測得到的成果足以表明經(jīng)加固修補(bǔ)后的混凝土結(jié)構(gòu)各項力學(xué)性能指標(biāo)皆滿足預(yù)期的工程要求。水下修補(bǔ)加固技術(shù)已成功地應(yīng)用于黃沙港閘反拱底板的裂縫修補(bǔ)，該項技術(shù)適用于所有水工、海岸工程等結(jié)構(gòu)的混凝土水下補(bǔ)強(qiáng)加固或興建，尤其在無法或難于修筑圍堰的情況下，運(yùn)用該項技術(shù)更是切實可行。由于不須棄水施工，大大節(jié)約工期，減少投資?；炷了卵a(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)，是混凝土水下病害整治的一條新途徑，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，推廣應(yīng)用前景廣闊。

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