南水北調中線襯砌面板凍損破壞修復技術

□郝清華 王 偉 馬成杰

（1南水北調中線干線工程建設管理局；2南水北調中線建管局河南分局）

南水北調中線襯砌面板凍損破壞修復技術

□郝清華1王 偉2馬成杰2

（1南水北調中線干線工程建設管理局；2南水北調中線建管局河南分局）

南水北調中線干線工程自2014年通水運行以來，部分明渠段與水面交接部位襯砌面板發生凍損現象，面板表層剝蝕脫落。工程位于華北平原地區，冬季溫差變化較大，尤其是京石段工程受氣溫變化影響較大，水面交接部位凍損破壞較多。考慮到中線干線工程主要以明渠輸水為主，渠道全長1 103km，為做好水面交接部位襯砌板凍損破壞維修工作，特開展水面交接部位襯砌面板凍損破壞修復技術研究。

南水北調中線；襯砌面板；凍損破壞；修復

1 南水北調中線干線工程概況

南水北調中線一期工程從加壩擴容后的丹江口水庫陶岔渠首閘引水，沿線開挖渠道，經唐白河流域西部過長江流域與淮河流域的分水嶺方城埡口，沿黃淮海平原西部邊緣，在鄭州以西李村附近穿過黃河，沿京廣鐵路西側北上，自流到北京、天津。

南水北調中線干線工程總長1 432km，主要以輸水明渠為主，渠道全長1 103km，渠道主要采用梯形斷面，全斷面進行混凝土襯砌，綜合糙率n為1.50×10-2，設計水深8.00～3.80m，渠道底寬29.00～7.00m，渠道邊坡系數2.00～3.50。

2 水下襯砌板修復研究必要性

南水北調中線干線工程通水運行以來，工程巡查發現部分與水面交接部位襯砌面板發生凍損現象，面板表層剝蝕脫落，表面剝蝕脫落深度0.50～2cm。凍損的襯砌面板短期內不會對渠道運行造成大的影響，但長久下去，與水面交接部位襯砌面板凍損部位反復遭受凍融交替作用，隨著凍融次數的增加，凍損部位混凝土逐層剝落，襯砌板厚度逐漸降低，勢必直接危害工程結構安全，最終影響輸水運行安全，對發生凍損破壞的襯砌面板及時進行修復是必要的。

3 水下沉箱設備研究

由于凍損部位襯砌面板位于運行水位線附近，如進行修復處理需要協調總調中心降低運行水位，考慮到長時間降低運行水位，將影響正常通水運行，特提出研制水下沉箱設備。

水下沉箱設備用于實現渠道水位以下1m范圍坡面干地作業，設計尺寸：4.50m×3.00m×1.50m（長×寬×高），兩側擋板底部按照渠道試驗坡比1∶2設計。主要克服的技術難題是止水及形成干地作業后設備抗浮問題，經過多次探討交流，并從實用性和可操作性方面考慮，最后確定采用氣壓式硅膠止水和可充氣充水式水箱作為浮力控制結構。浮力控制結構是在設備內外側綁縛的8個可充氣充水式水箱，向水箱內充水排出氣體，增加箱體配重，保證沉箱內水體排空形成干地作業面后，沉箱不會浮起或移動；向水箱內充氣排出水體，沉箱將自動浮起。氣壓式硅膠止水，充氣后可使沉箱緊密貼合在渠道邊坡上，在沉箱自重及水箱充水壓重作用下，抽水后在沉箱范圍內形成干地作業面。

4 水下沉箱設備下水試驗

水下沉箱設備下水試驗采用吊車將沉箱放入水中，調整浮力控制結構，即向水箱充水排氣，使沉箱緩慢下沉、氣壓式硅膠止水緊緊貼壓到混凝土面板上，經過多次水下實驗，向水箱內充水可有效增加壓重，結合氣壓式硅膠止水，止水效果良好，進行水面交接部位襯砌面板修復可實現干地作業，修復完成后，向水箱內充氣，水箱內水排出，沉箱自動浮起，非常方便人工在管理道路上用拉繩拖拽沉箱向下游移動，具有很強的操作性和適用性，達到十分理想的試驗效果。

