浅谈老旧泵站结构加固处理的几种方法

2016-02-05侯海红赵红莉

治淮 2016年8期

侯海红　赵红莉

浅谈老旧泵站结构加固处理的几种方法

侯海红赵红莉

在国家的大力支持下，1998年安徽省开展了大规模的水利建设。随着一批重要骨干水利工程相继开工，以提高泵站效率、解决泵站安全隐患为目标的泵站技术改造工程也相继得以实施。工程技术人员以《泵站技术改造通则》为指导，有针对性地对各站进行了系统的分析，根据实际情况加以改造，成效显著。

在实际工作中，针对属于三类建筑物的老旧泵站一般采取泵房上部结构拆除重建或加固改造，而对下部混凝土结构进行加固处理的技术方案。2005年以前，水利工程加固改造采用的方法还比较单一，技术水平相对落后。近年来，随着新型材料的广泛应用与技术的不断成熟，新的混凝土加固技术也逐渐在水利行业得到普及，在水利工程改造、抗震加固、结构补强及老旧结构维修翻新等方面取得了大量的成功经验。

目前，依据《混凝土结构加固设计规范》（GB 50367-2013），常用加固方法有增大截面加固法，复合截面加固法，置换混凝土加固法，粘钢加固法，纤维复合加固法，植筋、锚栓锚固法，预应力加固法，钢筋水泥砂浆外加层加固法，绕丝法等。

针对不同的泵站结构问题，科学地分析和选择加固方法是老旧泵站加固改造成败的关键。因此，在进行结构加固之前首先要弄清楚结构问题产生的原因和其本质。

根据经验，老旧泵站结构问题可以归纳为结构强度问题和耐久性问题两大类：（1）结构强度问题。主要是受力条件变化、外部不利环境造成的结构损坏、强度不足或强度安全储备不足。这类结构问题一般会导致两种结果：结构受拉区或结构受压区破坏。受压区破坏本质是因为混凝土抗压或抗剪强度不足；受拉区破坏一般是由于结构配筋不足或钢筋锈蚀失效。（2）结构耐久性问题。结构耐久性不足主要有以下几方面原因：原泵站混凝土结构存在质量缺陷，有裂缝、蜂窝、麻面等；原泵站混凝土结构保护层厚度不足；泵站经多年运行，混凝土劣化、老化、碳化甚至表面剥落；近年来由于环境问题日益突出，水污染导致的混凝土结构耐久性问题也逐渐引起重视。

针对结构不同的加固需求，可以采用不同的加固方法达到结构加固延寿的目的：（1）对于结构强度问题，可能产生的破坏形式是受压区混凝土单元抗压或抗剪强度不足以抗衡其所受的应力而破碎或错裂，可以通过对混凝土结构受压区补强的方式处理，如粘钢加固，外包钢加固，受压区混凝土置换、增大截面等；受拉区的抗拉强度不足可采用碳纤维、钢板、钢筋、钢束替代原有受拉钢筋的方式处理，如碳纤维加固、粘钢加固、预应力加固法等。（2）对于结构耐久性问题，可以通过对结构表面、结构钢筋甚至结构混凝土本身进行保护或加固处理的措施，达到提高结构耐久性的目的。常见的有环氧树脂涂料防护、有机或无机渗透型混凝土加固剂保护等。

一、针对结构强度的常用加固方法

1.复合截面、混凝土置换加固法

采用混凝土受力构件薄弱部分的直接置换或采用浇筑混凝土附加层加大结构受力断面的方式对受力结构进行补强加固。其优点是施工工艺可靠、技术难度较低。但在设计阶段须注意新老混凝土结合面的处理、补强混凝土材料的选用及叠合构建的计算。

2.粘钢加固法

粘钢加固亦称粘贴钢板加固，是将钢板采用高性能的环氧类粘接剂粘结于混凝土构件的表面，利用钢板良好的抗拉强度达到增强构件承载能力及刚度的目的，主要用于结构受压区结构补强。粘贴完成后与加固区混凝土形成整体共同承担压应力，或在结构受拉区用于受拉区替代梁板下部受拉筋作用。

粘钢加固法的优点是施工简便、快捷；基本不增加被加固构件断面尺寸和重量；结构胶固化时间短，受力工作可靠度高；应用广泛，加固效果可靠。

3.碳纤维加固法

碳纤维结构加固技术是采用高性能粘结剂，将碳纤维布或碳纤维板粘贴在结构构件表面，使两者共同工作，从而提高结构构件的（抗弯、抗剪、抗拉）承载能力和抗疲劳能力的技术。主要适用于梁、板、柱、墙的加固，桥梁、桥墩、桥面、泵室、涵洞的结构补强及水下结构的防腐加固。

碳纤维加固的优点是强度高、效果好，能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性；自重轻、易裁剪；施工简便、经济性好、工期短等。适用于各种混凝土受力构件和一般构筑物的加固修补等。

二、针对结构耐久性问题的常用措施

混凝土结构的耐久性概括起来是指混凝土抵抗周围不利因素长期作用的性能。结构耐久性问题主要表现为：混凝土损伤，钢筋的锈蚀、脆化、疲劳、应力腐蚀等。工程上一般采用以下几种措施提高混凝土的耐久性。

1.加强或附加保护层措施

较早的有采用混凝土外加层、钢筋水泥砂浆外加层加固法；近年来比较常用的是环氧砂浆或环氧涂层保护层加固法，是以环氧树脂、改性环氧树脂为主要成膜物质直接涂覆或结合复合纤维涂覆于混凝土表面，起到对结构封闭保护的作用。因其具有极好的附着力，良好的耐化学腐蚀性能，较好的耐碱性，涂层坚硬，在水利工程钢结构防腐、混凝土表面防腐等方面应用广泛。

2.混凝土结构渗透加固措施

这是近年来发展起来的一种技术，如聚合物浸渍混凝土加固技术，是指以浸渍液渗入混凝土内部并且聚合而成的一种不容于水的结晶体，可以填塞混凝土毛细孔道，从而使混凝土更加致密，提高混凝土强度和耐久性。

比较有代表性的有赛柏斯渗透型结晶，其加强结构表面及内部混凝土强度，加强钢筋与混凝土之间粘结锚固作用显著，经工程验证，该技术简单、可靠、实用，值得进一步推广。此外，对于比较大的结构裂缝，高压注浆也是比较常用的渗透加固方法。