南水北調(diào)中線襯砌面板凍損破壞修復(fù)技術(shù)

□郝清華 王 偉 馬成杰

（1南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局；2南水北調(diào)中線建管局河南分局）

南水北調(diào)中線襯砌面板凍損破壞修復(fù)技術(shù)

□郝清華1王 偉2馬成杰2

（1南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局；2南水北調(diào)中線建管局河南分局）

南水北調(diào)中線干線工程自2014年通水運(yùn)行以來(lái)，部分明渠段與水面交接部位襯砌面板發(fā)生凍損現(xiàn)象，面板表層剝蝕脫落。工程位于華北平原地區(qū)，冬季溫差變化較大，尤其是京石段工程受氣溫變化影響較大，水面交接部位凍損破壞較多。考慮到中線干線工程主要以明渠輸水為主，渠道全長(zhǎng)1 103km，為做好水面交接部位襯砌板凍損破壞維修工作，特開(kāi)展水面交接部位襯砌面板凍損破壞修復(fù)技術(shù)研究。

南水北調(diào)中線；襯砌面板；凍損破壞；修復(fù)

1 南水北調(diào)中線干線工程概況

南水北調(diào)中線一期工程從加壩擴(kuò)容后的丹江口水庫(kù)陶岔渠首閘引水，沿線開(kāi)挖渠道，經(jīng)唐白河流域西部過(guò)長(zhǎng)江流域與淮河流域的分水嶺方城埡口，沿黃淮海平原西部邊緣，在鄭州以西李村附近穿過(guò)黃河，沿京廣鐵路西側(cè)北上，自流到北京、天津。

南水北調(diào)中線干線工程總長(zhǎng)1 432km，主要以輸水明渠為主，渠道全長(zhǎng)1 103km，渠道主要采用梯形斷面，全斷面進(jìn)行混凝土襯砌，綜合糙率n為1.50×10-2，設(shè)計(jì)水深8.00～3.80m，渠道底寬29.00～7.00m，渠道邊坡系數(shù)2.00～3.50。

2 水下襯砌板修復(fù)研究必要性

南水北調(diào)中線干線工程通水運(yùn)行以來(lái)，工程巡查發(fā)現(xiàn)部分與水面交接部位襯砌面板發(fā)生凍損現(xiàn)象，面板表層剝蝕脫落，表面剝蝕脫落深度0.50～2cm。凍損的襯砌面板短期內(nèi)不會(huì)對(duì)渠道運(yùn)行造成大的影響，但長(zhǎng)久下去，與水面交接部位襯砌面板凍損部位反復(fù)遭受凍融交替作用，隨著凍融次數(shù)的增加，凍損部位混凝土逐層剝落，襯砌板厚度逐漸降低，勢(shì)必直接危害工程結(jié)構(gòu)安全，最終影響輸水運(yùn)行安全，對(duì)發(fā)生凍損破壞的襯砌面板及時(shí)進(jìn)行修復(fù)是必要的。

3 水下沉箱設(shè)備研究

由于凍損部位襯砌面板位于運(yùn)行水位線附近，如進(jìn)行修復(fù)處理需要協(xié)調(diào)總調(diào)中心降低運(yùn)行水位，考慮到長(zhǎng)時(shí)間降低運(yùn)行水位，將影響正常通水運(yùn)行，特提出研制水下沉箱設(shè)備。

水下沉箱設(shè)備用于實(shí)現(xiàn)渠道水位以下1m范圍坡面干地作業(yè)，設(shè)計(jì)尺寸：4.50m×3.00m×1.50m（長(zhǎng)×寬×高），兩側(cè)擋板底部按照渠道試驗(yàn)坡比1∶2設(shè)計(jì)。主要克服的技術(shù)難題是止水及形成干地作業(yè)后設(shè)備抗浮問(wèn)題，經(jīng)過(guò)多次探討交流，并從實(shí)用性和可操作性方面考慮，最后確定采用氣壓式硅膠止水和可充氣充水式水箱作為浮力控制結(jié)構(gòu)。浮力控制結(jié)構(gòu)是在設(shè)備內(nèi)外側(cè)綁縛的8個(gè)可充氣充水式水箱，向水箱內(nèi)充水排出氣體，增加箱體配重，保證沉箱內(nèi)水體排空形成干地作業(yè)面后，沉箱不會(huì)浮起或移動(dòng)；向水箱內(nèi)充氣排出水體，沉箱將自動(dòng)浮起。氣壓式硅膠止水，充氣后可使沉箱緊密貼合在渠道邊坡上，在沉箱自重及水箱充水壓重作用下，抽水后在沉箱范圍內(nèi)形成干地作業(yè)面。

4 水下沉箱設(shè)備下水試驗(yàn)

水下沉箱設(shè)備下水試驗(yàn)采用吊車(chē)將沉箱放入水中，調(diào)整浮力控制結(jié)構(gòu)，即向水箱充水排氣，使沉箱緩慢下沉、氣壓式硅膠止水緊緊貼壓到混凝土面板上，經(jīng)過(guò)多次水下實(shí)驗(yàn)，向水箱內(nèi)充水可有效增加壓重，結(jié)合氣壓式硅膠止水，止水效果良好，進(jìn)行水面交接部位襯砌面板修復(fù)可實(shí)現(xiàn)干地作業(yè)，修復(fù)完成后，向水箱內(nèi)充氣，水箱內(nèi)水排出，沉箱自動(dòng)浮起，非常方便人工在管理道路上用拉繩拖拽沉箱向下游移動(dòng)，具有很強(qiáng)的操作性和適用性，達(dá)到十分理想的試驗(yàn)效果。

