環氧樹脂植筋膠水利工程抗沖磨修復的應用

王開拓，王銀濤，王忠亮，丁清杰

(1. 青海民族大學土木與交通工程學院，青海 西寧 810007； 2. 中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001)

萬家寨水利樞紐位于黃河北干流上段托克托至龍口峽谷河段內，是黃河中游梯級開發的第一級。樞紐的主要任務是供水結合發電調峰，同時兼有防洪、防凌作用。樞紐年供水量14億m3，其中向內蒙古自治區準格爾旗供水2億m3，向山西省供水12億m3。樞紐水電站總裝機108萬kW，年發電量27.5億kWh。萬家寨水利樞紐大壩為混凝土重力壩，工程自2002年竣工驗收至今，已經過了10多年的凌汛和伏汛考驗，泄水建筑物過流部位在經受10多年過流沖刷和凍融等作用后，不同程度地出現各種破損。為保證泄水建筑物后期運行安全，需要對泄流面、護坦、導墻進行維修加固[1-2]。設計方案中對泄水孔口側壁的修復方案為：表層老混凝土鑿除20 cm，植入砂漿錨桿，鋪設面層抗裂鋼筋，噴涂界面膠，澆筑表層高強混凝土20 cm，表層涂刷10 mm厚環氧砂漿。

本工程溢流段修復中使用的砂漿錨桿，具有安裝簡便，成本低廉等顯著優點，但也具有施工周期長，抗擾動能力差等缺點。萬家寨水利樞紐抗沖磨修復工程工期緊，任務重，所以針對該施工項目采用一種具有施工方便、膠體凝固速度快、抗擾動能力強的錨桿施工方法非常有必要。本文介紹了環氧樹脂植筋膠Araldite Kit 680的特點和施工工藝，并通過現場錨桿抗拉拔力試驗，驗證其具有可靠的粘接能力。環氧樹脂錨桿與傳統砂漿錨桿相比，施工效率得到了很大提升，工期得到了保障。

1 環氧樹脂錨桿施工工藝

1.1 施工工藝流程

環氧樹脂錨桿施工工藝流程見圖1。

圖1 環氧樹脂錨桿施工工藝流程圖

1.2 錨桿孔位的布置

根據設計圖紙要求的錨桿間、排距和呈梅花形布置確定錨桿的孔位。

1.3 鉆孔

按錨桿孔的布置用電錘垂直于混凝土面進行鉆孔，孔徑18 mm，孔深0.3 m。達到深度要求后，用高壓風清理孔內的混凝土粉末、灰塵等雜物。

1.4 灌注環氧樹脂植筋膠

環氧樹脂植筋膠采用Araldite Kit 680型號，Araldite Kit 680植筋結構膠具有良好的觸變性，且具有足夠的粘結強度和耐久性。具體性能指標見表1。

表1 環氧樹脂植筋膠Araldite Kit 680的性能指標

1.5 樹脂錨桿的制作與安裝

1)制作。樹脂錨桿的鋼筋制作在鋼筋加工廠內進行，鋼筋不得有銹蝕、損傷等現象。鋼筋加工須根據圖紙加工，錨桿長度為650 mm，具體尺寸如圖2所示。

2)安裝。采用專用膠槍將Araldite Kit 680植筋結構膠緩慢的注入孔中，注入量不得低于孔深的2/3，灌注植筋膠后，在植筋膠初凝時間內進行樹脂錨桿的安裝。人工將樹脂錨桿插入錨桿孔中，并轉動使植筋膠與錨桿充分粘結牢固。

