龙江水电站支墩加固施工方案
建筑加固/地基处理 上海中固特种结构工程有限公司
龙江水电站5×10型自控翻板闸门
支 墩 加 固 施 工 方 案
编制人：陈俊勇 审核人：袁玉华
上海中固特种结构工程有限公司
二零零九年十二月
建筑加固/地基处理 上海中固特种结构工程有限公司
龙江水电站5×10型自控翻板闸门支墩加固方案施工设计
目 录
1．基本情况 .............................................. 1
2．支墩补强加固 .......................................... 3
3．支墩粘钢补强加固后复核验算 ............................ 3
4．施工工艺与施工注意事项 ................................ 5
1．基本情况
1.1 强度复核计算成果
电站大坝翻板闸门在经过五年的运行后，闸门支墩均出现了明显的裂缝，其后电站对支墩裂缝做了表面处理，并对支墩进行了补强措施，但裂缝仍然进一步扩展。根据《龙江水电站5×10型自控翻板闸门支墩检测与计算分析报告》，对照图1-1，可得出以下结论：在面板即将开启工况下，截面①和截面③配筋满足要求，截面②实配有效抗弯钢筋1432mm 2，略少于所需抗弯钢筋1461mm 2；在面板全开工况下，截面②和截面③配筋满足要求，截面①配箍率0.20%，小于所需配箍率0.48%。所以，支墩补强加固后截面①处的配箍率仍不满足要求，截面②处的有效抗弯钢筋仍然不足。
图 1-1 支墩控制截面示意图
1.2 裂缝现状统计成果
根据武汉大学工程检测中心的技术人员现场检测结果，从《龙江水电站5×10型自控翻板闸门支墩检测与计算分析报告》中得知1#～13#、15#支墩在上部和下部应力集中处各有一条斜裂缝，14#、17#～30#支墩只在下部应力集中处有一条斜裂缝；16#支墩除上下两条斜裂缝外，在支墩中部也有一条斜裂缝。上部裂缝基本长度在0.5m 左右，下部裂缝基本长度在1.2m 左右，裂缝宽度在0.2mm
～
0.6mm 之间。裂缝均处在支墩构件转角处，且斜向下扩展。这些裂缝宽度已超出《水工混凝土结构设计规范》中钢筋混凝土结构构件最大裂缝宽度允许值的规定，影响支墩的正常工作，必须进行加固处理。 1.3 补强加固材料和性能指标
(1) 裂缝灌浆材料
灌浆材料：分为灌缝胶和配套用封缝胶两种。这两种材料的力学性能均满足国家相关技术规程的要求。其具体力学性能指标见表1-1和表1-2。
表1-1 灌缝胶力学性能
表1-2 配套用封缝胶力学性能
(2) 粘贴钢板材料
粘贴钢板采用3260mm ⨯50mm ⨯6mm 、2960mm ⨯150mm ⨯6mm Q235钢板条，抗拉强度设计值f y =210N /mm 2。
2．支墩补强加固
根据《龙江水电站5×10型自控翻板闸门支墩检测与计算分析报告》中结论，对支墩相应的补强加固方案为：先对裂缝进行灌浆处理，然后在支墩混凝土外表面沿大致垂直于斜裂缝方向在支墩两侧表面凿出浅槽，粘贴
3260mm ⨯50mm ⨯6mm 和2960mm ⨯150mm ⨯6mm 钢板条，钢板条轴线间隔225mm ，
在钢板条上加以M8螺栓锚固，从而良好地使钢板条与支墩整体受力。最后将混凝土与钢板条间的空隙间涂胶，使混凝土与钢板条间良好传力。详见支墩钢板条加固整体布臵图。
3．支墩粘钢补强加固后复核验算
根据《龙江水电站5×10型自控翻板闸门支墩检测与计算分析报告》中结论，对应面板即将开启和面板全开两种工况，各控制截面的内力如表3-1所示。
表3-1 控制截面内力表
工况 面板即将 开启工况
截面 ① ② ③ ①
面板全开 工况
② ③
M(kN-m) 135 378 726 4 4 556
N(kN) 135 135 -69 -9 -9 -420
V(kN) 317 317 795 730 730 728
补强加固前控制截面③配筋已满足要求，故只需对补强加固后控制截面①和控制截面②进行复核验算。 3.1 面板全部开启工况的验算公式
在面板全部开启工况下，截面①和截面②仅需验算其斜截面抗剪承载力即可。其验算公式如下：
