徐宇航
(上海交通大學海洋水下工程科學研究院,上海市?200231)
某水電站溢流壩段有4個閘墩,在閘門與支鉸之間存在1條沿墩頂左右方向貫通閘墩(墩寬2 500 mm)的裂縫,并沿閘墩兩側向下延伸約3 000 mm,縫上局部少許白漿,閘墩兩側裂縫基本上呈對稱(見圖1)。對每條裂縫的情況進行外觀檢測和采用超聲波“雙面斜測法”進行裂縫深度檢測。以L1裂縫為例,裂縫位于右邊墩壩下0+019.300處,分布位置如下所示(見圖2),具體情況為:裂縫內外兩側裂縫長分別為3 200、3 300 mm,最大縫寬分別為0.20、0.15 mm;裂縫尾部少許白漿。深度檢測結果顯示,L1裂縫上部貫穿,中下部兩側裂縫深度合計1 500~1 800 mm,呈微收斂趨勢。
為了防止裂縫對結構安全產生影響,同時防止出現(xiàn)新的裂縫,先對閘墩頂部導向墩至啟閉房范圍內的混凝土進行部分鑿除,對混凝土鑿除位置進行配筋和混凝土重新澆筑;然后對裂縫進行灌漿和粘貼碳纖維布處理。
2.1.1 鑿除墩頂混凝土重澆筑
為了限制現(xiàn)有裂縫繼續(xù)擴展,將墩頂電纜溝兩側、導向墩與啟閉房之間的混凝土鑿除,鑿除范圍如下所示(見圖3、圖4),保證鑿至電纜溝底層鋼筋外露為止;然后在電纜溝兩側配筋,要求鋼筋的混凝土保護層厚度為50 mm,并澆筑C30一級配混凝土。
2.1.2 裂縫處理
(1)造孔
在閘墩兩側立面裂縫處沿縫布置斜孔,并埋設
灌漿管;孔距、孔徑視施工現(xiàn)場具體情況而定,斜孔孔深以穿過裂縫延伸面為準。在閘墩頂部裂縫處騎縫鉆設2個排氣孔。
(2)裂縫清理及洗孔
用鋼絲刷及加壓水沖刷閘墩立面裂縫及頂部表面,清除表面灰塵及雜質,并用壓力水對鉆孔進行洗孔,要求回水清澈為止。
(3)涂刷環(huán)氧涂料封縫
在清潔干凈的縫面涂抹1層環(huán)氧膩子封閉縫面。
(4)通風檢查
對灌漿孔進行壓水/氣檢測,壓力大于灌漿壓力;當發(fā)現(xiàn)止?jié){有缺陷時,應在灌漿前進行修補。
(5)灌漿
化學灌漿選用HK—G—4環(huán)氧化學灌漿材料,灌漿壓力初選0.3~0.5 MPa,具體根據(jù)現(xiàn)場實際情況確定。灌漿時在閘墩兩側立面同時進行,采用由下至上的順序,直至閘墩頂部排氣孔出純漿后停止灌漿(見圖5、圖6)。
(6)表面處理
灌漿完成后,清理超出原裂縫區(qū)域約1 m范圍的區(qū)域,待粘貼碳纖維布區(qū)域應平整,除去表面浮塵、油污等雜質,直至完全露出混凝土結構新面。轉角粘貼處要進行導角處理并打磨成圓弧狀,圓弧半徑不應小于20 mm。
(7)粘貼碳纖維布
涂刷底層樹脂:用滾筒刷將底層樹脂均勻涂抹于清理后的混凝土面上,樹脂表面指觸干燥后立即進行下一道工序施工。
找平處理:對混凝土表面凹陷部位用環(huán)氧膩子填補平整,且不應有棱角;轉角處用環(huán)氧膩子修復為光滑的圓弧,半徑不小于20 mm;在找平材料表面指觸干燥后立即進行下一步工序施工。
涂刷浸漬樹脂:按照碳纖維布產品規(guī)定配比配制浸漬樹脂并均勻涂抹于所要粘貼的部位。
