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        南水北調(diào)中線襯砌面板凍損破壞修復(fù)技術(shù)

        2017-11-08 08:35:00郝清華馬成杰
        河南水利與南水北調(diào) 2017年10期
        關(guān)鍵詞:混凝土施工

        □郝清華 王 偉 馬成杰

        (1南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局;2南水北調(diào)中線建管局河南分局)

        南水北調(diào)中線襯砌面板凍損破壞修復(fù)技術(shù)

        □郝清華1王 偉2馬成杰2

        (1南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局;2南水北調(diào)中線建管局河南分局)

        南水北調(diào)中線干線工程自2014年通水運(yùn)行以來,部分明渠段與水面交接部位襯砌面板發(fā)生凍損現(xiàn)象,面板表層剝蝕脫落。工程位于華北平原地區(qū),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??紤]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(fù)技術(shù)研究。

        南水北調(diào)中線;襯砌面板;凍損破壞;修復(fù)

        1 南水北調(diào)中線干線工程概況

        南水北調(diào)中線一期工程從加壩擴(kuò)容后的丹江口水庫陶岔渠首閘引水,沿線開挖渠道,經(jīng)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(cè)北上,自流到北京、天津。

        南水北調(diào)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(jìn)行混凝土襯砌,綜合糙率n為1.50×10-2,設(shè)計(jì)水深8.00~3.80m,渠道底寬29.00~7.00m,渠道邊坡系數(shù)2.00~3.50。

        2 水下襯砌板修復(fù)研究必要性

        南水北調(diào)中線干線工程通水運(yùn)行以來,工程巡查發(fā)現(xiàn)部分與水面交接部位襯砌面板發(fā)生凍損現(xiàn)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(nèi)不會對渠道運(yùn)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(fù)遭受凍融交替作用,隨著凍融次數(shù)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(jié)構(gòu)安全,最終影響輸水運(yùn)行安全,對發(fā)生凍損破壞的襯砌面板及時進(jìn)行修復(fù)是必要的。

        3 水下沉箱設(shè)備研究

        由于凍損部位襯砌面板位于運(yùn)行水位線附近,如進(jìn)行修復(fù)處理需要協(xié)調(diào)總調(diào)中心降低運(yùn)行水位,考慮到長時間降低運(yùn)行水位,將影響正常通水運(yùn)行,特提出研制水下沉箱設(shè)備。

        水下沉箱設(shè)備用于實(shí)現(xiàn)渠道水位以下1m范圍坡面干地作業(yè),設(shè)計(jì)尺寸:4.50m×3.00m×1.50m(長×寬×高),兩側(cè)擋板底部按照渠道試驗(yàn)坡比1∶2設(shè)計(jì)。主要克服的技術(shù)難題是止水及形成干地作業(yè)后設(shè)備抗浮問題,經(jīng)過多次探討交流,并從實(shí)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(jié)構(gòu)。浮力控制結(jié)構(gòu)是在設(shè)備內(nèi)外側(cè)綁縛的8個可充氣充水式水箱,向水箱內(nèi)充水排出氣體,增加箱體配重,保證沉箱內(nèi)水體排空形成干地作業(yè)面后,沉箱不會浮起或移動;向水箱內(nèi)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(nèi)形成干地作業(yè)面。

        4 水下沉箱設(shè)備下水試驗(yàn)

        水下沉箱設(shè)備下水試驗(yàn)采用吊車將沉箱放入水中,調(diào)整浮力控制結(jié)構(gòu),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(jīng)過多次水下實(shí)驗(yàn),向水箱內(nèi)充水可有效增加壓重,結(jié)合氣壓式硅膠止水,止水效果良好,進(jìn)行水面交接部位襯砌面板修復(fù)可實(shí)現(xiàn)干地作業(yè),修復(fù)完成后,向水箱內(nèi)充氣,水箱內(nèi)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(qiáng)的操作性和適用性,達(dá)到十分理想的試驗(yàn)效果。

        5 水面交接處襯砌板凍損修復(fù)

        在水下沉箱設(shè)備下水試驗(yàn)順利完成后,為襯砌板修復(fù)提供了有利的干地施工作業(yè)面,對襯砌面板凍損修復(fù)材料和工藝進(jìn)行了試驗(yàn)分析,確定如下。

        5.1 修復(fù)材料

        修復(fù)材料強(qiáng)度應(yīng)高于母材且無毒,材料凝固后顏色應(yīng)與混凝土顏色相近,與原混凝土要能良好結(jié)合,根據(jù)這一原則最終確定選用NE型聚合物砂漿作為修復(fù)材料,有關(guān)參數(shù)詳見表1。

        5.2 施工工藝流程

        表1 NE型聚合物砂漿參數(shù)表

        沉箱吊裝就位→抽排沉箱內(nèi)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(yǎng)護(hù)。前兩步已在沉箱試驗(yàn)部分說明,現(xiàn)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(shí)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(yīng)規(guī)則;基面鑿毛后,采用掃把、鋼絲刷或高壓風(fēng)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(yīng)再次用毛刷蘸水涂刷混凝土基面,以確?;嫣幱跐駶欙柡蜖顟B(tài)。

        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(jìn)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(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)料口,在配比范圍內(nèi)加水?dāng)嚢柚梁线m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(xiàn)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(shí),尤其是邊角接縫處要反復(fù)壓實(shí),避免出現(xiàn)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(bǔ),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(yǎng)護(hù)

        NE聚合物砂漿終凝后約12-24 h應(yīng)及時養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)溫度不宜低于5℃和高于40℃,養(yǎng)護(hù)時間不得少于14 d,7 d內(nèi)應(yīng)始終保持砂漿表面呈濕潤狀態(tài),剩余養(yǎng)護(hù)期內(nèi)保持砂漿表面潮濕狀態(tài)即可,最低溫度低于10℃時,應(yīng)適當(dāng)加長養(yǎng)護(hù)時間。

        5.2.5 季節(jié)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(yīng)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(yǎng)護(hù)工作。

        6 結(jié)語

        水面交接部位襯砌板修復(fù)技術(shù)探索研究試驗(yàn)共完成了26塊凍損襯砌面板修復(fù),效果良好,達(dá)到了預(yù)期目的,并對全線水面交接部位凍損破壞修復(fù)起到一定的指導(dǎo)作用。

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

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