长龙水库隧洞出口段混凝土压力明管的加固设计.pdf

广西水利水电 G U A N G X I WA T E R R E S O U R C E SH Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 0 1 3 ( 3 ) 规划设计 长龙水库隧洞出13 段混凝土压力明管的加固设计 彭小云 ( 赣州市水利水电勘测设计研究院， 江西赣州3 4 1 0 0 0 ) 摘要】 针对长龙水库灌引水系统混凝土压力明管的裂缝问题 ， 通过方案比选， 采用对明管裂缝进行灌浆封堵处理 和明管内壁粘贴纤维复合材料的补强加固处理方案， 实施后证明： 该方案既解决了混凝土压力明管的裂缝问题 ， 又 节约了资金， 取得了良好的经济效益。 【 关键词】 长龙水库； 混凝土压力明管； 裂缝 ； 碳纤维复合材料； 灌浆 o o lt t 分类号 T V 7 3 2 4 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 3 1 5 1 0 ( 2 0 1 3 ) 0 3 0 0 2 2 0 2 1 概 况 长龙水库灌溉及发电引水系统位于大坝右岸 ， 由进水口、 压力隧洞、 钢筋混凝土明管及3 条支管组 成。压力隧洞全长2 3 7 in ， 压力隧洞末端接混凝土 压力明管， 压力明管主管长3 3 m， 管径1 7 1 1 I n ， 混 凝土强度等级为C 2 0 ， 管壁厚度 0 6 0 7 in ， 双层对 称配筋 ， 环向受力筋为 2 2 2 0 0 。压力明管基础 为长石石英砂岩、 粉砂岩和石英砾岩， 弱一 微风化。 2 混凝土压力明管存在问题 2 0 0 6 年对引水系统检查时， 在压力隧洞出口 混 凝土压力明管处发现2 条横向裂缝， 漏水严重， 需要 进行加固。为此， 再对混凝土压力明管混凝土强度 和裂缝进行了检查， 对混凝土压力明管结构安全进 行复核 ， 其结果如下 ： ( 1 ) 裂缝检查 ： 共发现2 条裂缝 ， 其中f l 裂缝位 于桩号 0 + 2 4 2 2 4 in 处 ， 为横向裂缝 ， 长度2 6 i n ， 最 大裂缝宽度 1 m m， f 2 裂缝位 于桩号 0 + 2 4 3 7 4 IT I 处 ， 为横 向裂缝 ， 长度 1 0 6 I n ， 最大裂缝 宽度 1 m m。并 对 f l 裂缝钻孑 L 取芯检查 ， 钻孑 L 取 芯长度 2 5 c m， 混凝 土岩芯表层有 l 一 3 c m的水泥砂浆面裂缝明显， 3 8 c m处混凝 土岩芯有 细微 裂痕 ， 8 c m以下无 明显 裂缝 ； ( 2 ) 压力管混凝土强度检测： 对压力明管的9 个 部位进行混凝土回弹试验， 混凝土的强度均达到 C 2 0 标准值以上 ； ( 3 ) 压力明管结构安全复核： 为工程安全考虑， 混凝土的设计强度一律按C 2 0 混凝土的标准取值， 经复核， 压力明管的配筋及混凝土应力满足结构安 全要求。 3 加 固设计 3 1 加固方案 比选 3 1 1 拆除方案 拆除混凝土压力 明管 ， 用壁厚 8 mm内径 1 6 m 长4 8 m的A 3 钢压力钢管代替 ， 其中1 5 m压力钢管 伸入压力隧洞内与隧洞相接 ， 搭接部分设二道截水 环， 钢管与隧洞之间采用细骨料混凝土回填， 设计 概算为9 8 8 2 万元。 此方案处理有以下不利因素： 发电厂房位于明 管右侧， 钢筋混凝土管紧贴发电厂房的钢筋混凝土 岔管， 要对布满钢筋的混凝土岔管进行拆除， 第一 拆除难度大， 拆除历时将较长； 第二要拆除紧贴发 电厂房的钢筋混凝土岔管， 将对厂房造成严重的损 坏， 增加一定的修补费用。 3 1 2 补强方案 采用先对明管裂缝灌浆， 然后在明管内壁全断 面粘贴2 层碳纤维布补强加固方案。 碳纤维复合材料不仅质轻、 高强、 防水、 防腐性 能优异 ， 而且在高速水流作用下 ， 可正常工作 。 Y Z J 一6 潮湿型碳纤维专用粘结胶 ， 它是改良型环养 树脂类新型碳纤维粘结材料， 在潮湿 、 有水条件下 粘贴碳纤维或玻璃纤维布， 而且粘贴强度高、 防水 、 【 收稿 日期】 2 0 1 3 - 0 3 - 1 3 【 修回 日期】 2 0 1 3 - 0 4 - 1 6 作者简介】 彭小云( 1 9 8 O 一 ) ， 女， 江西f t J I 1 人， 赣州市水利水电勘测设计研究院工程师， 学士， 从事水利水电工程设计工作。 2 2 广西水利水 电 G U A N G X I WA T E R R E S O U R C E S &H Y D R O P O WE R E N G I N E E R I N G 2 0 1 3 ( 3 ) 抗冲耐磨 、 耐腐蚀性能好 ， 可确保纤维复合材料与 输水洞( 管) 混凝土变形协调 ， 共同受力 ， 设计概算 为4 1 8 5 万元。与常规的修复加固方法( 钢管衬砌) 等相比， 具有表面平整光滑、 降低糙率、 减少过水断 面水头损失， 还可承担一定的外水压力、 牢固耐久、 施工简单工期短、 造价低等优点。 根据裂缝检查 、 混凝土强度检测及结构安全复 核结果 ， 该混凝土压力明管质量尚可 ， 具有可补强 修复的条件。