粘鋼加固技術在水利工程施工中的應用探討

章艷紅

（南昌縣棠墅港左堤河道堤防管理站，江西 南昌 330200）

1 粘鋼加固技術概述

粘鋼加固技術主要采用特制結構膠粘接劑，實現鋼板與鋼筋混凝土結構的粘結，借助粘結劑本身穩定的性能實現結構加固及強度剛度增強的作用。與其余加固補強方法相比，粘鋼加固技術堅固耐用、施工快、操作簡便、方案靈活、經濟實用，有利于保證粘鋼加固后結構受力條件的穩定，剛度與強度統統達到設計規范要求，能在水利工程正常發揮防洪、發電、灌溉、供水等功能的同時完成加固補強施工，工期短，見效快，此外，粘鋼加固施工現場無濕作業，加固補強后構件外觀整潔美觀，鋼體構件自重增加甚微[1]，避免了結構建筑物內其他構件的連鎖加固施工。雖然水利工程構件結構型式復雜，粘鋼加固方案卻能根據結構實際而變化，對于型鋼、磚砌體等結構構件加固補強同樣適用。

粘鋼加固技術在鋼筋焊接點斷裂加固、鋼筋漏放加固、砼標號較低的結構強度加固、掌子面接點加固、吊車梁體荷載加固、橋梁式構件加固、梁體斷裂加固、梁體下弦腐蝕漏筋加固、抗震減震加固、梁柱因腐蝕加固、斷梁荷載加固、剪力墻開挖支護加固、梁柱承載力提升柱子軸壓比超標[2]加固等水利、道路、橋梁、電力工程領域的應用越來越廣泛。

2 應用實例

2.1 工程概況

柘林水庫位于江西省九江市永修縣與武寧縣交界處，兼具防洪、發電、灌溉、供水、養殖等功能的大（Ⅰ）型水庫，流域面積9567 km2，年均流量 265 m3/s，年平均徑流量 82.1×108m3，水庫正常蓄水位68 m，設計洪水位69.21 m，相應庫容77.61×108m3，總庫容927×108m3，是當前國內所建成水庫中土壩庫容最大的水庫，屬多年調節河川水庫。柘林水庫由土壩、溢洪道、水電站、引水口等組成，因其設計標準的提升，啟閉機室中框架橫梁及邊框架梁表面下受拉區域抗拉強度經復核難以達到設計要求，必須進行加固處理，且主要采用框架梁受拉區域表面粘貼鋼板，從而達到輔助受拉與加固目的的結構粘鋼加固技術。

2.2 粘鋼加固技術的應用

2.2.1 工程加固要求

柘林水庫工程需要加固的構件包括啟閉機室中框架橫梁，東側邊框架梁以及西側邊框架梁三部分，中框架橫梁與東西側邊框架梁都通過在橫梁和框架梁上方粘貼加固鋼板的方式加固。中框架橫梁所粘加固鋼板尺寸為5100 mm×600 mm，布孔18個，孔直徑為150 mm，孔橫間距416.67 mm，孔縱間距150 mm；東西側邊框架梁所粘貼加固鋼板尺寸為6100 mm×400 mm，布孔16個，孔直徑為100 mm，孔橫間距為662.5 mm，縱間距100 mm。所需加固的構件結構型式、補強部位以及布孔情況見圖1～圖2。

圖1 啟閉機室中框架橫梁加固及貼合鋼板螺栓孔位分布示意圖（單位：mm）

圖2 啟閉機室邊框架橫梁加固及貼合鋼板螺栓孔位分布示意圖（單位：mm）

2.2.2 施工準備

（1）選擇粘接劑

為保證工程加固質量，柘林水庫粘鋼加固施工環境溫度應保持在5℃～20℃范圍，按照施工設計規范，粘鋼加固施工應選用W型冬季灌注材料。粘接劑包括液體粘接劑和固體粘接劑兩種，施工工藝存在細微差別[3]，見圖3～圖4。

