粘钢加固技术在水利工程施工中的应用探讨

章艳红

（南昌县棠墅港左堤河道堤防管理站，江西 南昌 330200）

1 粘钢加固技术概述

粘钢加固技术主要采用特制结构胶粘接剂，实现钢板与钢筋混凝土结构的粘结，借助粘结剂本身稳定的性能实现结构加固及强度刚度增强的作用。与其余加固补强方法相比，粘钢加固技术坚固耐用、施工快、操作简便、方案灵活、经济实用，有利于保证粘钢加固后结构受力条件的稳定，刚度与强度统统达到设计规范要求，能在水利工程正常发挥防洪、发电、灌溉、供水等功能的同时完成加固补强施工，工期短，见效快，此外，粘钢加固施工现场无湿作业，加固补强后构件外观整洁美观，钢体构件自重增加甚微[1]，避免了结构建筑物内其他构件的连锁加固施工。虽然水利工程构件结构型式复杂，粘钢加固方案却能根据结构实际而变化，对于型钢、砖砌体等结构构件加固补强同样适用。

粘钢加固技术在钢筋焊接点断裂加固、钢筋漏放加固、砼标号较低的结构强度加固、掌子面接点加固、吊车梁体荷载加固、桥梁式构件加固、梁体断裂加固、梁体下弦腐蚀漏筋加固、抗震减震加固、梁柱因腐蚀加固、断梁荷载加固、剪力墙开挖支护加固、梁柱承载力提升柱子轴压比超标[2]加固等水利、道路、桥梁、电力工程领域的应用越来越广泛。

2 应用实例

2.1 工程概况

柘林水库位于江西省九江市永修县与武宁县交界处，兼具防洪、发电、灌溉、供水、养殖等功能的大（Ⅰ）型水库，流域面积9567 km2，年均流量 265 m3/s，年平均径流量 82.1×108m3，水库正常蓄水位68 m，设计洪水位69.21 m，相应库容77.61×108m3，总库容927×108m3，是当前国内所建成水库中土坝库容最大的水库，属多年调节河川水库。柘林水库由土坝、溢洪道、水电站、引水口等组成，因其设计标准的提升，启闭机室中框架横梁及边框架梁表面下受拉区域抗拉强度经复核难以达到设计要求，必须进行加固处理，且主要采用框架梁受拉区域表面粘贴钢板，从而达到辅助受拉与加固目的的结构粘钢加固技术。

2.2 粘钢加固技术的应用

2.2.1 工程加固要求

柘林水库工程需要加固的构件包括启闭机室中框架横梁，东侧边框架梁以及西侧边框架梁三部分，中框架横梁与东西侧边框架梁都通过在横梁和框架梁上方粘贴加固钢板的方式加固。中框架横梁所粘加固钢板尺寸为5100 mm×600 mm，布孔18个，孔直径为150 mm，孔横间距416.67 mm，孔纵间距150 mm；东西侧边框架梁所粘贴加固钢板尺寸为6100 mm×400 mm，布孔16个，孔直径为100 mm，孔横间距为662.5 mm，纵间距100 mm。所需加固的构件结构型式、补强部位以及布孔情况见图1～图2。

图1 启闭机室中框架横梁加固及贴合钢板螺栓孔位分布示意图（单位：mm）

图2 启闭机室边框架横梁加固及贴合钢板螺栓孔位分布示意图（单位：mm）

2.2.2 施工准备

（1）选择粘接剂

为保证工程加固质量，柘林水库粘钢加固施工环境温度应保持在5℃～20℃范围，按照施工设计规范，粘钢加固施工应选用W型冬季灌注材料。粘接剂包括液体粘接剂和固体粘接剂两种，施工工艺存在细微差别[3]，见图3～图4。

图3 液体粘钢加固技术施工工艺流程

图4 固体粘钢加固技术施工工艺流程

（2）加固钢板的材质、尺寸和固定螺栓孔位的分布

按照施工设计规范进行加固钢板材质、尺寸、外观等的选取，柘林水库工程使用膨胀螺栓及构件进行钢板的加固，膨胀螺栓打孔可能损伤梁体内部钢筋受力结构，为尽可能减轻和防止损伤，应通过钢筋位置测定仪进行钢筋梁粘接面内部钢筋受力状况及箍筋分布状态的探测与确定，探测结果表明，钢筋梁跨中部、梁的中和轴下部、框架梁支座1/3处上部筋为受拉区域；框架梁支座1/3处下部筋、跨中1/3处上部筋、钢筋梁中和轴上部为受压区域，腰筋受扭。并由此进行膨胀螺栓孔位布设的确定及打孔原则的选择。

（3）施工器械的安装与调试

在水库工程粘钢加固施工之前必须准备好加固补强所需要的原材料和仪器设备，在开始施工前加强仪器调试，保证性能稳定，并进行仪器设备的试验测试与结果分析，确保仪器设备工作状态的正常。

2.2.3 施工工序

（1）加固梁粘接面处理

水库工程粘钢加固施工前采用砂轮机、钢丝刷等彻底清理构件结构表面及结合处的污物、锈斑、涂料等杂物，处理干净加固梁粘接面后采用封口胶和混凝土粗细骨料进行缺损部位的修补，待修补均匀平整后进行裸露钢筋的除锈，完成后全面涂刷防护油漆，并始终保持粘接面的干燥整洁。钻孔结束后，借助压缩空气机彻底吹干净钻孔过程中所产生的粉末，并充分干燥，确保粘接面无翻沫、疏松土块、砂砾、油污和灰尘。

（2）钢板固定、注入座的安装与密封

通过膨胀螺栓将粘接钢板固定于补强后的混凝土结构表面，确保钢板与结构之间存在5 mm宽的间隙，并沿钢板侧缘按照预先设定的间隔进行排气管与注入座的安装，随后密封周边并加强养生，确保密封材料承受住灌注泵注胶时所产生的压力。在进行钢板固定、注入座按照和密封效果检验时，钢板表面处理应达到一级标准，即安装稳固，间隙均匀且一致，无扭曲变形发生，膨胀螺栓均固定牢固，封口胶充分拌和，钢板周围胶体截面均匀，无孔洞和蜂窝等质量缺陷，排气管通畅。

（3）注入液体粘接剂

按照施工设计规范所规定的配合比进行GROUT胶的均匀拌和，并通过注入泵在缓慢和低压状态下灌注。待钢板倾斜到一定角度时从一端注入，直至下一个注入口溢出GROUT胶时封堵该出溢口，并移至下一注入口继续注入，直至结束。为进行校验，注入泵和管路必须完好密封，确保封口胶注入过程中零渗漏，灌注完毕后根据敲击钢板所发出的声音进行灌装效果的直观评价，并最终确保钢板与粘接面之间胶体灌注均匀与密实。

（4）养生与维护

待封口胶灌注结束，必须加强粘钢构件的养生直到粘接材料完全硬化结束养生，再除去注入管，用铁砂轮处理钢板边缘。

3 结语

柘林水库启闭机室中框架横梁及边框架横梁粘钢加固施工结束于2016年10月，总投资约79.8万元，比传统的固结技术节约成本约24%，粘钢加固施工并未对水库正常输水产生不利影响，水库灌区12万hm2耕地灌溉也如期进行。柘林水库粘钢加固施工后的运行情况充分表明，该水库启闭机室中、边框架横梁加固前期准备工作全面而准确，所运用的粘钢加固技术及厚浆涂层防腐综合补强处理具有很强的适用性和技术安全性，质量控制措施得当，对于延长柘林水库使用寿命并提升工程投资的经济效益与社会效益意义重大。