经技术 、 经济比选后推荐补强方案作 为实施方案。 3 2 补强方案设计n 1 3 2 1 裂缝处理 在对管内壁进行粘贴碳纤维复合材料前， 需对 明管裂缝进行灌浆封堵， 灌浆孔布置 1 排， 钻孔直径 为 1 c m ， 孔深0 4 m， 灌浆孔孔距为0 4 m， 灌浆材料 选用裂缝灌浆专用胶Y Z J 一 5 结构胶。裂缝处理工艺： ( 1 ) 沿裂缝开凿 V型槽， 凿槽末端应超过裂缝 末端0 5 m， 然后用高压水冲洗V型槽； ( 2 ) 沟槽壁均匀涂刷Y Z J 一 4 建筑结构胶( 混凝 土界面型) ， 其上铺设2 层环养玻璃纤维布 ， 玻璃纤 维布之间仍涂刷界面胶； ( 3 ) 槽 口用氯丁砂浆 回填封闭 ； ( 4 ) 用水泵进行压水试验， 水压控制在0 _3 M P a 左右， 以便了解裂缝的渗透性 、 缝面密封性能及吃 浆量。灌浆按先低后高的原则， 先从最低的灌浆嘴 开始， 致相邻嘴除浆， 每孑 L 吃浆量小于0 0 2 L m in 方 可结束灌浆； ( 5 ) 割除灌浆嘴后， 沿缝表面涂刷超弹防水材料。 3 2 2 明管内壁粘贴碳纤维布 明管裂缝处理合格后， 对明管主管和支管管内 壁全断面粘贴2 层碳纤维布 ， 碳纤维布3 0 0 g ， 型， 配套采用Y Z J 一 6 潮湿型碳纤维专用粘结胶。明管 补强粘贴碳纤维施工工艺： ( 1 ) 基底处理 ： 为使玻璃纤维布与明管混凝土 粘结效果良好， 设计要求将明管内壁表面疏松混凝 土凿除干净， 露出新鲜坚硬、 密实的混凝土面， 然后 用高压水将碎屑、 灰面及污物冲洗干净。错台必须 按实际情况用Y Z J 一 4 砂浆进行修补 ， 符合粘贴要求 方可粘贴碳纤维布； ( 2 ) 粘贴碳纤维布时 ， 必须先从下游施工 ， 环 向 搭接长度为0 1 5 m， 相邻两幅搭接部位必须错开 0 5 m以上 ， 纵 向接头为上游幅压下游幅 3 0 m m。 4效 果 该工程采用补强加固方案， 于2 0 1 0 年9 月竣工 验收蓄水运行 ， 灌溉及发电引水系统压力明管运行 良好。灌溉及发电引水系统单位工程竣工结算费 用为4 1 8 5 万元， 与拆除方案概算费用9 8 8 2 万元相 比， 节约资金为5 6 9 7 万元。由于设计时充分考虑 了施工方法和现场施工条件限制等问题， 对加固设 计方案进行了优化选择， 既解决了混凝土压力明管 的裂缝问题 ， 又节约了国家资金， 取得了良好的经 济效益。 参考文献 【 1 袁文阳， 武永新 ， 陈尚建 ， 等 纤维复合材料在混凝土输 水洞( 管) 修复加固中的应用 J 1 中国农村水利水电， 2 0 0 5 ， ( 5 ) ： 4 6 4 8 ( 责任编辑： 周群) Re i n f o r c e me n t d e s i g n o f t u n n e l e x i t o p e n c o n c r e t e p e n s t o c k f o r Ch a n g l o n g Re s e r v o i r PENG Xi a o - y u n ( Wa t e r a n d P o w e r I n v e s t i g a t i o n&D e s i g n I n s t i t u t e o f G a n z h o u C i t y ， G a n z h o u 3 4 1 0 0 0 ， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h e o p e n c o n c r e t e p e n s t o c k o f w a t e r d i v e r s i o n s y s t e m o f C h a n g l o n g Re s e r v o i r h a d e v e r s e e n c r a c k s Af - t e r c o mp a ris o n o f p r o p o s a l s ， t h e s e l e c t e d r e p a i rin g a n d r e i n f o r c e me n t s c h e me i n c o r p o r a t e d g r o u t i n g wi t h s t i c k i n g fi b e r c o mp o s i t e s o n t h e i n n e r wa l l o f p e n s t o c k Op e r a t i o n a f t e r r e p a i rin g d e mo n s t r a t e d t h e c r a c k p r o b l e m wa s r e a l l y s o l v e d a t l e s s c o s t Ke y wo r d s ： C h a n g l o n g Re s e rvo i r ； o p e n c o n c r e t e p e n s t o c k；c r a c k； c a r b o n fi b e r c o mp o s i t e ； gro u t i n g