粘貼碳纖維布:在墩側立面垂直于裂縫方向滿貼1層碳纖維布,覆蓋整條裂縫,寬度0.6 m,搭接部位寬度為10 cm;再于裂縫區(qū)域條狀粘貼1層水平方向的碳纖維布,布置尺寸為寬25 cm、長300 cm、間距25 cm,水平箍數(shù)量根據(jù)裂縫延伸長度確定。在水平箍上再垂向條狀粘貼碳纖維布壓固,壓固碳布布置尺寸為寬25 cm、間距50 cm,對水平箍起到固定作用。
墩頂部碳纖維布粘貼布置同墩側,碳布纖維方向垂直于裂縫方向,搭接部位寬度為10 cm。
脫泡處理:用專用的滾筒順纖維方向多次滾壓,擠除氣泡,使浸漬樹脂充分浸透碳纖維布,滾壓時不得損傷碳纖維布。
在最外層碳纖維布的表面再均勻涂刷1道浸漬樹脂。
(8)表面防護處理
待碳纖維布粘貼牢固后,在表面涂刷1道HK—968彈性環(huán)氧涂料,既可對碳纖維布起到防沖保護作用,又可使處理區(qū)域顏色接近周邊混凝土顏色,保持美觀。
HK—968彈性環(huán)氧涂料是一種增厚型涂料,常規(guī)產品為灰色,一次涂抹厚度可達300 μm以上;其綜合了環(huán)氧涂料的強度和聚氨酯涂料的彈性,與普通環(huán)氧涂料相比,韌性、抗沖磨性能、抗裂性等大幅度提高并具有一定的延伸率(見表1)。
表1 HK—968彈性環(huán)氧涂料主要性能指標
HK—EQ無溶劑環(huán)氧膠泥是一種由改性環(huán)氧樹脂制備而成的聚合物膠泥,可用于混凝土表面抗沖磨保護處理,混凝土表面不平整、蜂窩麻面、氣泡等缺陷的表面封閉處理;也可用于裂縫灌漿的表面封縫處理。該環(huán)氧膠泥具有一定的親水性,可用于干燥和潮濕(無明水)基面(見表2)。
表2 HK—EQ無溶劑環(huán)氧膠泥主要性能指標
環(huán)保型HK—G—4環(huán)氧灌漿材料是一種粘度低、滲透性好、強度高、操作方便的雙組份灌漿材料,可以對混凝土結構中的微細裂縫、施工縫、冷接縫和巖基縫隙進行灌漿處理,從而恢復結構整體性,達到防滲、補強、加固的目的(見表3)。
表3 環(huán)保型HK—G—4環(huán)氧灌漿材料主要性能指標
碳纖維布主要性能指標如下所示(見表4)。
表4 碳纖維布主要性能指標
碳纖維浸漬樹脂是一種雙組份、高固含量、高強度、不流淌、觸變型黏合劑(見表5)。
表5 碳纖維浸漬樹脂主要性能指標
該項目溢洪道4個閘墩墩頂?shù)?條裂縫均位于支鉸和閘門之間,為頂部混凝土澆筑深層裂縫或局部貫穿裂縫。4條裂縫分別沿4個閘墩左右貫通,沿閘墩兩側向下延伸約3 000 mm,裂縫寬度多為0.15~0.30 mm,縫上局部少許白漿;閘墩兩側裂縫基本上呈對稱布置,兩側深度合計多為1 300~1 950 mm,部分斷面貫穿。
通過裂縫的成因分析和結構的安全復核,閘墩結構安全滿足要求,4條裂縫均大概率為溫度裂縫,對結構安全不造成影響。為保障閘墩結構的完整性,防止裂縫進一步擴張威脅結構安全性,已采用化學灌漿與粘貼碳纖維布綜合應用的方法對裂縫進行處理,恢復閘墩結構的整體性,提高閘墩建筑物的耐久性;并對閘墩頂部電纜溝兩側混凝土鑿除處理,重新配筋澆筑以提高其抗裂性能。