萬福閘加固工程下游側閘墩表面防碳化處理施工實踐探討

萬　泉　陳　勇　蔡玲玲

(1.江蘇省江都水利工程管理處， 江蘇 江都　225200；2.江蘇淮源工程建設監理有限公司， 江蘇 淮安　223005)

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萬福閘加固工程下游側閘墩表面防碳化處理施工實踐探討

萬泉1陳勇2蔡玲玲1

(1.江蘇省江都水利工程管理處， 江蘇 江都225200；2.江蘇淮源工程建設監理有限公司， 江蘇 淮安223005)

隨著水工建筑物混凝土表面碳化程度的不斷加深，防碳化處理技術成為水閘除險加固施工的主要方法。本文以萬福閘下游側閘墩表面防碳化問題的處理為例，介紹了該項目施工方案的比選以及采用丙乳砂漿抹面處理的施工措施。實踐證明，丙乳砂漿抹面施工方法簡單，速度較快，技術成熟，經濟可靠，可作為類似工程施工之借鑒。

丙乳砂漿； 碳化處理； 加固施工

1　工程概況

萬福閘位于揚州市以東10km的廖家溝上，它是淮河入江水道的主要控制建筑物之一，也是淮河入江水道歸江控制工程中最大的口門，承擔著淮河中上游約65%的洪水入江任務。該工程興建于1959年，閘室共65孔，為開敞式鋼筋混凝土結構，每孔凈寬6m，總凈寬390m，設計流量8270m3/s，屬大(1)型水閘、水工Ⅱ等建筑物。該工程自1962年建成以來，在防洪保安、引江灌溉、調蓄優化通航環境、改善工業及生活用水條件等方面發揮了極其重要的作用，綜合效益十分顯著[1]。

萬福閘興建于“大躍進”時期，受當時經濟條件的限制，工程建設標準較低。其中，閘墩原設計為C15少筋混凝土，粗骨料以鵝卵石為主，僅有少量的碎石。在1986—1994年對萬福閘進行的較全面的除險加固過程中，對排架下部的閘墩連同排架一起進行了加固處理，具體做法是鑿除表層混凝土(約13cm)，鋼筋除銹補強后噴高等級細石混凝土(C30)加固，但位于公路橋下部的下游側閘墩(高程-2.0～8.0m)未進行處理[2]。經多年運行，該部位閘墩混凝土病害已較為嚴重。經檢測，閘墩混凝土強度不足C10，較為酥松。混凝土碳化深度：高程4.0～8.0m處為3.5～4cm左右；高程3.5m處2.7～4cm；高程4.5m處為8cm；高程-2.0～1.0m，總體在3.0cm以內，最大為3.2cm，其值均超過了鋼筋保護層厚度，水位變化區(高程1.0～4.0m)骨料外露現象較為嚴重(如圖1所示)。因此，在本次淮河入江水道整治萬福閘加固工程實施中，對該部位閘墩進行防碳化處理,總體防碳化面積約19500m2[3]。

圖1　水位變化區閘墩表面混凝土骨料外露

2　施工方案比選

2.1聚合物抗裂砂漿抹面施工工藝試驗情況

2013年1月，施工單位在64號孔閘墩下游側按照設計圖紙提供的施工工藝進行了閘墩表面人工鑿毛、CT203聚合物防水抗裂砂漿抹面處理試驗。在試驗過程中，發現不少問題，主要表現在：

a.由于閘墩粗骨料以鵝卵石為主，鑿除深度很難控制，且深淺差易太大，一般在3～7cm不等，局部更深。

b.在鵝卵石混凝土中打鋼釘較為困難，鑿除后表面高低不平也導致鋼絲網布設困難。

c.聚合物砂漿層過厚需多遍抹壓，施工困難，易下墜，局部與原混凝土表面結合不良，有空鼓現象。

d.整個施工過程工序多，光砂漿就要分3～4遍涂刷，混凝土鑿除、砂漿涂刷及抹壓等工作效率低，施工周期長。

e.由于玻璃纖維網格布設網眼小而密，加劇了表層砂漿與底層砂漿的分層，在表層聚合物防水抗裂砂漿凝固過程中易出現脫落現象。

f.施工成本過高。表層混凝土鑿除每個工人工資約200元/工日，砂漿厚度遠大于3cm，材料價格超過100元/m2，再加上粉刷人工，初步測算其成本將達到200元/m2以上，而相應投標價格僅為85元/m2。總投資將達到350萬元，超出概算170萬元，將導致施工單位虧損近200萬元；此外，水下部位用鋼圍堰施工十分困難，施工成本將更高。

