新疆某水電站引水渠排洪涵洞修補加固方案

2013-11-04 06:35:34李文國

水科學與工程技術 2013年3期

李文國

（新疆伊犁河流域開發建設管理局，烏魯木齊 830000）

1 概況

新疆某水電站引水渠跨洪溝采用筑堤埋涵結構型式，引水渠線共設8座排洪涵洞，由于頂板和底板配筋不足，正截面受彎承載力和斜截面受剪承載力不夠，在水電站運行兩年后出現了較大的安全隱患。引水渠線8座排洪涵洞中，7座排洪箱涵頂板和底板出現受彎和受剪裂縫，最大裂縫寬度達4mm；箱涵結構產生較大變形，表現形式為頂板向下變形，底板向上變形，總變形達到3～4cm；嚴重影響了箱涵結構的安全運行和耐久性，急需采取可靠措施對病險箱涵進行修復和加固。

本方案從結構安全及耐久性兩方面對涵洞進行維修加固，并進行了結構內力、配筋及過洪能力等的復核計算，以確保病險箱涵在除險加固后能夠安全運行。

選取安全隱患最為嚴重的4#排洪涵洞為例進行加固處理設計。4#排洪涵洞為單孔涵，方型結構2.0 m×2.0m，壁厚0.5m，每段長10.0m。縫間設止水填縫材料，上覆最大填土厚度22.64m。

2 修補加固思路及結構措施

修補加固涵洞結構采用增設支點法進行加固，即在箱涵中間增設寬300mm的鋼筋混凝土墻，形成單箱雙室結構，減小結構計算跨度，達到減小箱涵結構內力和提高承載力的目的，確保箱涵結構安全。增設混凝土墻之前，先采用千斤頂卸載，由于此力與箱涵外荷載方向相反，可有效減小箱涵結構內力，削弱頂板和底板跨中彎矩峰值，提高箱涵結構加固效果。對箱涵頂板和底板出現的裂縫，小于0.2～0.3mm的，采用開槽法修補，進行裂縫封閉處理；大于0.3mm的裂縫采用灌漿法修補，解決鋼筋混凝土結構耐久性問題。

考慮鋼筋混凝土墻體施工相對較慢，且面臨冬季拌合混凝土施工，在箱梁中部增設臨時鋼支撐，卸載以10m分段為單元，均勻設4根支撐，同一單元內卸載荷載上、下限分別為垂直上方土體重量的1/2及1/3，取土體重20kN/m3，即22m埋深處單根支撐卸載值宜700～1000kN；埋深10m處，支撐卸載值宜330～500kN；采用頂升卸載工藝，確保支撐能夠充分分擔豎向荷載，并實施頂升荷載，支撐分擔荷載，頂、底板位移，裂縫，側墻應變變化觀測，確實卸載安全。

鋼筋混凝土墻實施包括頂、底板內植筋工作。

3 箱涵裂縫修補

3.1 裂縫調查

裂縫調查包括裂縫數量、位置、走向、長度和深度，還需要對裂縫附近情況進行調查，包括混凝土劣化度和鋼筋及其銹蝕狀況；借助照相機、卷尺、裂縫測寬儀，對箱涵的裂縫進行檢查和詳細記錄；統計裂縫長度，按照裂縫寬度進行分類，為裂縫修復方案的制定提供依據。

3.2 混凝土裂縫修補

3.2.1 化學灌漿

灌漿前，將灌漿孔全部打開，用壓縮空氣將孔內、縫內積水吹擠干凈，并爭取達到無水狀態，如縫內仍有積水，采用丙酮趕水，將水趕到一定的部位再進行環氧灌漿。灌漿設備采用高壓灌漿機，灌漿材料采用環氧樹脂，灌漿壓力控制在0.3～0.5MPa，灌漿順序為從下至上、從深至淺、從一側至另一側。從下部開始灌漿時，裂縫待灌部分灌漿針頭每間隔10個取下1個作為排氣孔，當取下針頭的灌漿孔有漿液連續流出時，再將針頭擰上，并對該孔進行反灌，直到上部排氣孔有漿液流出時結束，依次循環完成該條裂縫的灌漿。灌漿過程中，當漿液溢出裂縫，通過短時間停泵工作，阻止漿液的持續外流而延長裂縫中漿材的反應時間，待流出的漿液發泡變硬后灌漿工作可持續進行。灌漿結束后及時對外漏漿液進行清理收集。

當進漿順利時應降低灌漿壓力；當鄰孔出現純漿后，暫停壓漿；將注漿嘴移至鄰孔繼續灌漿，在規定的壓力下并漿，直到灌漿結束。灌漿結束標準為：①當漿液從裂縫全斷面均勻連續的逸出；②確定泵在較稀薄時間內壓力穩定且進漿量趨于零。

3.2.2 修補加固方案

在裂縫修補加固之前，需先對混凝土頂板和底板進行卸載，使裂縫一定程度的閉合，增強修復效果，并且能起到臨時支護的作用。一般情況下，補強修復要求漿液固化后有較高的強度，能恢復混凝土結構的整體性。對箱涵頂板和底板出現的小于0.2～0.3mm的裂縫采用裂縫封閉處理，寬度大于0.3mm的裂縫采用灌漿法修補。