粘钢加固法在水利枢纽墩墙加固的应用范文

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[摘要]介绍了苏州市蠡河水利枢纽工程混凝土闸墩因过往船只超重、挤压等原因造成的露筋、断筋等现象。论述了粘钢加固法的技术特点和施工工艺及其在蠡河水利枢纽工程墩墙加固中的应用。探讨了粘钢加固法在水利工程中应用的质量控制要点和应注意的问题。

[关键词]粘钢加固法；墩墙加固；植筋技术；TJ结构胶；改性TJ结构胶；蠡河水利枢纽工程

1概述

蠡河水利枢纽工程位于苏州市望虞河立交工程的下游，在望虞河北岸与京杭运河沟通。工程建成于1994年，由一座净宽8m的节制闸和一座8m（12）×135m×2.0m船闸组成，船闸设计船型为50t级。工程运行几十年来，因原设计标准偏低，建筑物沉降，过闸船只多，超设计吨位船舶过闸，对枢纽工程结构产生碰撞、挤压和摩擦，导致枢纽工程的墩墙结构在水位变化区及以上一定范围内破损严重，混凝土闸墩出现露石、露筋和断筋现象，浆砌石闸室墙出现表层块石脱落，混凝土挡浪墙局部撞裂，危及枢纽工程结构及通航安全。经江苏省水利厅“苏水管[2005]1号”文批复，决定采用粘钢加固法结合植筋锚固技术，对混凝土闸墩、翼墙及浆砌石闸室墙进行加固，以达到对墩墙结构进行长久和有效防护目的，增强枢纽工程抗撞耐磨能力，改善枢纽工程结构通航防护条件，确保结构安全、完好。

2粘钢加固法施工工艺

粘钢加固法结构简单、快捷，既不影响原来结构的形状，对现有建筑的影响也小，不仅适用于普通建筑物，也适用于水利枢纽工程的加固。与传统的加固相比，具有以下特点：（1）施工简便，快捷。只需要对加固构件的部位进行一般性处理，钢板与结构件之间通过结构胶粘成整体，使得钢板与原结构件可以相互协调一致地工作，无需特殊设备，涉及施工人员较少，工艺简单快捷[1]。（2）加固施工对场地无过高要求，且结构胶硬化速度快，整个加固过程不影响生产。（3）加固效果明显。通过对钢板和构件的有效粘贴，可以有效地解决原建筑物结构承载力不足的问题，并且使加固过的部位不再继续产生裂缝或使得已经产生的裂缝得到有效的控制，从而有效地加强了结构件的稳定性和整体的承载能力[2]。

2.1粘钢加固法

粘钢加固法常用于静力作用的受拉构件、受弯构件及压弯构件的拉区加固，一般要求混凝土强度等级不低于C15、环境温度不超过60℃、相对湿度不大于70%且无化学腐蚀。本工程采用粘钢法加固的构造物处于水位变化区及其以上部位，检测报告结果表明老构造物混凝土强度为26.5~29.3MPa，主要受船只撞击动力影响，且加固施工期间不能影响每天通航。因此对粘钢加固法施工工艺、结构胶性能、施工组织安排等提出了更高的要求。为保证粘钢加固质量，另采取了植筋锚固技术，其作用一是增加了钢板与墩墙的结合力，二是在结构胶粘贴钢板时起固定及加压作用，提高结构胶粘接强度。