以上工藝試驗結果表明，該施工設計方案雖然較原初步設計方案有所改進，但工序仍較為復雜，加之原混凝土結構材料較為特殊，施工工效不高，質量控制較為困難，造價較高，因此，須作進一步的優化調整。

2.2丙乳砂漿抹面施工工藝試驗情況

鑒于聚合物抗裂砂漿抹面施工方案存在一些困難和不足，建設處會同設計單位進一步開展了方案論證，在廣泛調研的基礎上，結合工程實際情況，改進了施工工藝，優化了聚合物砂漿的施工方案。2013年9月，由施工單位和聚合物材料研制單位共同在64號孔左側閘墩水位變化區和水位變化區以上部位分別進行了抹面處理試驗，試驗材料主要為丙乳溶液、黃沙以及P.O42.5普通硅酸鹽水泥；閘墩表面鑿毛方法也經過試驗比選，采取電動磨光機鑿毛。此次試驗取得了較為理想的效果，相比第一次試驗，施工工藝較為簡單，施工成本有所下降，且更加省時省力，隨后對閘墩表面和抹面砂漿進行了回彈，兩者未計入碳化深度的回彈強度均值都為20MPa，均符合規范要求。經專家會論證決定，對萬福閘下游側閘墩采取表面輕微鑿毛、丙乳砂漿抹面的施工工藝。

3　施工工藝流程

萬福閘下游側閘墩表面鑿毛，丙乳砂漿抹面的施工工藝流程如圖2所示。

圖2　施工工藝流程

4　主要施工過程

4.1施工準備

現場配備了兩臺小型立式砂漿攪拌機、4輛小推車進行砂漿抹面施工，并制作搭設3孔水上作業平臺。

4.2基面處理

4.2.1閘墩混凝土表面鑿毛

由于萬福閘閘墩表面不僅碳化程度很深，而且還黏附著一層厚約2cm的水藻和貝殼遺體，再加上萬福閘建于特殊年代，由于受當時物質條件限制，成型的閘墩混凝土表面平整度偏差較大，表面凹凸不平，如果直接進行丙乳砂漿抹面，效果會很不理想，起不到加固的作用。因此，必須對其表面進行鑿毛處理，在實際施工過程中，閘墩表面采用電動磨光機去除表面浮層后將裸露的光滑卵石表面鑿毛，并將松軟部分鑿除，平均鑿毛深度控制在1cm左右。

4.2.2鑿毛面清洗

基面鑿毛后，先用鋼絲刷清除粉塵及松散、松動顆粒，再用高壓水槍從上至下將其清洗干凈，使其表面無軟弱、松散附著物。

4.3丙乳砂漿原材料和配合比

a.原材料：水泥為P.O42.5普通硅酸鹽水泥；黃沙為粒徑小于2.5mm標準的石英砂，細度模度1.6的過篩細沙；水為揚州市自來水取水口附近廖家溝河水；聚丙烯酸酯乳液(以下簡稱丙乳)為科研成果直接轉化而成的產品，聚合物丙乳的固體含量為39%～41%。

b.配合比：灰沙比1∶1；水灰比0.4；丙乳凈漿配合比=丙乳∶水泥=1∶2；丙乳砂漿配合比=水泥∶黃沙∶丙乳=1∶1∶0.3。丙乳凈漿及丙乳砂漿配合比如表1所列。

表1　丙乳凈漿及丙乳砂漿基本配合比

c.丙乳砂漿拌制：先將水泥、黃沙干拌均勻，再加入經試拌確定的水量及丙乳，充分拌和均勻，材料必須稱量準確，尤其是水和丙乳，拌和過程中不能隨意擴大水灰比。每次拌制的砂漿，要求能在30～45min內使用完，不宜一次拌和過多。

4.4涂刷丙乳凈漿和丙乳砂漿抹面

待鑿毛面無積水達到干飽和狀態后，用硬毛刷全面涂刷一層丙乳凈漿，以增加層間黏結力，防止沿層滲水破壞，要求凈漿涂布均勻，不漏底，不流淌，在凹凸刷不到處用硬毛刷進行垂直插搗。在凈漿未硬化前，攤鋪丙乳砂漿。砂漿攤鋪到位后，用力壓實，隨后立即抹面(如圖3所示)，注意向一個方向抹平。由于老閘墩表面平整度較差，模板縫痕跡明顯，較多卵石裸露，表面高差可達15mm，故抹面砂漿厚度按5～15mm控制，結合基面情況，盡可能抹平，使抹面后的閘墩表面平順、光滑。抹面分兩次抹壓，以免重垂脫空。兩層砂漿抹壓的時間間隔為2h(視氣溫、濕度而定，以手指壓下無印痕為準)。修補面積較大時，須跳塊施工。

