2023年12月22日发(作者：iphone尺寸对比)

第８卷第５期　２０１　０年ｌ　０月　水利与建筑工程学报　Ｖ０１．８　Ｎｏ．５　ｏｆ　Ｗａｔｅｒ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　Ｏｃｔ．．２０　１　０　黑河引水工程沣峪渡槽混凝土结构病害治理　许晓会，刘斌　（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安７１０００１）　摘要：通过沣峪渡槽病害原因分析，采用新技术、新材料、新工艺加固处理，提高混凝土结构整体强　度，防止混凝土结构力学性能继续劣化，延长渡槽使用寿命，保证输水安全。加固技术先进、安全可靠、　经济合理、施工简便、外观效果好，值得在类似水利工程加固中借鉴。　关键词：渡槽；加固；裂缝；碳化；阻锈；修补；补强　中图分类号：ＴＶ６７２．３　文献标识码：Ａ　文章编号：ｌ６７２—１１４４（２０１０）ｏ５—０ｏ６３—ｏ３　Ｄｉｓａｓｔｅｒ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｆｏｒ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ　ｏｆ　Ｆｅｎｇｙｕ　Ａｑｕｅｄｕｃｔ　ｉｎ　Ｈｅｉｈｅ　Ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　ＸＵ　Ｘｉａｏ－ｈｕｉ．ＬＩＵ　Ｂｉｎ　（Ｓｂａａｎｘｉ　Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆＷａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ，Ｘｉ’ａｎ，Ｓｈａａｎｘｉ　７１０００１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈｅｒｅ，ｂｙ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄａｎｇｅｒｏｕｓ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ｉ￣ａｓｏｏｓ　ｏｆ　Ｆｅｎｇｙｕ　ａｑｕｅｄｕｃｔ，ｔｈｅ　ｎｅｗ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｎｅｗ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　ｎｅｗ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓ　ａｒｅ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｆｏｒ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｅｔｈｌｌ￣ｑｈｑＣｅ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｐｒｅｖｅｎｔ　ｔｈｅ　ｅｏｎｔｉｎ—　ｕｅｄ　ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ　ｓｔｕｒｃｔｕｒｅｓ，ａｎｄ　ｅｘｔｅｎｄ　ｔｈｅ　ｌｉｆｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｑｕｅｄｕｃｔ，ＳＯ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓａｆｅｔｙ　ｉｎ　ｗａｔｅｒ　ｃｏｎｖｅｙａｎｃｅ　ｗｏｕｌｄ　ｂｅ　ｅｎｓｕｒｅｄ．