新老混凝土结合面处理措施

  摘要:水工大坝加高工程中,新老混凝土粘结问题是大坝加高工程所面临的主要技术难题之一。为确保大坝加高后安全运行,改善加高后运行期坝体及坝基应力状况,现阶段新老混凝土结合面处理采取了以下施工措施:碳化层凿除;切割新增键槽;施工锚杆;缝面处理;混凝土的温控防裂。

  关键词:大坝加高;处理措施;静态爆破;新老混凝土结合面

  一、概述

  某水电站由混凝土坝、土石坝、升船机等水工建筑物构成,初期工程于十九世纪70年代建成,坝顶高程162m,正常蓄水位157m,挡水建筑物总长2494m,其中混凝土坝长1141m。

  水利枢纽因作为调水工程的水源,需要对其进行加高,加大库容,抬高水位。大坝加高完成后,蓄水水位将提高到170m,大坝高程达到176.6m。该枢纽大坝的老坝体混凝土龄期已经超过了30年,大坝经过几十年的运行,在浇筑新混凝土之前,必须采取有效措施对老混凝土表面的碳化表层和风化层必须全部凿除干净,才能使新浇混凝土更好的与原坝体结合,避免产生危害性的裂缝。

  由于建成时间很长,老混凝土温度已经相对稳定。在老混凝土上大面积浇筑新混凝土,为避免因温度应力影响新老混凝土的结合,产生温度裂缝,必须采取有效的施工措施,减小老混凝土对新浇混凝土约束力,做好后浇筑的新混凝土的温控防裂工作。另外,下游坝面除受侧面老混凝土的约束外,同时受底部混凝土或基岩的约束,其对新老混凝土结合的影响更复杂,施工中必须避免或减少混凝土裂缝。因此,为使新浇混凝土能更好地与原坝体结合在一起,新老混凝土粘结问题是该大坝所面临的主要技术难题。

  二、新老混凝土结合面处理措施

  为改善新老混凝土坝体联合受力状态,确保大坝加高后安全运行,改善加高后运行期坝体及坝基应力状况,现阶段新老混凝土结合面处理采取了以下施工措施:

  2.1 碳化层凿除 老坝体凿毛面积总共约6.9万m2。坝顶凿毛结合坝顶拆除,全部采用机械凿毛。下游面及侧面采用机械凿毛结合人工凿除:机械凿毛主要选用了喜利得的TE905型混凝土凿毛机,成本较高;人工凿毛主要为人工手持风镐凿除。最后采用高压水冲毛方式。凿毛深度:凿除后的混凝土表面要求显露出石子,老混凝土水平面及斜坡面凿毛深度2cm到3cm,垂直面的凿毛深度3cm到5cm,对于混凝土有损伤的局部部位,凿除深度要相应加大,保证碳化层被完全凿除。

  2.2 切割新增键槽 为了改善新老混凝土结合,在坝体表面切割出断面为不等边三角形的抗剪V型键槽,其短边与结合面呈水平或一定角度布置,考虑到该切除工程不能损伤大坝主体结构,采用锯割静裂法施工与钻孔静力膨胀两道工序交替作业的办法来分段切割施工键槽。键槽长边采用喜利得公司的液压盘锯系统切割,短边钻孔采用Y-24或Y-18型手风钻施工,灌注静态爆破剂进行静态爆破,分块吊装。

  2.2.1 盘剧固定导轨安装。轨道安装要求稳定,牢固。由于坝体表面切割的是V型键槽,锯片与坝体表面呈一定的角度,需要使用HILTI专用轨道倾角垫块来完成轨道倾角的安装控制,采用喜利得高强度锚栓完成导轨固定;安装过程中必须保证延长轨道的直线性,使用激光定位仪测定来保证轨道的连接。

  2.2.2 盘锯静力切割与静态爆破。V型槽长边采用液压盘锯切割,由于键槽的设计尺寸不同,盘踞锯片的直径采用几种直径的组合。施工必须按小锯盘在前,大锯盘在后的原则,本工程锯盘直径分别采用的是800mm、1200mm、1600mm,在混凝土中的对应切割深度分别是300mm、500mm、700mm,切割由浅到深,直至设计深度,保证了键槽的质量。

  短边钻孔采用Y-24或Y-18型手风钻施工,与切割作业交替进行。钻孔和切割完成后,人工灌注静态爆破剂实施静态爆破。

  2.2.3 取芯。施工中将切下的长条混凝土芯块分解成段,分解过程中要注意不破坏基础混凝土,同时保证芯块与基础分离,采用HILTI重型的化学锚栓并配置U形吊环现场起吊运输芯块,每段芯体起吊需要两个吊环,注意保持平衡。

  切割完成的键槽,对其表面进行人工凿毛处理,冲洗等。

  2.3 施工锚杆 坝体周边距横缝30~50cm布置锁口锚杆,锚杆插入原坝体2m、3m长短相间,锚杆总长4.5m,间距为1m。其余采用普通砂浆锚杆,梅花型布置,间排距2m×2m为宜,周边锚筋加密,锚杆材料采用Φ25mm的II级螺纹钢筋,砂浆强度等级为C20。

  2.4 缝面处理 在新混凝土浇筑前,先对老混凝土面进行冲洗并充分润湿,然后铺设一层砂浆作为垫层,保证新老混凝土之间的良好结合。

  2.5 综合的混凝土温控防裂措施 加强混凝土温控防裂,是新老混凝土结合处理的主要措施。实施过程中,根据设计要求的温控标准,针对大坝加高工程的特点,结合坝址气象条件,制定了详细的温控措施:

  贴坡混凝土:在施工过程中必须做好贴坡浇混凝土的温控防裂工作,减小新混凝土降温收缩对老坝体的应力影响,不能产生危害性裂缝。因此,严格按技术条款的要求施工,通过有效的施工方法控制贴坡混凝土最高温度,将贴坡混凝土温度在规定的时间内降到要求的温度,保证施工质量。

  溢流面、闸墩等重要结构部位:混凝土质量要求高,水泥用量较大,水化热温升较高,严格控制混凝土温度,并做好养护及保温措施。

  溢流面和闸墩之间的浅槽回填:在较低气温时进行浅槽的回填,回填前将两侧混凝土冷却至稳定温度,建议采用微膨胀混凝土,保证浅槽回填质量。

  加高混凝土:加高混凝土下部受到坝顶老混凝土约束,易产生裂缝,上游面为迎水面,防裂要求高,采用有效措施避免产生裂缝。

  在能保证施工质量的季节里施工。施工中,严格把握混凝土的施工工艺流程,采用合适的施工方法,按设计规定和规范要求控制分层厚度及浇筑间歇期,控制混凝土的入仓温度,加强浇筑后的养护,采取一系列有效的综合温控措施,确保混凝土浇筑质量,增加新老混凝土之间的结合力,防止产生温度裂缝。

  三、结束语

  新老混凝土结合面处理施工是工程的技术难点之一,本文介绍的处理措施,是通过现场试验验证后而制定的措施。由于新老混凝土结合面处理的复杂性,在今后工程施工的过程中,还需不断地进行研究和总结。

  参考文献

  [1]丹江口大坝加高工程施工组织设计,2006年.

  [2]王光明.浅谈丹江口水库新老混凝土结合施工技术[J].中国科技信息,2009.

  [3]王立.丹江口大坝加高工程新老混凝土结合施工方案[J].湖北水利发电,2008.

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