淺談老舊泵站結構加固處理的幾種方法

侯海紅　趙紅莉

淺談老舊泵站結構加固處理的幾種方法

侯海紅趙紅莉

在國家的大力支持下，1998年安徽省開展了大規模的水利建設。隨著一批重要骨干水利工程相繼開工，以提高泵站效率、解決泵站安全隱患為目標的泵站技術改造工程也相繼得以實施。工程技術人員以《泵站技術改造通則》為指導，有針對性地對各站進行了系統的分析，根據實際情況加以改造，成效顯著。

在實際工作中，針對屬于三類建筑物的老舊泵站一般采取泵房上部結構拆除重建或加固改造，而對下部混凝土結構進行加固處理的技術方案。2005年以前，水利工程加固改造采用的方法還比較單一，技術水平相對落后。近年來，隨著新型材料的廣泛應用與技術的不斷成熟，新的混凝土加固技術也逐漸在水利行業得到普及，在水利工程改造、抗震加固、結構補強及老舊結構維修翻新等方面取得了大量的成功經驗。

目前，依據《混凝土結構加固設計規范》（GB 50367-2013），常用加固方法有增大截面加固法，復合截面加固法，置換混凝土加固法，粘鋼加固法，纖維復合加固法，植筋、錨栓錨固法，預應力加固法，鋼筋水泥砂漿外加層加固法，繞絲法等。

針對不同的泵站結構問題，科學地分析和選擇加固方法是老舊泵站加固改造成敗的關鍵。因此，在進行結構加固之前首先要弄清楚結構問題產生的原因和其本質。

根據經驗，老舊泵站結構問題可以歸納為結構強度問題和耐久性問題兩大類：（1）結構強度問題。主要是受力條件變化、外部不利環境造成的結構損壞、強度不足或強度安全儲備不足。這類結構問題一般會導致兩種結果：結構受拉區或結構受壓區破壞。受壓區破壞本質是因為混凝土抗壓或抗剪強度不足；受拉區破壞一般是由于結構配筋不足或鋼筋銹蝕失效。（2）結構耐久性問題。結構耐久性不足主要有以下幾方面原因：原泵站混凝土結構存在質量缺陷，有裂縫、蜂窩、麻面等；原泵站混凝土結構保護層厚度不足；泵站經多年運行，混凝土劣化、老化、碳化甚至表面剝落；近年來由于環境問題日益突出，水污染導致的混凝土結構耐久性問題也逐漸引起重視。

針對結構不同的加固需求，可以采用不同的加固方法達到結構加固延壽的目的：（1）對于結構強度問題，可能產生的破壞形式是受壓區混凝土單元抗壓或抗剪強度不足以抗衡其所受的應力而破碎或錯裂，可以通過對混凝土結構受壓區補強的方式處理，如粘鋼加固，外包鋼加固，受壓區混凝土置換、增大截面等；受拉區的抗拉強度不足可采用碳纖維、鋼板、鋼筋、鋼束替代原有受拉鋼筋的方式處理，如碳纖維加固、粘鋼加固、預應力加固法等。（2）對于結構耐久性問題，可以通過對結構表面、結構鋼筋甚至結構混凝土本身進行保護或加固處理的措施，達到提高結構耐久性的目的。常見的有環氧樹脂涂料防護、有機或無機滲透型混凝土加固劑保護等。

一、針對結構強度的常用加固方法

1.復合截面、混凝土置換加固法

采用混凝土受力構件薄弱部分的直接置換或采用澆筑混凝土附加層加大結構受力斷面的方式對受力結構進行補強加固。其優點是施工工藝可靠、技術難度較低。但在設計階段須注意新老混凝土結合面的處理、補強混凝土材料的選用及疊合構建的計算。

2.粘鋼加固法

粘鋼加固亦稱粘貼鋼板加固，是將鋼板采用高性能的環氧類粘接劑粘結于混凝土構件的表面，利用鋼板良好的抗拉強度達到增強構件承載能力及剛度的目的，主要用于結構受壓區結構補強。粘貼完成后與加固區混凝土形成整體共同承擔壓應力，或在結構受拉區用于受拉區替代梁板下部受拉筋作用。

粘鋼加固法的優點是施工簡便、快捷；基本不增加被加固構件斷面尺寸和重量；結構膠固化時間短，受力工作可靠度高；應用廣泛，加固效果可靠。

3.碳纖維加固法

碳纖維結構加固技術是采用高性能粘結劑，將碳纖維布或碳纖維板粘貼在結構構件表面，使兩者共同工作，從而提高結構構件的（抗彎、抗剪、抗拉）承載能力和抗疲勞能力的技術。主要適用于梁、板、柱、墻的加固，橋梁、橋墩、橋面、泵室、涵洞的結構補強及水下結構的防腐加固。

碳纖維加固的優點是強度高、效果好，能大大提高結構的耐腐蝕性及耐久性；自重輕、易裁剪；施工簡便、經濟性好、工期短等。適用于各種混凝土受力構件和一般構筑物的加固修補等。

二、針對結構耐久性問題的常用措施

混凝土結構的耐久性概括起來是指混凝土抵抗周圍不利因素長期作用的性能。結構耐久性問題主要表現為：混凝土損傷，鋼筋的銹蝕、脆化、疲勞、應力腐蝕等。工程上一般采用以下幾種措施提高混凝土的耐久性。

1.加強或附加保護層措施

較早的有采用混凝土外加層、鋼筋水泥砂漿外加層加固法；近年來比較常用的是環氧砂漿或環氧涂層保護層加固法，是以環氧樹脂、改性環氧樹脂為主要成膜物質直接涂覆或結合復合纖維涂覆于混凝土表面，起到對結構封閉保護的作用。因其具有極好的附著力，良好的耐化學腐蝕性能，較好的耐堿性，涂層堅硬，在水利工程鋼結構防腐、混凝土表面防腐等方面應用廣泛。

2.混凝土結構滲透加固措施

這是近年來發展起來的一種技術，如聚合物浸漬混凝土加固技術，是指以浸漬液滲入混凝土內部并且聚合而成的一種不容于水的結晶體，可以填塞混凝土毛細孔道，從而使混凝土更加致密，提高混凝土強度和耐久性。

比較有代表性的有賽柏斯滲透型結晶，其加強結構表面及內部混凝土強度，加強鋼筋與混凝土之間粘結錨固作用顯著，經工程驗證，該技術簡單、可靠、實用，值得進一步推廣。此外，對于比較大的結構裂縫，高壓注漿也是比較常用的滲透加固方法。

三、結語

老舊泵站的結構安全關系到泵站所在地區的防洪排澇的安全問題、調水灌溉以及生活供水等保障問題，是水利工程的重要組成部分。為確保老舊泵站的運行安全，必須根據泵站的結構性問題，有針對性地采取相應的加固措施，從而解決泵站隱患，保證泵站的運行安全，并提高其工程效益■

（作者單位：中水淮河規劃設計研究有限公司浙江分公司310050）