植筋技術(shù)在渡槽質(zhì)量事故處理中的應(yīng)用

方業(yè)源

(廣西南寧水利電力設(shè)計(jì)院 南寧 530001)

1 工程概況

五化灌區(qū)位于廣西中部的賓陽縣和上林縣境內(nèi),灌區(qū)范圍約2620km2,設(shè)計(jì)灌溉面積56.9萬畝,灌區(qū)總干渠全長151km,渠系附屬建筑物2513座。

塘柳渡槽位于五化灌區(qū)總干渠上樁號102+864處,設(shè)計(jì)流量為9m3/s,設(shè)計(jì)水深1.26m。渡槽除了為下游輸送水量外,還兼有疏導(dǎo)當(dāng)?shù)夭糠趾樗淖饔?渡槽下游灌溉面積約10萬畝。

2 渡槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

渡槽下部為排架結(jié)構(gòu),2跨總長18m,每跨跨度為9m,渡槽斷面為矩形,凈寬4.6m,混凝土等級為C25,渡槽橫剖面尺寸及配筋見圖1。

圖1 渡槽結(jié)構(gòu)配筋圖

3 質(zhì)量事故情況

渡槽為舊渡槽拆除重建項(xiàng)目,計(jì)劃工期為60天,應(yīng)于春灌放水日 (4月15日)前具備輸水功能,否則將導(dǎo)致下游的10多萬畝的農(nóng)田無法及時(shí)進(jìn)行春灌。

由于施工單位組織不利,施工進(jìn)度嚴(yán)重滯后,3月2日晚加班澆筑混凝土底板時(shí),照明不足,在沒有支撐固定好底板和側(cè)壁鋼筋的情況下,直接在底板鋼筋面鋪設(shè)腳手板運(yùn)輸澆筑混凝土,第二天才發(fā)現(xiàn)底板和側(cè)壁鋼筋嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)位置。其中底板上層鋼筋端部比設(shè)計(jì)位置下沉約50mm;側(cè)壁鋼筋間距嚴(yán)重超出設(shè)計(jì)值 (150mm),最大間距達(dá)到270mm;內(nèi)外側(cè)鋼筋保護(hù)層厚度嚴(yán)重超出設(shè)計(jì)值(30mm),最大達(dá)到80mm,甚至內(nèi)外側(cè)兩層鋼筋幾乎粘在一起。

經(jīng)過核算,底板面筋下沉對渡槽承載能力沒有太大影響,但側(cè)壁鋼筋的移位使得渡槽側(cè)壁達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的承載能力,因此必須采取措施加以處理。

根據(jù)現(xiàn)場進(jìn)度和施工單位的情況,擬定了兩種處理方案,一是拆除重建;二是槽壁混凝土強(qiáng)度等級提高到C30,采用植筋技術(shù),基本恢復(fù)原設(shè)計(jì)的鋼筋布置,5天的齡期即能保證設(shè)計(jì)承載能力。兩種方案相比,拆除重建能徹底消除質(zhì)量事故的不良影響,但工期、費(fèi)用代價(jià)都很大,施工單位也表示按其施工能力從3月10日開始拆除重建,趕工需要40天的工期,可能還是無法在春灌放水日之前完工,為了保證下游10萬畝的農(nóng)田能及時(shí)春灌,決定采用植筋方案處理渡槽。

4 植筋設(shè)計(jì)

植筋的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括植筋直徑、間距、錨固深度、鉆孔直徑、鉆孔深度、膠粘劑等級等。

按照預(yù)定的處理方案,植筋布置同原側(cè)墻鋼筋為φ 8@150,混凝土保護(hù)層厚度為30mm,單根植筋的錨固深度設(shè)計(jì)值可以按以下公式[1]計(jì)算:

ls——植筋的基本錨固深度;

ψN——考慮各種因素對植筋受拉承載力影響而需加大錨固深度的修正系數(shù);

ψae——考慮植筋位移延性要求的修正系數(shù);渡槽所在地設(shè)計(jì)地震烈度為6度,取1.1;

αspt——為防止混凝土劈裂引用的計(jì)算系數(shù),直徑小于20mm時(shí)取1.0;

d——植筋的公稱直徑;

fy——植筋的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度 (N/mm2);

fbd——植筋用膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值,底板混凝土等級C25,粘結(jié)強(qiáng)度設(shè)計(jì)值取2.7 N/mm2;

ψbr——考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力狀態(tài)對承載力影響的系數(shù),一般構(gòu)件取1.0;

ψw——混凝土孔壁潮濕影響系數(shù),不小于1.1;

ψT——使用溫度影響系數(shù),T≤60℃時(shí)取1.0;

同時(shí)植筋的最小錨固長度還應(yīng)符合以下的構(gòu)造要求:

受拉鋼筋錨固:max{0.3 ls;10d;100mm}

根據(jù)以上計(jì)算,單根植筋的錨固深度設(shè)計(jì)值為151mm,與植筋膠廠家提供的參考值 140mm(C30)相當(dāng),為保證實(shí)際施工效果,鉆孔深度定為200mm,植筋膠采用A級膠。