5 水面交接處襯砌板凍損修復

在水下沉箱設備下水試驗順利完成后，為襯砌板修復提供了有利的干地施工作業面，對襯砌面板凍損修復材料和工藝進行了試驗分析，確定如下。

5.1 修復材料

修復材料強度應高于母材且無毒，材料凝固后顏色應與混凝土顏色相近，與原混凝土要能良好結合，根據這一原則最終確定選用NE型聚合物砂漿作為修復材料，有關參數詳見表1。

5.2 施工工藝流程

表1 NE型聚合物砂漿參數表

沉箱吊裝就位→抽排沉箱內水體→基面處理→界面劑的拌制和涂刷→NE型聚合物砂漿的拌制和涂抹→養護。前兩步已在沉箱試驗部分說明，現著重說明剩余工藝。

5.2.1 基面處理

基面采用人工處理，使用榔頭、尖鏨子鑿除襯砌面板表層凍損剝蝕、松動的混凝土，直至密實混凝土部位，要控制好力度，避免破壞下部混凝土，鑿除的混凝土邊線應規則；基面鑿毛后，采用掃把、鋼絲刷或高壓風清除松動顆粒和粉塵，并沖洗干凈。

5.2.2 界面劑拌制與涂刷

界面劑涂刷前應再次用毛刷蘸水涂刷混凝土基面，以確保基面處于濕潤飽和狀態。

界面劑采用高分子改性水泥基的界面處理材料，拌制料水比為1∶0.11～0.12，用電子秤稱量倒入廣口容器中，再按建議的水料比將水倒入容器中進行攪拌，直至攪拌均勻，然后用毛刷均勻地涂在基面上，刷的盡可能薄而均勻、不流淌、不漏刷，涂抹約1mm厚即可，界面劑的耗材量為0.50～1.00kg/m2。

5.2.3 NE聚合物砂漿的拌制與涂抹

NE聚合物砂漿材料拌制配比為1∶0.12～0.14（料水比），先把稱量好的聚合物砂漿倒入強制式攪拌機進料口，在配比范圍內加水攪拌至合適流動度即可，攪拌時間宜為3-5 min，攪拌時控制用水量在建議范圍，初始攪拌時拌合物流動性可能會較小，此為正常現象，切不可加水過量。

NE聚合物砂漿可參考水泥砂漿的施工方法，采用鐵抹子將砂漿涂抹到刷好界面劑的基面上，并用力壓實，尤其是邊角接縫處要反復壓實，避免出現空洞和縫隙。聚合物砂漿涂抹厚度一般每層不超過15 mm，對于厚層修補，需分層施工，層與層施工時間間隔以12-72 h為宜，再次涂刷聚合物砂漿之前需涂刷界面劑。

5.2.4 養護

NE聚合物砂漿終凝后約12-24 h應及時養護，養護溫度不宜低于5℃和高于40℃，養護時間不得少于14 d，7 d內應始終保持砂漿表面呈濕潤狀態，剩余養護期內保持砂漿表面潮濕狀態即可，最低溫度低于10℃時，應適當加長養護時間。

5.2.5 季節性施工要求

聚合物砂漿不宜在雨天施工。冬季施工時，氣溫不宜低于5℃，基層表面溫度應保持0℃以上，并做好采暖和保溫措施；夏季施工時，不宜在35℃以上或烈日照射下施工，并做好防曬及砂漿養護工作。

6 結語

水面交接部位襯砌板修復技術探索研究試驗共完成了26塊凍損襯砌面板修復，效果良好，達到了預期目的，并對全線水面交接部位凍損破壞修復起到一定的指導作用。

［1］萬振海.淺談高聚物砂漿修補混凝土襯砌板裂縫施工技術［J］.河南水利與南水北調，2013（23）.

TV544

B

1673-8853（2017）10-0028-02

郝清華（1986-），男，工程師，主要從事工程管理方面的研究。

2017-8-10

編輯：劉長垠