5 水面交接處襯砌板凍損修復(fù)

在水下沉箱設(shè)備下水試驗(yàn)順利完成后，為襯砌板修復(fù)提供了有利的干地施工作業(yè)面，對(duì)襯砌面板凍損修復(fù)材料和工藝進(jìn)行了試驗(yàn)分析，確定如下。

5.1 修復(fù)材料

修復(fù)材料強(qiáng)度應(yīng)高于母材且無(wú)毒，材料凝固后顏色應(yīng)與混凝土顏色相近，與原混凝土要能良好結(jié)合，根據(jù)這一原則最終確定選用NE型聚合物砂漿作為修復(fù)材料，有關(guān)參數(shù)詳見(jiàn)表1。

5.2 施工工藝流程

表1 NE型聚合物砂漿參數(shù)表

沉箱吊裝就位→抽排沉箱內(nèi)水體→基面處理→界面劑的拌制和涂刷→NE型聚合物砂漿的拌制和涂抹→養(yǎng)護(hù)。前兩步已在沉箱試驗(yàn)部分說(shuō)明，現(xiàn)著重說(shuō)明剩余工藝。

5.2.1 基面處理

基面采用人工處理，使用榔頭、尖鏨子鑿除襯砌面板表層凍損剝蝕、松動(dòng)的混凝土，直至密實(shí)混凝土部位，要控制好力度，避免破壞下部混凝土，鑿除的混凝土邊線應(yīng)規(guī)則；基面鑿毛后，采用掃把、鋼絲刷或高壓風(fēng)清除松動(dòng)顆粒和粉塵，并沖洗干凈。

5.2.2 界面劑拌制與涂刷

界面劑涂刷前應(yīng)再次用毛刷蘸水涂刷混凝土基面，以確保基面處于濕潤(rùn)飽和狀態(tài)。

界面劑采用高分子改性水泥基的界面處理材料，拌制料水比為1∶0.11～0.12，用電子秤稱量倒入廣口容器中，再按建議的水料比將水倒入容器中進(jìn)行攪拌，直至攪拌均勻，然后用毛刷均勻地涂在基面上，刷的盡可能薄而均勻、不流淌、不漏刷，涂抹約1mm厚即可，界面劑的耗材量為0.50～1.00kg/m2。

5.2.3 NE聚合物砂漿的拌制與涂抹

NE聚合物砂漿材料拌制配比為1∶0.12～0.14（料水比），先把稱量好的聚合物砂漿倒入強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)料口，在配比范圍內(nèi)加水?dāng)嚢柚梁线m流動(dòng)度即可，攪拌時(shí)間宜為3-5 min，攪拌時(shí)控制用水量在建議范圍，初始攪拌時(shí)拌合物流動(dòng)性可能會(huì)較小，此為正常現(xiàn)象，切不可加水過(guò)量。

NE聚合物砂漿可參考水泥砂漿的施工方法，采用鐵抹子將砂漿涂抹到刷好界面劑的基面上，并用力壓實(shí)，尤其是邊角接縫處要反復(fù)壓實(shí)，避免出現(xiàn)空洞和縫隙。聚合物砂漿涂抹厚度一般每層不超過(guò)15 mm，對(duì)于厚層修補(bǔ)，需分層施工，層與層施工時(shí)間間隔以12-72 h為宜，再次涂刷聚合物砂漿之前需涂刷界面劑。

5.2.4 養(yǎng)護(hù)

NE聚合物砂漿終凝后約12-24 h應(yīng)及時(shí)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)溫度不宜低于5℃和高于40℃，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不得少于14 d，7 d內(nèi)應(yīng)始終保持砂漿表面呈濕潤(rùn)狀態(tài)，剩余養(yǎng)護(hù)期內(nèi)保持砂漿表面潮濕狀態(tài)即可，最低溫度低于10℃時(shí)，應(yīng)適當(dāng)加長(zhǎng)養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

5.2.5 季節(jié)性施工要求

聚合物砂漿不宜在雨天施工。冬季施工時(shí)，氣溫不宜低于5℃，基層表面溫度應(yīng)保持0℃以上，并做好采暖和保溫措施；夏季施工時(shí)，不宜在35℃以上或烈日照射下施工，并做好防曬及砂漿養(yǎng)護(hù)工作。

6 結(jié)語(yǔ)

水面交接部位襯砌板修復(fù)技術(shù)探索研究試驗(yàn)共完成了26塊凍損襯砌面板修復(fù)，效果良好，達(dá)到了預(yù)期目的，并對(duì)全線水面交接部位凍損破壞修復(fù)起到一定的指導(dǎo)作用。

［1］萬(wàn)振海.淺談高聚物砂漿修補(bǔ)混凝土襯砌板裂縫施工技術(shù)［J］.河南水利與南水北調(diào)，2013（23）.

TV544

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1673-8853（2017）10-0028-02

郝清華（1986-），男，工程師，主要從事工程管理方面的研究。

2017-8-10

編輯：劉長(zhǎng)垠