V u =
A 1. 75
f t bh 0+f yv sv h 0+0. 8f y A sb sin αs λ+1s
(3-6)
式中：V u ——构件斜截面受剪承载力设计值； λ——剪跨比；
f t ——混凝土轴心抗拉强度设计值； b ——截面宽度； h 0——截面有效高度； f yv ——箍筋抗拉强度设计值；
A sv ——配臵在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积； s ——沿构件长度方向箍筋的间距； f y ——弯起钢筋的抗拉强度设计值；
A sb ——与斜裂缝相交配臵在同一弯起平面内的弯起钢筋截面面积； αs ——弯起钢筋与构件纵轴线的夹角。 3.2 验算结果
采取钢板条补强加固后，等效的弯起钢筋如图3-1所示。
图 3-1 弯起钢筋示意图
图3-1中，弯起钢筋①与支墩纵轴线的夹角为48°，弯起钢筋②与支墩纵轴线的夹角为69°，弯起钢筋③与支墩纵轴线的夹角为42°，粘贴的四块钢板条相互平行，与支墩纵轴线夹角35°。
按公式(3-1)—(3-6)，进行验算，验算结果如表3-2所示。
对控制截面①：
b =300mm ， f y =f y ' =f yv =210N /mm 2，f c =13. 4N /mm 2，f t =1. 43N /mm 2，
h 0=1215mm ，α1=1. 0，λ=1. 5
对控制截面②：
b =300mm ， f y =f y ' =f yv =210N /mm 2，f c =13. 4N /mm 2，f t =1. 43N /mm 2，
h 0=2975mm ，α1=1. 0，λ=1. 5
表3-2 粘钢加固后验算结果表
极限承载内力
控制截面 ① ② ① ②
N(kN)
M(kN-m)
面板即将
开启工况 面板全开 工况
135 135 / /
319 792 / /
V(kN) 770 1440 797 1467
M(kN-m) 135 378 / /
V(kN) 317 317 730 730
满足要求 满足要求 满足要求 满足要求
实际内力
结论
4．施工工艺与施工注意事项
一、裂缝压力注浆法 1、 材料和机具
注缝胶：由注射器以一定的压力直接注入砼裂缝内： 封缝胶和封缝粉：按一定比例可配制粘咀用浆和封缝用浆用于粘贴注浆咀和封闭裂缝。表1为粘咀用浆和封缝用浆参考配比：
TQ 型注浆咀。
2、 修补工艺
低压注浆法修补混凝土裂缝的工序如下：裂缝清理→粘贴注浆咀和封闭裂缝→试漏→配制注浆液→压力注浆→二次注浆→清理表面。
5.2.1 裂缝清理：缝中如被泥土粉尘堵塞，可用小型工业吸尘器吸出。沿裂缝两边约5cm 的混凝土表面要用湿布擦去尘土，但要注意缝中不得进水。 5.2.2 粘贴注浆咀和封闭裂缝：TQ 型注浆咀宜用粘咀用浆骑缝粘贴，注浆咀的间距与裂缝宽度有关，其间距参考表2。当裂缝数量较多时，具体作法如下。首先，在预计要贴咀的裂缝位臵贴上医用白胶布，再用窄毛制将封缝用浆沿裂缝
来回涂刷，使裂缝封闭。大约10分钟后，揭去胶布条，露出小缝。然后，用粘咀用浆将注浆咀在预留的小缝处骑缝粘上，整个底座都要用粘咀用浆包严，固化后周边可能有裂口，必须反复用封缝用浆补上，以免注浆时漏浆。
2.1 试漏：试漏要逐条裂缝进行。每条连通的裂缝，先将注浆咀用铝铆钉堵上，留一个咀用补缝器压气，在封闭的裂缝上涂肥皂水进行试漏。对于有经验的操作者，也可不必试漏。
2.2 配制注浆液：注浆操作一般在粘咀的第二天进行，气温在30℃以上时，半天时间就可注浆。注浆前先配注浆液，在塑料杯中分别倒入TK 型注缝胶甲液和乙液，按重量比甲液:乙液＝2:1混合均匀备用。
2.3 注浆：用补缝器吸取注浆液，插入注浆咀，用手推动补缝器活塞，使浆液通过注浆咀压入裂缝， 当相邻的咀中流出浆液时，就可以拔出补缝器，堵上铝铆钉，将补缝器移到相邻注浆咀重复注浆。垂直缝，一般由下往上注浆，水平缝，从一端向另一端逐个注浆。如果裂缝较细时，可以使用补缝器上的弹力装臵对注浆液自动加压，此时，一个人可以同时照看若干个补缝器。