圖3　丙乳砂漿抹面施工

4.5養護

丙乳砂漿表面略干后，用噴壺噴水霧養護24h，再撒水養護7d，7d后自然干燥養護。

5　施工質量控制及檢測

5.1施工質量控制

施工中質檢人員嚴格按照施工工藝要求和施工流程對每道工序進行質量檢查，保證每道工序驗收合格后方能進行下一道工序施工。主要控制點如下：

a.鑿毛面要均勻，裸露的光滑卵石表面配以人工鑿凹痕的方法進行鑿毛處理，以保證鑿毛施工質量；鑿毛完成后及時清理浮渣并用高壓水槍清洗干凈，經監理工程師驗收合格后方可進行丙乳砂漿抹面施工。

b.丙乳凈漿、砂漿嚴格按照有關配合比進行配制，由專職質檢員進行現場指導、監督實施。

c.砂漿隨拌隨用，避免砂漿長時間不用造成凝結浪費或影響抹面施工質量；對未及時使用或已硬化的砂漿，做廢品處理不得使用。

d.按照有關規范和設計要求，制作砂漿試塊，送材料試驗室檢測。

e.丙乳砂漿抹面完成后，派專人及時養護，養護時間不得少于7d。

5.2檢測結果

施工中先后對丙乳砂漿抗壓強度和抗折強度的測試取樣5組，抗拉強度和黏結強度的測試各取3組，送有相應資質的質量檢測站檢測，檢測根據《抹灰砂漿技術規程》(JGJ/T 220—2010)進行技術指標控制：抹灰層稠度70～80mm，抗壓強度不小于30MPa，抗折強度不小于8MPa，拉伸黏結強度不小于0.3MPa[5]。檢測結果表明：丙乳砂漿抹面處理施工工藝均滿足設計指標及規范要求，具體檢測結果如表2所列。

表2　丙乳砂漿抹面檢測結果

6　結　語

經過2014年底至2015年汛前大流量開閘泄洪的嚴峻考驗后，萬福閘下游側閘墩丙乳砂漿保護層表面完好，無剝落脫落現象，混凝土整體顏色均勻，無明顯色差，達到預期效果。實踐證明丙乳砂漿抹面處理具有施工方法簡單、速度快、造價低、技術成熟等優點，該施工體系的成功運用不僅保證了萬福閘加固工程閘墩防碳化以及其他土建項目的順利實施，而且為類似水閘閘墩防碳化處理的設計和施工積累了寶貴的經驗。

[1]萬泉.水閘閘室加固鋼支撐的設計與施工方案探討[J].中國水能及電氣化，2014(2)：10-11.

[2]江蘇省江都水利工程管理處.萬福閘安全鑒定[R].江蘇：江蘇省江都水利工程管理處，2004.

[3]江蘇省太湖水利規劃設計研究院有限公司.淮河入江水道整治工程萬福閘加固工程施工圖設計總說明[R].江蘇：江蘇省太湖水利規劃設計研究院有限公司，2011.

[4]王思洪.淺談水工混凝土碳化及凍結破壞的處理[J].水利建設與管理，2009(12)：40.

[5]JGJ/T 220—2010抹灰砂漿技術規程[S].北京：中國水利水電出版社，2010.

Discussion on carbonization prevention treatment construction practice of downstream side gate pier surface of Wanfu Floodgate Reinforcement Project

WAN Quan1, CHEN Yong2, CAI Lingling1

(1.JiangsuJiangduWaterConservancyProjectManagementOffice,Jiangdu225200,China;2.JiangsuHuaiyuanEngineeringConstructionSupervisionCo.,Ltd.,Huai’an223005,China)

Carbonization prevention treatment technology becomes the main method of water sluice risk removal reinforcement construction with the deepening of hydraulic structure concrete surface carbonation degree. In the paper, treatment of carbonization problem prevention of downstream side gate pier surface of WanfuFloodgate is adopted as an example for introducing the comparison of construction plan in the project and the construction measures of adopting acrylic mortar plastering treatment. Practice shows that acrylic mortar plastering construction method is characterized by simple operation, fast speed, mature technology, high economic and reliability features, which can be used as reference for similar projects.

acrylic mortar; carbonization treatment; reinforcement construction

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2016.01.006

TV66

A

1005-4774(2016)01-0016-04