東湖灌區水工建筑物病害老化分析及處理探析

駱永成

摘 要：灌區水工建筑物在長期使用與運行的過程中，病害與老化的問題也逐漸突出。為此，下文將以東湖灌區工程為例，通過時刻觀測并調查，針對病害與老化的問題展開深入研究，并且量化老化指標，確定處理的基本原則，以保證灌區水工建筑物的運行時間有所延長，有效地推動灌區的安全與穩定運行。

關鍵詞：灌區 水工建筑物 病害老化 分析 處理

1.工程概況簡述

東湖灌區屬于中型灌區，位于花都區的東南部，緊鄰白云國際機場。灌區由花東鎮山下村大塘分水閘起，貫穿花東鎮、花山鎮以及新華街、新雅街，東湖灌區的主要功能是灌溉，兼防洪、工業供水以及生態補水等綜合效益。灌區的設計引水流量為5.0立方米/秒，有效取水流量是3.0立方米/秒。灌區總長度是33千米，灌溉的實際面積為1.42萬畝。東湖灌區是1959年動工并興建，并于1961年建成應用于實踐中。該灌區建設了16座水閘，其中主要有排洪閘、分水閘、節制閘以及十字閘等，渡槽數量是30座，倒虹吸數量是10座，過底涵的數量是7座。但是，該灌區工程項目已經運行了56年，絕大多數水工建筑物幾乎進入到了老化的階段，且缺少維修，導致其難以正常地運行?；诖?，應深入研究并分析該灌區水工建筑物的病害與老化問題，以保證采取有效的措施解決與處理，進一步增強東湖灌區運行的效果。

2.東湖灌區水工建筑物病害老化的表現形式和原因解構

2.1病害老化表現形式分析

東湖灌區水工建筑物病害老化最常見的表現形式包括混凝土裂縫與碳化，鋼筋的銹蝕以及滲漏等。為了進一步改善東湖灌區水工建筑物病害老化的狀況，必須要正確認知其具體的表現形式。

2.2東湖灌區水工建筑物病害老化原因的分析

第一，表層剝蝕問題。對于該灌區水工建筑物病害老化的問題而言，裂縫、沖磨與空蝕等多種表層剝蝕并不會對混凝土結構品質帶來直接的影響。在高速水流沖刷的作用下，泥沙的磨損與空蝕，這些問題會導致表面剝落，使得建筑物有效承載截面以及厚度不斷消耗，同時混凝土表面會更加粗糙，裂縫數量增多且不斷擴大。除此之外，粗糙率也會隨之提高，最終使得沖磨力度加大，影響水工建筑物的過流能力。對于沖磨與裂縫而言，則需要注重修復的作用。

第二，碳化問題。該灌區水工建筑物的碳化速度加快的主要原因就是水灰比相對較大，且使用的水泥量不多。且水工建筑物始終處于水位的升降位置，接受過多日照以及存在裂縫的結構混凝土，其碳化速度更快。所帶來的危害主要表現在三個方面：首先，碳化的混凝土會產生收縮裂紋，導致混凝土結構的厚度與有效承載截面不斷減少，最終會向混凝土的內部發展；其次，在碳化的過程中，對混凝土有效粘結成分會直接消耗，與此同時，通過滲透水溶解而帶出，在這種情況下，碳化的混凝土的抗拉強度與抗滲能力都會出現明顯的下降；最后，混凝土碳化層會呈現酸性。如果碳化的程度超過了鋼筋混凝土的保護層厚度，那么必然會導致鋼筋的銹蝕，甚至會對截面帶來一定的損壞，最終斷裂。

第三，鋼筋銹蝕的問題。東湖灌區在長時間運行的過程中，水工建筑物的鋼筋銹蝕問題也逐漸突顯出來。不同的水工建筑物，引鋼筋發銹蝕的因素也存在較大的差別。該灌區的水工建筑物會經常受到水力的嚴重沖刷而受到破壞。一旦水工建筑物出現鋼筋銹蝕的問題而未能及時處理，則會使其銹蝕的速度不斷加快，導致自身質量無法得到保證，必然會影響其自身的功用，難以發揮灌區水工建筑物的作用。為此，必須要高度重視灌區內部水工建筑物鋼筋銹蝕的問題，一經發現必須要及時采取處理的措施，防止鋼筋進一步銹蝕，以免對水工建筑物帶來不利的影響而嚴重制約灌區運行的效果。

