粘钢加固技术在天福庙水库除险加固工程中的应用

曾凡荣

（湖北省宜昌市黄柏河流域管理局，湖北 宜昌 443000）

上世纪50年代以后，我国修建了大批的混凝土及钢筋混凝土建筑物，按照设计基准年限50年计算，这些建筑物已有不同程度的损坏或老化，如裂缝、渗漏、剥落、缺损、钢筋锈蚀等，急需修复。

混凝土结构的修补加固是近年来发展成熟的一门新学科，特别是粘钢板加固技术在混凝土结构工程的修补加固中经常使用，该技术是用特制的结构胶粘剂将钢板粘贴在钢筋混凝土结构的表面，以达到加固和增强原结构强度和刚度的目的。

一、工程概况

天福庙水库位于远安县荷花镇，工程于1974年12月动工兴建，1978年1月基本建成蓄水。大坝拦截长江一级支流黄柏河东支，水库承雨面积553.6km2，多年平均径流量2.51亿m3，总库容6180万m3，正常蓄水位以下库容6045m3，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电和城镇供水等综合利用的中型水库。

2005年6月由湖北省水利水电科学研究所对大坝进行了安全检查，发现大坝左岸溢洪道和顶拱溢洪道混凝土严重老化，且混凝土结构存在大量贯穿性裂缝和深层裂缝。该现象主要是由于混凝土受当时施工技术水平制约和长期的温度变化，从而导致闸墩两头基础沉陷量较大，中部因受基础约束，不能随闸墩前部或后部均匀沉降，因此闸墩中、上部形成较大的拉应力，当其应力值超过混凝土极限抗拉强度时，便产生从上向下开裂的裂缝。另外溢洪时较大的振动对裂缝的产生和发展也起到了催化作用。

鉴于以上原因，长江水利勘测设计院通过多年实践总结，在对左岸和顶拱溢洪道闸墩进行加固时，采用了先对裂缝进行化学灌浆再进行粘钢板补强的施工方法。加固设计主要依据《混凝土结构加固技术规范》（CECS25-90）。

二、粘钢板钢加固技术的优点

结构粘钢加固方法，与其他的加固方法比较，有许多独特的优点和先进性，主要有：

1.坚固耐用：通过粘钢板补强后结构的强度和刚度都能满足设计的要求，保证加固工程质量。

2.施工快速：在保证质量的前提下，快速完成施工任务，并能根据业务要求，在不停产、不影响运行的情况下进行。

3.简洁轻巧：施工干净、简便，场地占用少。完成加固后的结构外观不改变，结构自重增加极微，不会导致建筑物内其他构件的连锁加固。

4.灵活多样：适应性强，还可粘贴型钢、加固钢结构及砖砌体结构等，能够解决生产上和生活上的类似问题，方案多样灵活。

5.经济合理：由于施工快，避免或减少了工厂停产时间，节约了加固材料，可以节省费用，经济效益高。

三、粘钢板补强加固施工工艺

1.自锁锚杆施工。

(1）采用扩孔钻头的冲击电锤进行造孔，扩孔钻头直径22mm，锚杆直径20mm。

(2）钻孔完成后，清除孔内的灰尘、沉渣，再用清洁无油的压缩空气将孔内灰尘清除干净。

(3）采用XH160A/B胶填充钻孔，植入自锁锚杆，采取措施使锚杆端部张开自锁，在插入锚杆时应有一些胶浆溢出，确保填充饱满，并要求留有足够的时间让植筋胶固化。

2.钢板粘贴。

(1）划线、定位、开槽。在粘贴钢板部位的闸墩表面开槽，单根钢板条槽深20mm，槽宽250mm，对于交叉钢板条，钢板条长度较短者槽深30mm，长度较长者槽深20mm，长度较短者先施工。对槽内混凝土表面进行清洁处理，凸出部位打磨整平，并在钢板与混凝土粘合面间加垫3mm厚的钢垫圈，保证灌胶层厚度。

(2）在设计位置安装自锁锚杆，自锁锚杆布置原则为：每根钢板条两端间距40cm，各布置3根；中间部位每间隔120cm，布置1根。

(3）钢板切割钻孔，并进行坡口，内表面打磨清洗干净，固定在设计要求位置。

(4）自锁锚杆端部与钢板塞焊，切除多余杆头，不得外露。

(5）钢板周边采用WSS密封胶封闭，并在钢板两侧预留注胶孔和排气孔。注胶孔和排气孔的间距为50cm。

(6）进行密封性检查、试压。

(7）灌注XH160A/B粘结胶，注胶压力为0.1MPa。

(8）胶液固化后进行检查，并进行补充注胶和修补工作。

(9）将钢板表面清扫干净，表面刷防锈漆，外粘豆石一层。

(10）采用WSF高强耐磨硅粉聚丙纤维砂浆对槽口进行回填，与原结构表面齐平。

四、结 论

天福庙水库除险加固工程中对溢洪道闸墩进行粘钢板补强后，经过现场荷载试验测试，其加固效果显著，不但补充了原结构的配筋，大幅度提高了工程结构的承载能力，而且可有效地保护原构件的混凝土，不产生新的裂缝并控制原裂缝不继续扩展，加强了结构的整体性，提高了原构件的整体刚度。

在粘钢板补强施工中，要严格按照工艺规范施工，切实做好钢板表面除锈、结构表面处理及结构胶的灌注。同时选择可靠的粘结剂也是保证加固质量的关键。

【1】CECS 25-1990，《混凝土结构加固技术规范》.

【2】张晖,孙光苇.粘钢加固在混凝土结构中的应用[J].四川建筑科学研究,2001,27(3):18-19.

【3】VILANY O. The analysis of reinforced concrete beams strengthened by epoxy bonded steel plates[J].The International Journal of Cement Composites and Lightweight Concrete,1988.10(2):73-78.

【4】杨曦.粘钢加固技术在工程中的运用和设计[J].建筑技术开发,2002,29(5):76-77.

【5】陈庚生,张克跃.浅析粘钢法加固钢筋混凝土梁的设计与施工[J].铁道建筑,2006,18(3):18-19.