2.2粘钢加固法工艺流程

3粘钢加固法施工工艺过程

（1）基面处理。粘钢加固法对混凝土基面的要求十分严格，是关键的工序，对粘结强度有很大影响。基面处理时采用角向金刚石磨光机对混凝土或砌石表面进行打磨，除去3～4mm厚表层（闸首墩墙人工凿除2cm表层砼以保证通航孔净宽），直至完全露出混凝土新面；用压缩空气吹除粉尘，再用高压水清洗；干燥后涂一层TJ结构胶作为底涂。基面处理时如发现钢筋混凝土结构破损，须先进行修补。修补时凿除已破损区域混凝土直至露出主筋，对钢筋进行除锈，检查钢筋锈蚀程度。如果钢筋程度较轻，则在钢筋表面涂二度环氧树脂封闭；如果钢筋锈严重，则在混凝土上开V型槽，割除锈蚀钢筋，绑焊同规格的主筋，并用环氧砂浆修复，固化后再进行下道工序施工。如发现混凝土、浆砌石墙上存在裂缝，则用压力注浆法进行封闭。（2）放样。根据施工图纸进行放线定位，确定钢板及锚孔位置。（3）钻孔及植筋。钻孔及植筋工艺流程为：钻孔→清孔→结构胶配制→注浆与植筋→质量检查。钻孔采用6台DD-400型钻机，在混凝土及块石上钻孔的孔径25mm、深400mm。钻孔完毕后，用压缩空气吹除粉尘土，再用丙酮对孔壁、孔底进行擦洗。植筋粘接剂采用上海华征复合材料有限公司产TJ结构胶（其性能测试结果见表1），为双组份，甲、乙胶配比一般为2∶1，可根据气温高低适当微调，现场称量，即配即用。植入筋采用M24×300mm膨胀螺栓，有效植入深度为250mm，其拉力试验结果分别为49kN、45kN和40kN。植筋时将配制好的胶液注入孔内，数量约为孔体积的1/3，再将螺杆旋转5～10圈置入孔底，让胶液充满孔周围空隙，在螺杆上套一橡胶垫片，封住孔口，以防胶液流失造成空缺。螺杆植入后，一般1.5h内开始固化，10h后完全固化。完全固化后才能与膨胀管共同受力。植筋固化后，在现场随机抽取3根植入块石中螺栓进行抗拔拉力试验，其JHL结合力特征值均达到95kN，试件牢固、无松动。（4）钢板加工制作。钢板采用1.2mm厚的A3冷轧钢，按照施工图纸要求进行切割分块和开孔，开孔数量目每m2不低于5个。钢板粘贴面进行除锈和粗糙处理，用砂轮打磨，直至出现金属光泽，打磨粗糙度越大越好，后用脱脂棉沾丙醇擦拭干净，待用。（5）结构胶配制。粘贴钢板用胶采用TJ结构胶，考虑到本工程混凝土表面比较潮湿，水下部分处于完全浸湿状态，现场配制时掺入适量的CaCO3粉和适量的聚硫橡胶进行改性，以提高强度、增加耐水防腐蚀性能。配制时，根据每一次用量准确计量各组份，配制容器内不得有油污，并按同一方向充分搅拌均匀。（6）混凝土及钢板结合面涂胶。粘接剂配好后，用抹刀同时涂抹已处理好的砼表面（涂布量为1kg/m2）和钢板表面（涂布量为2kg/m2），厚度不小于3mm，中间厚边缘薄。（7）粘贴钢板、固定及加压。将钢板预留孔对准已植好的膨胀螺栓，拧紧膨胀螺栓来固定、加压钢板，直至胶液从钢板边缘挤出。（8）固化。改性后的TJ结构胶可在常温下固化，粘贴钢板固化12h后可正常使用。（9）检查。粘好钢板后用木锤沿粘贴面轻敲钢板，如无空洞声，表示已粘贴密实，否则应剥下钢板，补胶后重新粘贴。（10）勾缝及防腐。钢板粘贴全部结束后，对其接合缝进行勾缝处理，勾缝材料为TJ结构胶。最后在钢板表面涂刷3道防锈漆防腐。

4质量控制要点

（1）钢板、螺栓、结构胶进场后，应按照相关规范抽样送检，检测合格后方可使用。（2）混凝土或块石进行表面处理时必须完全露出新面，面上无浮层、松动层、油污等。破损混凝土修补时，钢筋除锈彻底，绑焊质量符合相关规范要求。（3）钢板表面及混凝土或砌石结构面孔位相对应，孔径、孔深符合设计要求，孔内擦洗干净，手摸无粉尘。（4）钢板粘接面打磨至出现金属光泽，手摸比较粗糙，并用脱脂棉沾丙擦拭干净。（5）结构胶专人配制，计量准确，经常检验计量器具的准确性，胶液随配随用，搅拌均匀。（6）钢板与砼或砌石结构结合面胶液中间厚边缘薄，钢板加压至胶液从钢板边缘挤出，粘好后，木锤沿粘贴面轻敲钢板，必须无空洞声，确保结合面密实。（7）植筋所用螺栓规格必须符合设计要求，胶液须充满孔周围空隙；植筋后应按相关拉拔检测试验。（8）钢板拼合缝均匀、美观，缝内胶体饱满，表面平整度与钢板一致；防锈漆材质符合设计要求，漆层工艺、厚度满足相应规范要求，表面美观。

5结语

蠡河水利枢纽工程墩墙加固粘贴钢板数量为520m2，单价为1900元/m2。粘贴钢板加固历时60天，且不影响每天通航，船闸通航每天收费近3万元。采用粘钢法加固技术与其它加固方案相比，有工期短、不影响通航的优点。经过半年多的运行考验，加固质量达到了预期效果，值得在其它水利加固工程中推广。

参考文献

[1]李轶鹏，王元清，王秀丽，等.钢结构的粘钢加固技术及其工程应用[J].工业建筑，2017，47（11）：202-206，154.

[2]周锦福，颜贞明，郑庆明，等.钢筋混凝土结构粘钢加固修复施工技术[J].山西建筑，2017，43（23）：93-94.

作者：朱小琳;尤宽山;杨文艳；曾亚玲；陆海翔 单位：江苏省水利机械制造有限公司