劉世剛
(山西省水利水電勘測設計研究院,山西 太原 030024)
尊村引黃工程位于永濟西北、黃河小北干流河段尊村嘴上,是山西省境內最大的以黃河為水源的集防汛、排澇、灌溉、供水于一體的大(一)型綜合性水利工程。灌區(qū)范圍為永濟、臨猗、鹽湖、夏縣、聞喜5縣(市、區(qū))的37個鄉(xiāng)鎮(zhèn)596個行政村,設計灌溉面積為11.07萬hm2,受益人口71萬人。
尊村引黃一級泵站設計揚程8.9 m,共10臺機組,總裝機7 370 kW,設計提水流量46.5 m3/s。1978年4月投入運行,年均運行3 150臺時,截至2007年累計運行79 103臺時,灌排水量19.225億m3。
尊村一級泵站興建于20世紀70年代,屬“三邊”工程。投入運行30年來,泵站設施和建筑物嚴重破損,部分建筑物基礎局部沉陷,廠房喪失防風保溫功能,不安全因素普遍存在;與之配套的渠系工程因年久失修,損壞狀況突出,直接影響到泵站的安全運行和工程效益的正常發(fā)揮。
經(jīng)專業(yè)機構鑒定,一級泵站建筑物狀況為:第一,進水閘及進水流道鋼筋混凝土結構基本完好,由于黃河岸邊年溫差大,環(huán)境潮濕,外露混凝土結構遭受多年的風化侵蝕作用,嚴重老化剝蝕、缺損,表層保護層部分脫落,導致露石、露筋。第二,前池隔墻漿砌石砂漿抹面大面積脫落,風化侵蝕嚴重,強度降低,前池內泥沙淤積嚴重,水位抬高,隔墻存在不穩(wěn)定問題。第三,主廠房下層結構混凝土表層脫落,副廠房地基在沉降縫處發(fā)生不均勻沉降,主、副廠房屋頂多處漏雨嚴重;內外墻面涂層大面積脫落。第四,出水池為側向出水,鋼筋混凝土結構,側墻局部裂縫,淤積嚴重。
對各部分混凝土結構采用無損回彈法進行檢測,檢測結果見表1。
表1 混凝土檢測結果
由表1可知,泵站主要結構經(jīng)過多年運行,混凝土強度有所下降,表層混凝土剝落,保護層厚度減小,局部墻體出現(xiàn)裂縫。為保證泵站安全運行,必須對出現(xiàn)問題的結構進行加固。
混凝土結構的加固方法分為直接加固和間接加固兩類。直接加固法是直接針對結構構件或節(jié)點承載力提高的加固;間接加固法是針對結構總體布局,減小或改變構件內力的加固。此外,還有配套使用的裂縫修補技術、托梁拔柱技術、后錨固技術、阻銹技術、噴射混凝土、纖維混凝土、改性混凝土等技術。
混凝土結構經(jīng)可靠性鑒定確認需要加固時,進行加固方案設計。設計時可根據(jù)實際條件和使用要求,按技術先進可靠、經(jīng)濟合理的原則,選擇適宜的加固方法和配套技術。
進水閘閘墩、門槽、平臺等部位混凝土破損,使用環(huán)氧砂漿進行修補。修補時,先清理風化松動的混凝土,然后鑿毛至新鮮混凝土,沖洗后待表面干燥再刷環(huán)氧基液,最后采用環(huán)氧砂漿抹面并進行養(yǎng)護。
前池為兩廂磚石砌體結構,每臺泵對應一個流道,每個流道寬4.9 m,長15.7 m。由于黃河水含沙量高,導致流道內淤積嚴重,隔墻承受壓力過大,出現(xiàn)傾斜、裂縫。本次設計在對前池徹底清淤后,在隔墻頂澆筑50 cm厚鋼筋混凝土,在隔墻間架設工字鋼,在邊墻處埋設鋼板,工字鋼和鋼板焊接,前后設3道橫梁,使每廂的隔墻連成整體,改善其受力狀況。
由于主廠房混凝土強度有所降低,需加大排架鋼筋混凝土柱的截面,柱間增設支撐結構;主廠房屋面鋪設高聚物改性瀝青防水卷材(厚度大于3 mm);主廠房水泵層及中間層混凝土結構采用環(huán)氧砂漿修補。
主廠房排架柱為墻包柱結構,截面80 cm×50 cm,伸向廠內,廠房外為磚柱,根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》要求,需加大混凝土柱的截面面積,并在柱間增設拉結連系,使其結構具有完善的整體性。首先拆除原排架柱外磚柱,然后鑿除原排架柱外立面的混凝土保護層,在原磚柱位置澆筑C25鋼筋混凝土柱,土柱尺寸50 cm×50 cm,采用化學植筋使新澆鋼筋混凝土柱與原柱連接。排架柱間設柱間鋼支撐、水平壓梁。在主廠房的第三跨和第八跨設置上、下柱間支撐,在第一跨、第五跨、第六跨、第十跨、第十二跨設置上柱支撐,其他各單元設置柱頂水平壓桿。在第三跨和第八跨下柱支撐下增設C25鋼筋混凝土水平壓梁,水平壓梁與排架柱間采用化學植筋連接,植筋直徑20 mm,設計錨固深度720 mm,鉆孔直徑25 mm,植筋間距120 mm,距邊緣最小距離60 mm。
副廠房基礎為平板式筏片形基礎,廠房地基有不均勻沉降,需進行加固。由于一級站毗鄰黃河岸邊,地下水位較高,因此地基處理采用石灰樁法進行基礎加固。石灰樁長10 m,樁徑40 cm,樁距為3.5倍直徑,按三角形布置,地基處理范圍為基礎寬度加寬2 m。
出水渠混凝土裂縫修補采用填充密封法。在構件表面沿裂縫鑿出U形溝槽,然后采取摻ZV型混凝土修補膠配制的聚合物修補砂漿修補混凝土裂縫。
尊村引黃一級泵站改造是在不影響泵站正常運行的前提下進行的,不改變泵站原來的規(guī)模、大小,僅對出現(xiàn)問題的結構部位進行處理,針對性地作出設計方案,采用最經(jīng)濟有效的方法,排除安全隱患,有效延長了建筑物的使用壽命。