水利工程論文-寧車沽防潮閘新老混凝土連接設(shè)計(jì)與施工摘要：近年來，我國對許多病險(xiǎn)水閘進(jìn)行了安全鑒定和除險(xiǎn)加固，總結(jié)積累了大量的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)。本文對天津市寧車沽防潮閘除險(xiǎn)加固工程中的新老混凝土結(jié)合與連接的設(shè)計(jì)方案、鋼筋錨固材料和新老混凝土結(jié)合面粘接材料的選擇、施工方法與工藝等進(jìn)行了總結(jié)，為今后其它類似工程的設(shè)計(jì)與施工提供參考。關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)與施工新老混凝土連接防潮閘寧車沽1工程概況及特點(diǎn)1.1工程概況寧車沽防潮閘位于天津市塘沽區(qū)寧車沽村西潮白河與永定新河交匯處，是潮白、北運(yùn)河水系的主要控制工程之一，集防洪、擋潮、排澇和蓄淡于一體，對確保海河流域北系的防洪安全具有重要作用。工程建于1971年。寧車沽防潮閘設(shè)計(jì)流量為3060m3/s，為II等工程，主體建筑物的級(jí)別為2級(jí)。地震設(shè)防烈度為8度。由于防潮閘長期在海水及鹽霧環(huán)境下運(yùn)行和受唐山地震破壞影響，該閘存在諸多安全隱患，2000年12月對寧車沽防潮閘進(jìn)行了安全鑒定，評(píng)定該水閘安全類別為三類，需進(jìn)行除險(xiǎn)加固，對部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除重建。除險(xiǎn)加固后，全閘共22孔，其中中部20孔過流，兩邊孔用混凝土墻封堵。每孔凈寬8m，中墩厚1.1m，閘室總寬199.1m，順?biāo)鞣较蚩傞L123m。工作閘門為升臥式平板鋼閘門，位于閘室中部，上下游分別設(shè)有檢修閘門。閘上設(shè)有工作橋、檢修橋和交通橋。1.2工程特點(diǎn)近年來，我國對許多病險(xiǎn)水閘進(jìn)行了安全鑒定和除險(xiǎn)加固，總結(jié)積累了大量的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)。但是，由于受到資金和工期等條件的限制，在滿足水閘運(yùn)用功能和結(jié)構(gòu)安全的前提下，僅對水閘的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除重建，寧車沽防潮閘就是一個(gè)典型的實(shí)例。寧車沽防潮閘保留了閘底板和部分閘墩，由于閘室整體穩(wěn)定的需要，閘室底板向上游加長。同時(shí)，將原閘墩部分拆除并向上游接長，原閘墩上部也有部分拆除。因此，整個(gè)閘室有以下新老混凝土的結(jié)合、連接部位：加長段新閘底板與原閘底板、原閘底板頂面與其上層新澆混凝土面、新老閘墩的立面、新老閘墩的水平面、新閘墩與老底板等，見附圖。附圖：新老混凝土連接部位示意圖新老底板連接老底板頂面新澆砼新閘墩與老底板連接新老閘墩立面連接新老閘墩平面連接2設(shè)計(jì)方案新老混凝土的連接一是解決新老混凝土結(jié)構(gòu)本身的結(jié)合，使新老混凝土結(jié)合面的強(qiáng)度盡可能地達(dá)到新混凝土本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，限制或減少混凝土裂縫的發(fā)生。二是通過插入新老混凝土中的鋼筋來加強(qiáng)新老混凝土的結(jié)合，當(dāng)結(jié)構(gòu)承受的拉力超過混凝土本身的抗拉強(qiáng)度時(shí)由鋼筋來承擔(dān)。