１１１ｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｉｓ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ａｄｖａｎｃｅｄ，ｓａｆｅ，ｅｃｏｎｏｍｉｃ，ｓｉｍｐｌｅ　ｔｏ　ｃｏｎ－　ｓｔｍｃｔ　ａｎｄ　ｏｆ　ｇｏｏｄ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｎ　ａｐｐｅａｒａｎｃｅ，ＳＯ　ｉｔ　ｉｓ　ｗｏｉｔｈｗｈｉｌｅ　ｕｓｉｎｇ　ｆｏｒ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｉｎ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｓ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｑｕｅｄｕｃｔ；ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ；ｃｒａｃｋ；ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ；ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　ｓｔｏｐｐｉｎｇ；ｒｅｐａｉｒｉｎｇ；ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ　ｌ工程概况及存在问题　１．３检测结果　２０１０年元月到２０１０年２月对渡槽进行了检测，其结果如　１．１工程概况　下：　沣峪渡槽是西安市黑河引水工程长安段输水暗渠跨越　（１）混凝土裂缝。排架、承台等部位出现裂缝，裂缝最　沣河的一座输水建筑物，渡槽长度６７．４８　ｍ，设计流量１４　大长度１６２　ｃｍ，最大宽度０．６０　ｍｍ，最大深度３４．７　ｍｍ，尤其　ｍ３／ｓ，加大流量１５　ｍ］／ｓ。渡槽下部为现浇钢筋混凝土悬链线　是渡槽下游９　排架南柱混凝土疏松严重。　板拱排架结构，上部为现浇矩形钢筋混凝土槽箱结构，板拱　（２）钢筋锈蚀。各部位钢筋出现不同程度的锈蚀、混凝　主跨４０　ｍ，拱圈采用变截面悬链线无铰板拱形式，板拱宽度　土顺筋胀裂或胀落、钢筋外露等损伤，排架尤为严重，钢筋锈　３．４ｍ，厚度０．７０ｍ～０．９５ｍ；拱圈上部采用单排架支撑结构，　蚀主要发生在箍筋沿线，钢筋锈蚀导致的钢筋最大截面损失　排架最高７．２９３　ｍ，最低２．４５５　ｍ，排架柱尺寸０．４５　ｍ×０．３５　率３５．３％，最小３．６％。　ｍ，横系梁尺寸０．３５　ｍ×０．３　ｍ，上部槽箱外轮廓尺寸高３．４５　（３）混凝土碳化。槽箱混凝土碳化深度６．０　ｍｌｎ～１０．２　ｍ，宽３．４　ｍ，槽箱净尺寸２．７（宽）ｍ×３．０（高）ｍ，端肋壁厚　ｍｍ、排架碳化深度７．５　ＩｎｌＴｌ～１５．５　ｍｍ、拱圈碳化深度９．３　ｍｍ　０．３５　ｍ，槽箱两侧壁厚０．２５　ｍ，底板厚０．２５　ｍ，顶板厚０．２　ｍ。　～１３．２　ｍｎ３，平均碳化值１０．０　ｍｍ左右。　槽箱、拱圈、排架均采用Ｃ２５现浇钢筋混凝土结构，拱座为　混凝土保护层厚度检测：排架胀裂或胀落露筋的部位的　Ｃ１５钢筋混凝土，进出口槽箱渐变段为Ｃ２０现浇钢筋混凝土，　保护层实测值界于３．２　Ｉｎｎ　１０　ｍｍ之间，未胀裂或脱落露筋　栏杆采用Ｃ２０预制钢筋混凝土…。　部位的混凝土保护层的实测值界于１１　ｍｉｌｌ～５４　ｍｍ之间。　１．２存在问题　（４）混凝土强度和弹模。槽箱、排架、拱圈Ｃ２５混凝土强　沣峪渡槽于１９９４年建成，现已运行十多年，由于所处区　度检测值界于４０．