3.判斷東湖灌區水工建筑物病害老化程度的基本指標

水工建筑物老化，劃分成水工結構混凝土老化與水工建筑物基礎老化兩種。當前主要依據現行規范，合理地設置出六種不同類型的現場觀測指標。在實際使用的過程中，可以根據建筑物在水上、水下、水位變化等具體狀況來合理地選擇。其中，各個指標主要是通過相對變化來表示出實際的劣化程度，以公式的形式可以表示為：

Ey=Ec/Es

在公式當中，Ey代表的是某一基本指標完好率；而Ec則表示的是評估老化過程中，現場實際測量的數值；Es指的就是指標設計數值。通過表1可以了解到混凝土結構指標老化的級別。

4.處理東湖灌區水工建筑物病害老化的基本原則

根據以上不同指標老化的級別可以對水工建筑物各構件當中物理力學性能劣化的具體狀況以及劣化的速度進行相應的判斷，并且將其作為重要的參考依據，采取更具可行性的實質修復與防護的工作。對東湖灌區水工建筑物病害老化進行處理的基本原則具體表現在以下幾個方面：

第一，鋼筋銹蝕的處理原則。由于鋼筋銹蝕主要是受混凝土裂縫、碳化以及水質侵蝕等多種原因引起。如果老化的級別不高，應當盡可能地減慢銹蝕的速度，并且將受到裂縫與碳化影響范圍之內的混凝土及時鑿除，刮去鋼筋的鐵銹。另外，在鋼筋的表面涂抹覆聚合樹脂，然后回填聚合物混凝土。如果老化的級別相對較高，須在回填前針對受損程度嚴重的鋼筋部位采取局部補強措施，并且根據錨固的規定長度以及間距合理地增加新鋼筋的直徑以及數量。

第二，混凝土的處理原則。抗滲、抗拉強度以及混凝土干容重等多種指標的劣化直觀地表示出混凝土內部質量的降低。在劣化早期，通過鑿除、回填這一方式，對裂縫與碳化等多種病害外因予以相應的處理，同時提高對專項抗滲層的重視程度。若劣化的級別相對較高，一定要通過化學灌漿的方式，使混凝土內部有效成分不斷增強，使內部骨料更好地固結。

第三，水質侵蝕剝蝕破壞的修復原則。在灌區水工建筑物受到侵蝕破壞的情況下，應當將污染源切斷以有效地改善水質。與此同時，需要構建防侵帷幕，有效地規避硫酸鹽與酸性介質侵蝕混凝土建筑物。另外，如果水工建筑物受到侵蝕，應當選擇使用高于普通水泥的礦渣水泥與粉煤灰水泥比，使其抗侵蝕的能力不斷提高?；诖耍梢院侠淼剡\用抗腐蝕涂料，對受侵蝕部位進行表面的防護，使水工建筑物更好地規避侵蝕。

第四，內部混凝土的處理原則。對于灌區水工建筑物的內部混凝土，其抗壓強度的劣化要緩于抗拉強度，所以，不需要進行專門處理。但如果抗壓強度降低得相對明顯，必須要充分考慮到建筑物的內部架空問題。其中，應當通過取樣研究的方式，合理地采取具有針對性的對策，更好地展開修復。

5.工程項目病害老化處理的效果

在東湖灌區水工建筑物實際運行的過程中，早期就已經產生裂縫與碳化等多種病害，所以，需要減少實際荷載才能夠保證其安全運行。但是，在對水工建筑物展開修繕以后，其運行的方式始終是滿負荷.其中，具體表現在鋼筋混凝土的渡槽迎水面存在裂縫，針對這一問題，處理的方式就是環氧樹脂與玻璃纖維布粘貼，增強其防滲的效果。而實際補貼的面積比重在40-60%之間，該灌區水工建筑物在補修以后，始終處于正常運行的狀態，而且實際效果理想。

6.結束語

綜上所述，對于水工建筑物而言，其表層裂縫、碳化、剝落等問題，都屬于老化表象，而且都能夠采用相應的方式進行修復。然而，混凝土結構與水工建筑物基礎的劣化則會直接影響水工建筑物的老化，且效益也會大幅度降低，甚至會出現報廢的情況。但是，如果混凝土結構與水工建筑物基礎大部分的性能都處于良好的狀態，是不能認為是失效或者報廢水工建筑物的，而且不需通過人為方式來減少實際的使用率。文章以東湖灌區水工建筑物為研究對象，對其病害老化的表現形式和具體原因展開了深入地探討，并闡述了判斷劣化程度的基本指標，提出處理病害老化的基本原則，以期對改東湖善灌區的運行有所幫助。

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