2.4 二次注浆：为了保证浆液充满，在注浆后约半小时，可以对每个注浆咀再次补浆。
2.5 检查：注缝胶的强度发展与环境温度有很大关系，一般情况（20～25℃）1天后开始固化，1个月后达到要求强度。检查注缝质量可以用小型空心钻机，跨缝钻取芯样，进行检查。
二、粘钢加固施工
2、粘钢板工法及技术措施 2.1砼表面处理 1) 放线
根据设计图纸确定所需加固构件的相应位臵，用墨线画出需做基层处理的部位
2) 砼体表层凿除、打磨
所有砼体粘结面必须干净、无油垢污物，表面无潮气和霜冻。如果粘
结面很旧很脏，可用硬毛刷粘高效洗涤剂，刷除表面的污垢后用冷水冲洗。
如粘结部位面层有粉刷层，需用钢钎凿除。
对粘结面进行打磨，打磨深度视老化情况适当调整，直至可以看到露出坚实的砼基层面为止。
基底上的各种缺陷（如剥落碎片、蜂窝、空洞、腐蚀层等）必须清除或采用适当的材料（修复砂桨或环氧胶泥）修复。
3) 修补、清洗砼基层
2.2锚栓孔定位
根据设计图纸的要求确定膨胀孔尺寸、间距、深度、排列方向等。 用墨线（或油漆）在墙体基层相应的位臵作出标记。
2.3钢板表面处理
1）除锈和粗糙处理
钢板的粘结面必须经过除锈和粗糙处理。钢板未生锈或轻微锈蚀时，
可用适当的工具（喷砂、砂布、角磨机等）打磨。
2）
打磨粗糙度越大越好，打磨纹路应与钢板受力方向垂直； 锚栓孔定位、钻孔
注：粘结面处理好后的钢板粘贴前应放臵于通风、干燥处避免再次生锈。 钢板锚栓孔的定位应根据现场实际锚栓安装位臵作调整，必须保证与现
场砼面上的锚栓孔位臵相吻合。 根据设计要求对钢板下料。钢板尺寸和质量应在自检基础上，由监理进
行抽查。 2.4粘结剂配制
确认计量、混合容器中有无残存树脂、溶剂、灰尘等。
参照材料使用说明书，必须保证主剂与固化剂以规定的特定比例均匀混
合。 在拌和时，须采用合适的工具，并以一定的速度按同一方向搅拌。注意
拌和时避免雨水、油污或杂物等进入容器。 一次搅拌量要考虑粘结剂的可使用时间和工作量，搅拌混合量要在可使
用时间以内，尽量一次用完，过期不可使用。
龙江水电站5×10型自控翻板闸门支墩加固设计施工方案
搅拌应采用电动搅拌机和刮刀等，充分搅拌达到均匀。
必须注意：每批粘结剂的可使用时间因环境温度的不同和搅拌混合量的不同而不同。混合容器下部边角处很难搅拌，搅拌要特别注意。
粘结剂为易燃产品，原料应密封储存，远离火源，避免阳光直接照射
2.5粘贴钢板
1）抹胶粘贴
粘结环氧树脂拌和好后，用抹刀同时涂在已进行过表面处理的基面和钢
板面上，适当厚度，中间厚边缘薄，然后将钢板贴在预定位臵。
如果是立面粘贴，为防止粘结剂流淌，可加一层脱腊玻璃丝布。
粘好钢板后用手锤沿粘贴面轻轻敲击钢板，判断有无空鼓，如有空鼓则
应剥下钢板补胶，重新粘贴。
钢板粘贴好后立即施加适当压力（0.05～0.1Mpa ），以胶液从钢板边缝中
挤出为度。
2）固化
粘结剂在常温下固化。保持在20℃以上， 3d后可受力使用。
2.6防锈处理
1）对钢板进行防锈漆涂刷。
2）涂刷防锈漆后再进行乳胶水泥砂浆进行粉刷，水泥砂浆采用M15, 粉刷层厚大于15mm 。
2.7质量验收
粘钢片材实际粘贴尺寸不应少于设计量。
撤除临时固定设备后，应用小锤沿粘贴面轻轻敲击粘结钢板，从音响判断是否空鼓或用超声波法探测粘结密实度。如果锚固区粘结面积少于90％（即空鼓率大于10％），非锚固区粘结面积少于70％（即空鼓率大于30％），则此粘结件无效。
3、质量保证措施
1. 每一道工序结束后均应按工艺要求进行检查，并做好相关的验收记录，如出
现质量问题，应立即返工。
2. 检查所有的修补区域，如有孔隙、脱层等现象，必须用可靠的方法进行修复。
3. 撤除临时固定设备后，应用小锤沿粘贴面轻轻敲击粘结钢板，从音响判断是
否空鼓或用超声波法探测粘结密实度。如果锚固区粘结面积少于90％（即空鼓率大于10％），非锚固区粘结面积少于70％（即空鼓率大于30％），则此粘结件无效。
4. 严格控制施工现场的温度和湿度。施工温度在5~35度范围内。
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