８　ＭＰａ～５２．１　ＭＰａ之间，大于设计值１５．８　域气候变化频繁，风蚀、冻融、碳化破坏速度较快，加之当时　ＭＰａ；混凝土弹性模量值界于３．０９×１ｏ＇ＭＰａ～３．７８×ｌｏ４ＭＰａ　施工精度不高，致使钢筋保护层偏薄，引起渡槽拱圈、排架、　之间，高于２８　ｄ龄期弹性模量２．８×１０４　ＭＰａｌ２　Ｊ。　槽箱等钢筋混凝土都不同程度出现裂缝、部分钢筋裸露、锈　１．４病害成因分析　蚀、混凝土胀落等现象。为了保障渡槽正常、安全供水，因　根据检测报告和现场勘查，初步分析产生病害原因主要　此，对沣峪渡槽进行加固、及时治理工程病害是十分必要的。　有以下几方面：　收稿Ｅｌ期：２０１０—０７．２８　修回日期：２０１０４３８—２０　作者简介：许晓会（１９６１一），女（汉族），陕西省临渭区人，高级工程师，主要从事水利水电工程的设计工作。　

水利与建筑工程学报　（１）保护层过薄导致病害。渡槽许多部位钢筋保护层　第８卷　砂浆恢复原结构轮廓。　（４）增加原混凝土保护层：对渡槽表面清理处理后，涂　刷界面剂，再均匀涂抹５　ｍｍ厚的修补砂浆，以增加钢筋保护　厚度不足１０　ｍｌｎ，空气中的ｃｏ２极易透过较薄的混凝土保护　层，侵蚀钢筋，造成钢筋锈蚀，产生张力，从而使混凝土保护　层开裂、脱落。开裂后的保护层失去了对钢筋的保护功能，　进一步加速、加剧钢筋锈蚀。若不及时加以防护，达到一定　程度时，会危及混凝土结构的强度和耐久性，为渡槽埋下安　层的厚度，提高和加强对混凝土内钢筋的保护。　（５）混凝土防碳化处理：对渡槽整个表面涂刷一层防碳　化涂料，从而阻止冻融破坏和碳化反应，恢复混凝土结构碱　全隐患。　（２）风蚀、雨浸、冻融导致病害。渡槽南向的病害情况　明显严重于北向，这主要是由于渡槽位于秦岭北麓沣峪口特　性环境，防止混凝土力学性能继续劣化，延长结构使用寿命。　另外，为了使加固处理后的渡槽整体美观、颜色一致、外　观协调，满足保护栏杆的要求，对栏杆表面清理并涂刷通用　殊的地理位置，特定的气象条件影响，是典型的冻融破坏现　象。冬季气温变化频繁，且风速较大，雨水频繁经风吹浸透　槽体，水存留在混凝土内部，结冰、膨胀，导致混凝土由表及　里发生浅层破坏，时日一长，混凝土便疏松、剥落，从而导致　内部钢筋锈蚀、混凝土胀裂、脱落，钢筋外露＿３　Ｊ。　（３）碳化反应导致病害。混凝土浇筑密实度较差，导致　空气中的ｃｏ：极易与混凝土中的ｃａ（０Ｈ），发生碳化反应，消　耗了氢氧根，大大降低了混凝土ｐＨ值，使混凝土由强碱性变　为弱碱性甚至中性，由于ｐＨ值的降低，混凝土对钢筋表面钝　化膜的保护功能丧失，引发钢筋锈蚀；再次，钙离子流失使混　凝土结构力学性能劣化，导致碳化后的混凝土结构空隙增　加，引起钢筋锈蚀【引。　导致病害的原因是以上３个方面因素综合、相互作用的　结果，渡槽目前的病害，严重影响渡槽寿命，危及西安市供水　安全。因此，应尽快予以保护、加固，以避免渡槽险情。　２加固方案及工艺［３］　２．１加固设计原则　沣峪渡槽加固设计的基本原则为：在满足原功能的前提　下，对混凝土构件出现的裂缝、胀裂、胀落、钢筋锈蚀、外露、　混凝土碳化等病害采用新技术、新材料、新工艺进行加固补　强，加固设计方案力求安全可靠、技术合理、经济美观、施工　期不影响渡槽正常输水。　２．２加固方案　根据检测结果和现场查勘分析：产生病害的主要原因是　混凝土保护层太薄及局部混凝土振捣不密实，导致钢筋锈　蚀、混凝土裂缝，经复核后，拟对渡槽９　排架柱进行补强加　固，其余部位进行修＊ｔ，ｌＪｎ固。针对存在的具体问题分别处理　如下：　（１）排架柱补强处理：渡槽９　排架南柱原混凝土疏松严　重、强度偏低，主筋锈蚀损失率达３５．３％。拟采用角钢补强　加固措施，即采用４根与柱同高的角钢支撑、钢板连接、修补　砂浆保护后并涂刷水泥基防水浆料方案。