新疆某水电站引水渠排洪涵洞修补加固方案

2013-11-04李文国

水科学与工程技术 2013年3期

李文国

（新疆伊犁河流域开发建设管理局，乌鲁木齐 830000）

1 概况

新疆某水电站引水渠跨洪沟采用筑堤埋涵结构型式，引水渠线共设8座排洪涵洞，由于顶板和底板配筋不足，正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力不够，在水电站运行两年后出现了较大的安全隐患。引水渠线8座排洪涵洞中，7座排洪箱涵顶板和底板出现受弯和受剪裂缝，最大裂缝宽度达4mm；箱涵结构产生较大变形，表现形式为顶板向下变形，底板向上变形，总变形达到3～4cm；严重影响了箱涵结构的安全运行和耐久性，急需采取可靠措施对病险箱涵进行修复和加固。

本方案从结构安全及耐久性两方面对涵洞进行维修加固，并进行了结构内力、配筋及过洪能力等的复核计算，以确保病险箱涵在除险加固后能够安全运行。

选取安全隐患最为严重的4#排洪涵洞为例进行加固处理设计。4#排洪涵洞为单孔涵，方型结构2.0 m×2.0m，壁厚0.5m，每段长10.0m。缝间设止水填缝材料，上覆最大填土厚度22.64m。

2 修补加固思路及结构措施

修补加固涵洞结构采用增设支点法进行加固，即在箱涵中间增设宽300mm的钢筋混凝土墙，形成单箱双室结构，减小结构计算跨度，达到减小箱涵结构内力和提高承载力的目的，确保箱涵结构安全。增设混凝土墙之前，先采用千斤顶卸载，由于此力与箱涵外荷载方向相反，可有效减小箱涵结构内力，削弱顶板和底板跨中弯矩峰值，提高箱涵结构加固效果。对箱涵顶板和底板出现的裂缝，小于0.2～0.3mm的，采用开槽法修补，进行裂缝封闭处理；大于0.3mm的裂缝采用灌浆法修补，解决钢筋混凝土结构耐久性问题。

考虑钢筋混凝土墙体施工相对较慢，且面临冬季拌合混凝土施工，在箱梁中部增设临时钢支撑，卸载以10m分段为单元，均匀设4根支撑，同一单元内卸载荷载上、下限分别为垂直上方土体重量的1/2及1/3，取土体重20kN/m3，即22m埋深处单根支撑卸载值宜700～1000kN；埋深10m处，支撑卸载值宜330～500kN；采用顶升卸载工艺，确保支撑能够充分分担竖向荷载，并实施顶升荷载，支撑分担荷载，顶、底板位移，裂缝，侧墙应变变化观测，确实卸载安全。

钢筋混凝土墙实施包括顶、底板内植筋工作。

3 箱涵裂缝修补

3.1 裂缝调查

裂缝调查包括裂缝数量、位置、走向、长度和深度，还需要对裂缝附近情况进行调查，包括混凝土劣化度和钢筋及其锈蚀状况；借助照相机、卷尺、裂缝测宽仪，对箱涵的裂缝进行检查和详细记录；统计裂缝长度，按照裂缝宽度进行分类，为裂缝修复方案的制定提供依据。

3.2 混凝土裂缝修补

3.2.1 化学灌浆

灌浆前，将灌浆孔全部打开，用压缩空气将孔内、缝内积水吹挤干净，并争取达到无水状态，如缝内仍有积水，采用丙酮赶水，将水赶到一定的部位再进行环氧灌浆。灌浆设备采用高压灌浆机，灌浆材料采用环氧树脂，灌浆压力控制在0.3～0.5MPa，灌浆顺序为从下至上、从深至浅、从一侧至另一侧。从下部开始灌浆时，裂缝待灌部分灌浆针头每间隔10个取下1个作为排气孔，当取下针头的灌浆孔有浆液连续流出时，再将针头拧上，并对该孔进行反灌，直到上部排气孔有浆液流出时结束，依次循环完成该条裂缝的灌浆。灌浆过程中，当浆液溢出裂缝，通过短时间停泵工作，阻止浆液的持续外流而延长裂缝中浆材的反应时间，待流出的浆液发泡变硬后灌浆工作可持续进行。灌浆结束后及时对外漏浆液进行清理收集。

当进浆顺利时应降低灌浆压力；当邻孔出现纯浆后，暂停压浆；将注浆嘴移至邻孔继续灌浆，在规定的压力下并浆，直到灌浆结束。灌浆结束标准为：①当浆液从裂缝全断面均匀连续的逸出；②确定泵在较稀薄时间内压力稳定且进浆量趋于零。

3.2.2 修补加固方案

在裂缝修补加固之前，需先对混凝土顶板和底板进行卸载，使裂缝一定程度的闭合，增强修复效果，并且能起到临时支护的作用。一般情况下，补强修复要求浆液固化后有较高的强度，能恢复混凝土结构的整体性。对箱涵顶板和底板出现的小于0.2～0.3mm的裂缝采用裂缝封闭处理，宽度大于0.3mm的裂缝采用灌浆法修补。