一般來說，鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)能夠容易滿足，而新老混凝土結(jié)合面的處理不易。根據(jù)新老混凝土結(jié)合面所處的不同部位，寧車沽防潮閘采取以下相應(yīng)的處理措施。加長段新閘底板與原閘底板的連接：利用原閘底板已有的與原鋪蓋之間的連接鋼筋，并在原閘底板內(nèi)沿水平方向鉆孔布置兩排插筋，插筋間距為200mm。為保證新老閘底板在接縫處的垂直變位一致，原混凝土閘底板留有長厚均為0.3m的平臺(tái)，新閘底板位于平臺(tái)之上。為擴(kuò)大新老混凝土結(jié)合面的面積，將原閘底板結(jié)合面的上部鑿成45斜面。原閘底板頂面與其上層新澆混凝土面的連接：由于地基沉降，原閘底板高程平均降低了0.43m左右。為恢復(fù)閘底板高程，需在原閘底板上新澆筑混凝土。為保證新老混凝土的結(jié)合，采取以下措施：將原混凝土閘底板沿厚度方向鑿除10cm，在原混凝土底板上鉆孔埋植插筋，插筋間排距為1m，梅花形布置，插筋埋入原混凝土底板中的長度為0.5m，上部露出0.35m。澆筑新混凝土之前在老混凝土底板頂面鋪設(shè)一層水泥砂漿。新老閘墩的立面連接：新老閘墩的立面接縫正處于下游檢修閘門槽位置，是閘墩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比較薄弱的部位，容易產(chǎn)生豎向裂縫。設(shè)計(jì)在原閘墩立面上布置三排插筋，其中，閘墩兩側(cè)的插筋為貫穿檢修門槽的結(jié)構(gòu)鋼筋，中間一排插筋為加強(qiáng)新老混凝土連接的鋼筋，其長度比兩側(cè)鋼筋短些。在澆筑閘墩混凝土?xí)r，應(yīng)隨著混凝土倉面的上升，在老閘墩結(jié)合面上涂刷（或噴射）一層水泥凈漿或無機(jī)界面膠，以保證新老混凝土結(jié)合面的粘接強(qiáng)度。新老閘墩的水平面連接：兩個(gè)邊孔閘墩需部分拆除后澆筑混凝土進(jìn)行加高，原閘墩拆除高度以滿足豎向新老鋼筋焊接長度要求，并應(yīng)使鋼筋的焊接位置間隔錯(cuò)開。新閘墩與老底板連接：根據(jù)閘室結(jié)構(gòu)布置的需要，將原閘墩上游部分進(jìn)行了拆除，而原閘墩下的底板予以保留，拆除的閘墩部分將與上游加長的閘墩段一起澆筑，形成整體。在老閘底板上根據(jù)閘墩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算布置所需的閘墩鋼筋，以鉆孔的方式進(jìn)行植筋，鋼筋的錨固長度必須滿足規(guī)范要求。在澆筑混凝土之前，需對原閘底板進(jìn)行鑿毛、沖洗，并應(yīng)在原閘底板上鋪設(shè)水泥砂漿。3錨固和粘接材料的選用及現(xiàn)場試驗(yàn)3.1插筋錨固材料的選用及拉拔試驗(yàn)在新老混凝土連接中大量使用了插筋，為保證插筋的錨固強(qiáng)度，除滿足錨固長度外，在插筋孔中需填充錨固材料，以增加插筋與混凝土之間的粘接強(qiáng)度。用于灌注插筋的錨固材料選用了兩種，即TK錨固劑和膨脹砂漿，分別用于水平插筋和垂直插筋。膨脹砂漿中摻入U(xiǎn)EA型膨脹劑和早強(qiáng)劑，膨脹劑的摻入量為水泥重量的10%，膨脹砂漿的強(qiáng)度不低于C20混凝土強(qiáng)度等級(jí)。采用TK錨固劑的水平插筋經(jīng)現(xiàn)場拉拔試驗(yàn)檢測，20（II級(jí)）鋼筋拉拔力達(dá)106.9kN時(shí)仍完好，而II級(jí)20鋼筋設(shè)計(jì)抗拉力為97.4kN，滿足設(shè)計(jì)要求。采用膨脹砂漿的垂直插筋經(jīng)現(xiàn)場拉拔試驗(yàn)檢測，拉拔力也能滿足設(shè)計(jì)要求。TK錨固劑為獨(dú)立的筒式包裝，便于注入水平鉆孔中，施工迅速。膨脹砂漿相對便宜，用于豎向插筋。