确保渡槽安全，延　长其使用寿命。　（２）裂缝灌浆处理：对裂缝宽度　＜０．２　ｍｍ的裂缝不处　理，对裂缝宽度占≥０．２　ｒｆｌｒｔｌ的裂缝进行灌胶，材料采用环氧　树脂混凝土裂缝灌缝胶，压力控制在０．２　ＭＰａ左右。　（３）钢筋阻锈及砂浆修补：对外露钢筋和揭掉表层胀裂　的混凝土后露出的钢筋，除锈后涂刷钢筋阻锈剂、并用修补　型水泥基防水浆料处理。　２．３加固工艺　根据渡槽存在的问题，加固设计主要针对渡槽排架柱补　强加固、裂缝灌浆、钢筋阻锈及砂浆修补、增加混凝土保护　层、混凝土防碳化处理、栏杆防护等几方面。　２．３．１排架柱补强加固处理工艺Ｌ４　Ｊ　①首先对立柱露筋除锈、阻锈处理，并用修补砂浆修复　原结构轮廓。②在柱四个角用４根与柱同高的角钢（规格　１００×１００×ｌｏ）支撑，角钢上端焊接在钢板圈（钢板厚度２ｏ　ｍｍ）并用砂浆锚杆（直径２５　ｍｌｎ螺纹钢）固定于墩帽上；角钢　下端焊接在钢板（厚度１０　ｍｍ）上，并用高粘度环氧砂浆固定　于承台上。③用连接钢板（规格３００×１００×ｌ０）与角钢焊接，　间距为４ＯＯ　ｒｔｌｌＴｌ～６ＯＯ　ｍｉｌｌ。④用高粘度环氧砂浆充填角钢与　柱之间的空隙，以便于原柱形成整体。⑤对排架柱用修补　砂浆进行整体修补加固，在角钢面修补砂浆２　ｉｎｍ厚的位置　粘贴耐碱网格布（以防由于钢结构与砂浆的温变系数的差异　造成空鼓或脱落现象的发生），外层加抹５　ｉｎ／ｎ～１０　ａｒｉｎ厚修　补砂浆，最表层涂刷水泥基防水浆料，厚度１．５　ｍｍ。　２．３．２裂缝灌浆处理工艺　施工前，首先对裂缝按渡槽槽箱、排架、板拱等不同部位　进行全面检查，记录裂缝发生的位置、宽度、长度、深度、性质　等，并编号、绘制裂缝展开图，按裂缝宽度　１＞０．２　ｎｌｍ与　＜　０．２　ｍｍ进行分类，做好标记。对于裂缝宽度　＜０．２　ｍ／ｎ的　裂缝不处理；对裂缝宽度　／＞０．２　ｉＩ＇ｆｎ的裂缝先进行裂缝及表　面混凝土表层清理，待清理干净后，确保无灰、无封闭剂或任　何其它可能影响树脂对混凝土粘接的物质后方可进行灌胶；　裂缝灌胶采用具有抗拉、粘接强度高、可灌性好的超低粘度　的环氧树脂混凝土裂缝灌缝胶。　对较宽较深裂缝处埋设灌胶嘴，埋设时，先在灌胶嘴的　底盘上抹一层厚约１　ｍｉｌｌ的环氧胶泥，将灌胶嘴的进胶孔骑　缝粘贴在预定的位置上；灌胶施工前，采用环氧树脂胶泥封　缝，使裂缝形成一个封闭性空腔，由裂缝的一端开始压胶后，　压力保持在０．２　ＭＰａ左右，待裂缝灌浆饱和后进行封闭即　可。　对于浅层裂缝，采用超低粘度的环氧树脂混凝土裂缝灌　缝胶，用注射器直接灌注在缝隙内，待其自然固化即可。浅　层的平面裂缝：直接采用注射器灌注在裂缝内；浅层的立面　裂缝：将裂缝由下向上逐段封闭，从每段的顶部灌注。　２．３．３钢筋阻锈及砂浆修补工艺　剔除混凝土构件的锈蚀钢筋、外露钢筋周边胀裂或胀　

第５期　许晓会，等：黑河引水工程沣峪渡槽混凝土结构病害治理　强了排架柱的强度，增加了安全性，延长了使用寿命。加固　后效果良好。　（２）排架柱采用角钢加固后，既弥补了钢筋锈蚀后的损　落、松动的混凝土，并清除灰尘、杂物，进行清理性打磨，彻底　清除、凿除表面松散无强度的混凝土，露出坚固的混凝土新　鲜基底，待清洗后将暴露的钢筋表面锈迹打磨干净，然后涂　刷水泥基钢筋阻锈剂２遍；对支柱与渡槽接触部位的钢板及　锈蚀部分进行清理、打磨，将钢板表面清理干净后，直接涂刷　失，也按新规范补强了混凝土构件的强度，同时又阻止了钢　筋混凝土保护层的碳化。　（３）加固后的渡槽确保了西安市城市供水，创造了显著　的经济效益和社会效益，并具有安全、美观、焕然一新的效　果，也成为加固工程中的一个亮点。　水泥基钢筋阻锈剂进行保护。