5 植筋施工

植筋的施工工序主要包括定位、植筋加工、鉆孔、清孔、植筋膠制備、植筋、抗拔試驗(yàn)等。

(1)定位

通過量測渡槽兩側(cè)壁已經(jīng)錨固的鋼筋位置,逐根檢查不符合設(shè)計(jì)的鋼筋。具體分兩種情況,一是凡是鋼筋間距超過150mm的地方,在其間植筋,植筋根數(shù)根據(jù)鋼筋間距不超過設(shè)計(jì)的間距計(jì)算;二是鋼筋間距雖然符合設(shè)計(jì)但保護(hù)層厚度超過60mm的,在原設(shè)計(jì)的位置植筋。檢查過程中需要邊量測邊記錄并在植筋位置用油漆作標(biāo)記,經(jīng)過統(tǒng)計(jì),共有39處需要植筋。

(2)植筋加工

鋼筋直徑和形式仍然采用原設(shè)計(jì)的規(guī)格,但為達(dá)到錨固效果,在鋼筋的錨固端需做成螺紋狀,長度為80mm,鋼筋在工廠加工完畢后運(yùn)到工地。鋼筋使用前應(yīng)進(jìn)行除銹處理,避免油漬污染。

(3)鉆孔、清孔

在標(biāo)記的位置用手持式?jīng)_擊鉆在底板上鉆孔,孔深200mm,直徑15mm,植筋孔位示意圖見圖2。鉆孔要嚴(yán)格控制孔徑、孔深和孔斜方向,鉆孔時(shí)應(yīng)穩(wěn)定把持手持式?jīng)_擊鉆,使其均勻鉆進(jìn),孔徑誤差不超過1mm;鉆孔前在鉆桿上標(biāo)記200mm的位置,鉆孔過程中注意觀察鉆進(jìn)深度,達(dá)到標(biāo)志線上即停止鉆進(jìn),孔深誤差不超過2mm,禁止鉆穿底板;外層植筋鉆孔不能斜向槽身外側(cè),嚴(yán)格避免邊壁混凝土爆裂和穿孔的情況。鉆孔時(shí)要邊鉆邊排渣,鉆孔完成后要清孔。清孔時(shí)先用毛刷清掃孔壁,使孔壁上的松渣落到孔底,然后再用氣筒吹孔,注意氣管要深入孔底部,以保證孔底松渣被全部清除干凈。如果孔底有較大渣塊,應(yīng)破碎后再吹孔,直到?jīng)]有粉末吹出為止。

圖2 植筋孔位示意圖

(4)植筋膠制備

施工時(shí)選擇了由A、B料組成的桶裝植筋膠,使用時(shí)必須充分?jǐn)嚢杌旌稀Ｕ绞┕で霸诠さ噩F(xiàn)場進(jìn)行了配合比試驗(yàn),按照使用說明的用量,混合A、B料,通過多次試驗(yàn)調(diào)整固化劑的用量,使膠體初步凝固時(shí)間為15min左右。每次制備的膠體量控制在5孔以內(nèi)。

(5)植筋

將制備好的膠體迅速灌入孔內(nèi),孔內(nèi)灌入膠量不少于孔體積的80%,方可以插入鋼筋,鋼筋盡可能沿孔中心同方向慢慢轉(zhuǎn)動插入,保證鋼筋周圍膠體厚度均勻,灌入膠量控制在插入鋼筋后有少量溢出孔口,膠體固化前不能搖動鋼筋。

(6)抗拔試驗(yàn)

因植筋數(shù)量不多,未按標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行試驗(yàn),只在植筋初步固化60min后,進(jìn)行了簡單的抗拔試驗(yàn)。由3人同時(shí)緊握鋼筋,用持續(xù)全力上拔,并觀察植筋根部情況,未發(fā)現(xiàn)有任何松動跡象。

6 運(yùn)行效果

塘柳渡槽工程植筋實(shí)施后,終于在灌區(qū)春灌放水前5天完成了全部的混凝土工程和上下游連接工程,且在通水前拆除了內(nèi)模板,放水當(dāng)日過水設(shè)計(jì)水深約1m,成功為下游農(nóng)田輸送了春灌用水。工程運(yùn)行至今已經(jīng)歷三個(gè)洪水期,其間運(yùn)行水位已數(shù)次達(dá)到設(shè)計(jì)水深,處理后的渡槽承載能力達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

7 結(jié)語

目前市場上的植筋膠產(chǎn)品較多,魚目混珠的不乏其中,因此在選購時(shí)要選擇一些質(zhì)量穩(wěn)定的品牌,注意查看產(chǎn)品的有效期,并索取使用說明書,甚至要求商家給予必要的培訓(xùn),避免操作失誤引起二次質(zhì)量事故。在正式使用前,一定要進(jìn)行試配,確認(rèn)產(chǎn)品質(zhì)量有保證后,方可用于施工,有條件時(shí)還應(yīng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)抗拔試驗(yàn)。

雖然渡槽的質(zhì)量缺陷得到了修復(fù),但浪費(fèi)了大量的人力、物力和寶貴的時(shí)間,同時(shí)也給工程留下了隱患,因此工程建設(shè)還應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照有關(guān)的技術(shù)文件和施工規(guī)范施工,杜絕類似質(zhì)量事故的發(fā)生。

1 GB50367-2006.《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范》[S].