3.2水平接縫水泥砂漿的選用對于新老閘墩、新老底板、閘墩與底板等水平結(jié)合面混凝土澆筑前，老混凝土水平縫面上應(yīng)鋪設(shè)一層水泥砂漿，砂漿的強(qiáng)度等級(jí)不低于C20混凝土強(qiáng)度等級(jí)，厚度為20mm左右。3.3垂直接縫粘接材料的選用對于新老閘墩豎向結(jié)合面，為增加新老混凝土豎向縫間的粘接強(qiáng)度，在澆筑新混凝土之前需在老混凝土面上涂抹粘接材料。設(shè)計(jì)采用水泥凈漿或無機(jī)界面膠，并通過現(xiàn)場大“8”字模試驗(yàn)確定。水泥凈漿的水灰比應(yīng)較混凝土減少0.030.05。無機(jī)界面膠的抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于80MPa，抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于5MPa。經(jīng)現(xiàn)場對水泥凈漿和4種類型的無機(jī)界面膠的大“8”字模試驗(yàn)，在正拉或剪切力作用下，破壞面均未發(fā)生在新老混凝土界面膠結(jié)處，而是發(fā)生在老混凝土內(nèi)部。由此可知，新老混凝土的結(jié)合控制于老混凝土的強(qiáng)度。因此，新老混凝土的立面結(jié)合設(shè)計(jì)采用水泥凈漿。4施工工藝與質(zhì)量控制4.1插筋的施工工藝及質(zhì)量控制放線：在水平方向或垂直方向的插筋位置應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙嚴(yán)格放線，做出鉆孔標(biāo)記。鉆孔及洗孔：用電錘鉆鉆孔，以確保孔壁有足夠的粗糙度。孔徑比插筋直徑大48mm（根據(jù)鋼筋直徑確定），孔深比設(shè)計(jì)的插筋錨固長度略深。鉆孔位置與設(shè)計(jì)孔位偏差不得大于15mm。灌注錨固材料前，應(yīng)對鉆孔用清水沖洗干凈。注漿及植筋：應(yīng)從鉆孔底部開始灌注錨固材料，以確保鉆孔完全填充。在植入鋼筋時(shí)應(yīng)有一些漿液溢出，24h內(nèi)不準(zhǔn)觸動(dòng)插筋。同一倉面內(nèi)的插筋應(yīng)在混凝土開盤澆筑的前7d之前完成。4.2新老混凝土結(jié)合面的施工工藝及質(zhì)量控制混凝土鑿毛：老混凝土按設(shè)計(jì)尺寸拆除后，應(yīng)鑿除老混凝土的棱角和尖角，使新老結(jié)合面平順過渡，陽角半徑不小于100mm。對老混凝土質(zhì)地疏松、敲擊有啞聲的部位，裂縫、孔洞等局部缺陷部位，應(yīng)鑿除至露出新鮮完整的混凝土為止。縫面清洗：為確保施工質(zhì)量，須清除老混凝土表面的疏松層、油污、灰塵等雜物，用鋼絲刷刷毛后，用高壓水沖洗。劃出每次粘接材料涂刷（或噴射）的范圍，并在待用前保持潮濕24h，在涂刷（或噴射）前混凝土表面潮濕但不積水，保持面干飽和狀態(tài)。砂漿鋪設(shè)：水平接縫的水泥砂漿鋪設(shè)應(yīng)隨著混凝土的澆筑隨鋪隨澆，不得一次性大面積鋪完。水泥砂漿厚度為20mm左右，人工攤平，不得過薄或過厚。凈漿噴涂：水泥凈漿的配合比應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)格控制，并每天至少一次對其檢查。水泥凈漿可采用涂刷或高壓噴射的方法進(jìn)行施工。涂抹或噴射水泥凈漿厚度控制在3mm以上。為保證施工質(zhì)量，水泥凈漿涂抹施工須由專業(yè)人員操作，施工單位應(yīng)設(shè)專人負(fù)責(zé)施工質(zhì)量管理和控制。混凝土澆筑：在水泥凈漿初凝后，即可澆筑新混凝土。水泥凈漿和新澆混凝土一起養(yǎng)護(hù)。施工記錄：施工期間必須有詳細(xì)的施工記錄，內(nèi)容