待上述工艺完成后，涂刷界面　剂于清洁、干燥、坚固的混凝土新鲜混凝土基底基面上，用刷　子或者滚筒蘸取混合液涂刷，待第１遍涂层表干之后，用原　液涂刷第２遍，然后在涂刷界面剂的界面上，对于残缺部分　混凝土采用水泥基聚合物砂浆进行修补，恢复原混凝土构件　的轮廓，将渡槽各部位结构尺寸恢复至原貌。　水泥基钢筋阻锈剂要求能有效地抑制混凝土内钢筋锈　蚀现象的产生。要求①与钢筋和混凝土的粘结性能优异，　并能提高混凝土保护层与钢筋的握裹力，同时具有良好的防　锈和抗冻融能力；②良好的锈蚀抑制性能，在无法暴露全部　锈蚀钢筋时，只需将暴露部分的钢筋完全涂刷，要能满足防　锈、阻锈要求；③本身具有迁移型阻锈能力，能够通过迁移　功能保护未涂刷部分不再生锈；④对钢筋表面的浮锈打掉　即可满足阻锈功能；⑤要求无毒无害、生态环保，易于施工。　２．３．４增加混凝土保护层　在加厚处理前，先清理原混凝土表面，然后涂刷界面剂２　遍。第１遍，将界面剂和清水按照１：１的比例稀释，按８　ｎ１２／Ｌ　～ｌ０　ｍ２／Ｌ的量，用刷子或滚筒蘸取混合液涂刷；待第１遍涂　层表干后，用本产品原液，按８　ｍ２几～ｌＯ　ｍ２／Ｌ涂刷第２遍。　再等界面剂表干后，按照５　ＨＩＩＩ１厚的水泥基聚合物修补　砂浆均匀涂抹，以增加钢筋保护层的厚度，提高和加强对混　凝土内钢筋的保护。　２．３．５混凝土防碳化处理　在裂缝处理、钢筋阻锈及砂浆修补、增加混凝土保护层　完成后，为了降低混凝土的碳化速度，减少冻融影响，需对渡　槽整体（包括槽箱、排架、拱圈）表面进行全面的防碳化处理。　即对整体结构表面涂刷水泥基防水浆料，使整个渡槽混凝土　结构表面形成附着力极强的密实、坚硬涂层，有效防止水分　侵入混凝土，从而阻止冻融破坏和碳化反应，恢复混凝土结　构碱性环境，防止混凝土结构的力学性能继续劣化，延长结　构使用寿命。其处理的具体工艺为：在清洁、干燥的混凝土　基面上，待混凝土保护层加厚恢复（或槽箱顶、底板原混凝土　表面清理）后，直接涂刷通用型水泥基防水浆料两遍，两遍涂　刷方向相互垂直，用量按１．５　ｋｇ／ｍ２控制。　３加固效果　（１）沣峪渡槽采用新技术、新材料、新工艺加固后，既补　４结语　（１）混凝土结构设计中要重视保护层取值。尤其是气　候变化无常、温差大、外露的钢筋混凝土构件，保护层取值时　应结合分布筋的布设综合选取。　（２）施工中要重视施工质量。要严格控制配合比，混凝　土要搅拌均匀、振捣要密实，满足设计和相关规程规范要求。　（３）加固工程要根据病害的具体情况合理选用加固材　料，最好选用在类似工程中用过的、比较可靠的材料。对耐　候耐温性差的有机材料不宜用于构件露天部位或有高温焊　接的部位。　（４）加固前应对原结构中灰尘、油污、已松动、损坏部位　彻底清除，确保在新鲜面上加固。为了保证质量，最少涂刷　两遍，保证涂刷均匀，涂刷方向必须相互垂直。　（５）必须选择与环境友好型的材料进行加固，加固后的　工程除满足原构件功能外，同时还要具有轻巧美观、焕然一　新的效果。　（６）必须选择有经验的专业队伍施工，才能确保治理的　效果和加固工程的质量。　（７）引起混凝土病害的因素很多，为了延长其使用寿命　和维修周期，应以预防为主。　参考文献：　［１］赵志云，等．西安市黑河引水一期工程渠道工程设计报告［Ｒ］．　西安：陕西省水利水电勘测设计研究院，１９９８：４５４８，　［２］　朱建宏，等．西安市黑河引水工程沣峪渡槽质量现状检测报告　［Ｒ］．杨凌：陕西省水利工程质量检测中心站，２０１０：４－１２．　［３］（美）彼得Ｈ．伊文思著．混凝土维修与保护技术图解［Ｍ］．张洪　滨译．北京：机械工业出版社，２００６：１２．２１，１４１．１５７，２３４—２４８．　『４］ＤＢ４２／２０３－－２０００．钢筋混凝土结构外粘钢板加固技术规程［Ｓ］．　北京：冶金工业出版社，２０００：３－８．　［５］高作平，等．混凝土结构粘结加固技术新进展［Ｍ］．北京：中国　水利出版社，２０００：１４８．１５８．