1.6 養護

養護期一般為12 h，不得水浸、不得使錨桿受力[3]。

2 植筋的施工要點

1)鉆孔。孔深與錨筋埋設深度相同，孔徑比錨筋大2～4 mm，孔位應避讓原有構造鋼筋，孔道應順直[4]。

圖2 環氧樹脂錨桿施工設計圖

2)清理鉆孔。孔道先用硬鬃毛刷清理，再以高壓干燥空氣吹去孔底灰塵、碎片和水分，孔內應保持干燥。

3)灌膠。將植筋膠由孔底灌注至孔深2/3處，待插入錨筋后，膠即充滿整個孔洞。

4)插入錨筋。錨筋插入前應清除插入部分的表面污物，并插到孔底，孔口多余的膠應清除[5]。污物應先以鋼刷清除，再用丙酮擦凈，并予拭干。

5)養護。常溫養護，在膠液干固之前，避免擾動錨固鋼筋，在孔位附近不得有明水。

3 現場拉拔試驗

為了驗證環氧樹脂植筋膠Araldite Kit 680具有符合設計要求的粘接能力(抗拉拔力不小于40 kN)，在施工現場進行了拉拔試驗(見圖3、圖4)。

圖3 現場試驗注膠植筋圖

3.1 試驗材料、設備、過程和結果

試驗錨桿采用φ14螺紋鋼筋，按照環氧樹脂植筋膠Araldite Kit 680施工工藝進行錨桿安裝并養護到一定齡期后，使用錨桿專用拉拔儀進行抗拉拔力試驗。本次試驗共6組分兩個齡期分別為6 h和24 h，試驗結果見表2。

3.2 試驗結果分析

通過試驗數據可知，使用環氧樹脂植筋膠Araldite Kit 680植入混凝土內的錨桿在24 h齡期后能夠滿足抗拉拔力≥40.0 kN的檢驗標準，且抗拉拔力超過了檢驗標準的2倍；其在6 h齡期時已經具備一定強度，只是在植筋膠的齡期達到24 h前，不宜對其造成擾動，防止錨固強度遭到破壞。

4 環氧樹脂錨桿和砂漿錨桿的比較

4.1 施工工藝比較

原溢流壩段砂漿錨桿施工工效低，注漿后砂漿待凝時間內不能繼續下步工序，對該項工程的施工進度影響很大(7 d內不能布設鋼筋網)，須等強28 d方可進行拉拔試驗，且下步工序施工時容易擾動，影響砂漿錨桿的錨固效果。與此同時砂漿錨桿注漿難度較大，易污染混凝土面，在注漿結束后對混凝土的操作面清理十分困難，而采用環氧樹脂錨桿后就可避免該類問題。樹脂錨桿采用新型的膠槍注入環氧樹脂植筋膠Araldite Kit 680，然后環氧樹脂植筋膠注入錨桿孔中，最后插入螺紋鋼筋，24 h后樹脂錨桿即可達到設計的抗拉拔力要求(≥40 kN)，在質量保證的情況下，可顯著提高工程施工進度。

4.2 性能的比較

Araldite Kit 680環氧樹脂植筋膠在完全固化(20℃約24 h)后，φ14錨桿錨固段大于150 mm時，φ14螺紋鋼的抗拉拔力超過90 kN。

普通水泥砂漿錨桿在施工完成后，須養護7 d后方可進行下步工序施工，此時其錨固力達到終凝錨固力的80%約32.5 kN，且其錨固段在500 mm以上。

通過以上兩種類型錨桿的工藝和性能比較，使用φ14環氧樹脂錨桿(L=0.65 m，錨固0.3 m)在施工質量和施工效率上均具有明顯優勢。

5 結 語

萬家寨水利樞紐抗沖磨修復工程具有工期短、任務重的特點，而溢流段修復中使用的砂漿錨桿施工工效低，嚴重影響工程進度。本文針對上述問題，提出了使用環氧樹脂植筋膠Araldite Kit 680代替砂漿作為粘接材料進行錨桿施工，從現場的施工效果來說，環氧樹脂植筋膠Araldite Kit 680施工方便、粘接效果好、施工工效高、進度提升明顯，可以在工程中進一步推廣使用。