圖3 液體粘鋼加固技術施工工藝流程

圖4 固體粘鋼加固技術施工工藝流程

（2）加固鋼板的材質、尺寸和固定螺栓孔位的分布

按照施工設計規范進行加固鋼板材質、尺寸、外觀等的選取，柘林水庫工程使用膨脹螺栓及構件進行鋼板的加固，膨脹螺栓打孔可能損傷梁體內部鋼筋受力結構，為盡可能減輕和防止損傷，應通過鋼筋位置測定儀進行鋼筋梁粘接面內部鋼筋受力狀況及箍筋分布狀態的探測與確定，探測結果表明，鋼筋梁跨中部、梁的中和軸下部、框架梁支座1/3處上部筋為受拉區域；框架梁支座1/3處下部筋、跨中1/3處上部筋、鋼筋梁中和軸上部為受壓區域，腰筋受扭。并由此進行膨脹螺栓孔位布設的確定及打孔原則的選擇。

（3）施工器械的安裝與調試

在水庫工程粘鋼加固施工之前必須準備好加固補強所需要的原材料和儀器設備，在開始施工前加強儀器調試，保證性能穩定，并進行儀器設備的試驗測試與結果分析，確保儀器設備工作狀態的正常。

2.2.3 施工工序

（1）加固梁粘接面處理

水庫工程粘鋼加固施工前采用砂輪機、鋼絲刷等徹底清理構件結構表面及結合處的污物、銹斑、涂料等雜物，處理干凈加固梁粘接面后采用封口膠和混凝土粗細骨料進行缺損部位的修補，待修補均勻平整后進行裸露鋼筋的除銹，完成后全面涂刷防護油漆，并始終保持粘接面的干燥整潔。鉆孔結束后，借助壓縮空氣機徹底吹干凈鉆孔過程中所產生的粉末，并充分干燥，確保粘接面無翻沫、疏松土塊、砂礫、油污和灰塵。

（2）鋼板固定、注入座的安裝與密封

通過膨脹螺栓將粘接鋼板固定于補強后的混凝土結構表面，確保鋼板與結構之間存在5 mm寬的間隙，并沿鋼板側緣按照預先設定的間隔進行排氣管與注入座的安裝，隨后密封周邊并加強養生，確保密封材料承受住灌注泵注膠時所產生的壓力。在進行鋼板固定、注入座按照和密封效果檢驗時，鋼板表面處理應達到一級標準，即安裝穩固，間隙均勻且一致，無扭曲變形發生，膨脹螺栓均固定牢固，封口膠充分拌和，鋼板周圍膠體截面均勻，無孔洞和蜂窩等質量缺陷，排氣管通暢。

（3）注入液體粘接劑

按照施工設計規范所規定的配合比進行GROUT膠的均勻拌和，并通過注入泵在緩慢和低壓狀態下灌注。待鋼板傾斜到一定角度時從一端注入，直至下一個注入口溢出GROUT膠時封堵該出溢口，并移至下一注入口繼續注入，直至結束。為進行校驗，注入泵和管路必須完好密封，確保封口膠注入過程中零滲漏，灌注完畢后根據敲擊鋼板所發出的聲音進行灌裝效果的直觀評價，并最終確保鋼板與粘接面之間膠體灌注均勻與密實。

（4）養生與維護

待封口膠灌注結束，必須加強粘鋼構件的養生直到粘接材料完全硬化結束養生，再除去注入管，用鐵砂輪處理鋼板邊緣。

3 結語

柘林水庫啟閉機室中框架橫梁及邊框架橫梁粘鋼加固施工結束于2016年10月，總投資約79.8萬元，比傳統的固結技術節約成本約24%，粘鋼加固施工并未對水庫正常輸水產生不利影響，水庫灌區12萬hm2耕地灌溉也如期進行。柘林水庫粘鋼加固施工后的運行情況充分表明，該水庫啟閉機室中、邊框架橫梁加固前期準備工作全面而準確，所運用的粘鋼加固技術及厚漿涂層防腐綜合補強處理具有很強的適用性和技術安全性，質量控制措施得當，對于延長柘林水庫使用壽命并提升工程投資的經濟效益與社會效益意義重大。