浅谈泵站建筑物常见缺陷处理与加固

浅谈泵站建筑物常见缺陷处理与加固

蒋忠宏

湖南省汉寿县蒋家嘴电力排灌管理站

摘要：泵站建筑物的老化病害是指建筑物或设备在正常运行情况下，由于物质磨损和自然侵蚀使功能逐步丧失的过程。或由于设计、施工、自然环境等原因，建筑物缺陷会随时间推移逐渐显现出来。本文主要针对泵站建筑物中常见的表层损坏、裂缝、渗漏、失稳等缺陷问题，进行原因及危害性分析，明确相应加固方法、工艺要求，通过加固，可避免问题扩大，延长工程使用寿命。

关键词：泵站建筑物缺陷处理加固

引言泵站主要由泵房、进出水建筑物、流道（管道）、涵闸等组成。在解决洪涝灾害、干旱缺水、跨流域调水、水环境恶化等水资源问题中起着重要作用。为保证泵站建筑物完好率，充分发挥其社会效益，运行管理单位应定期对泵站建筑物进行巡视检查、记录，综合考虑处理方案，选用合适材料、方法对缺陷部位进行加固。

一、泵站混凝土建筑物表层损坏

1、表面损坏表现为蜂窝麻面、骨料架空外露、表面冲刷和磨损。原因主要有：施工质量缺陷、混凝土表面碳化、气蚀破坏、水流冲刷、撞击、冻胀、侵蚀性水的化学侵蚀。

2、危害：表层混凝土强度低、局部剥蚀、钢筋锈蚀等，任其发展将缩短使用寿命。

3、常用加固处理方法有：水泥砂浆修补、预缩砂浆修补、喷浆修补、喷混凝土修补、钢纤维喷射混凝土修补、压浆混凝土修补、环氧材料修补。不论采用哪种方法，均应先将已损坏混凝土凿除，修补表面凿毛和清洗干净，涂刷界面剂，采用合适的方法加固处理。混凝土及砂浆水胶比宜小于0.4。预缩砂浆修补工艺：凿毛冲洗→清除积水→拌制预缩砂浆→修补面涂水泥浆→分层填水泥预缩砂浆→捣实抹面→全湿养护。

二、泵站混凝土建筑物裂缝

1、大中型泵站混凝土产生裂缝的原因一般有：水泥水化热、内外约束条件、外界气温变化、混凝土收缩与沉降等，其中温度应力、周边约束和干缩拉应力是最主要和常见原因。按裂缝深浅有：表面、深层、贯穿裂缝等。

2、危害：影响美观、渗水、钢筋锈蚀、建筑物结构破坏，影响工程使用寿命。

3、建筑物裂缝处理的目的主要是恢复其整体性，保持混凝土的强度、耐久性和抗渗性。一般裂缝宜在低水头或地下水位较低时修补，而且要在适宜于修补材料凝固的温度或干燥条件下进行。水下裂缝必须在水下修补时，应选用相应的材料和方法。对受气温影响的裂缝，宜在低温季节裂缝开度较大时修补，对不稳定裂缝要采用柔性材料修补；对不受气温影响的裂缝，宜在裂缝已经稳定的情况下选择适当的方法修补。

常用的建筑物裂缝处理方法：

（1）表面修补法。适用于承载力对裂缝无影响或稳定的表面裂缝处理，如龟裂缝或缝宽δ≤0.5mm的裂缝。表面一般可涂抹水泥砂浆、丙乳砂浆、环氧砂浆及喷浆等。

（2）填充法、凿槽嵌填法。适用于独立的、宽度较大的裂缝处理。用环氧砂浆贴橡皮条等柔性材料、表面凿槽嵌补水泥砂浆（或环氧材料、环氧砂浆、沥青砂浆）等。一般施工工艺为：凿嵌缝→施工前检查→清理接缝→设置密封衬垫材料→粘贴遮挡布→涂刷基层涂料→嵌入充填材料→遮挡材料的摘除→养护→罩面保护。

（3）灌浆法。灌浆封堵主要用于深层和贯穿裂缝修补。灌浆材料可选用化学浆材和水泥浆材。当缝宽δ≤0.5mm时宜选用化学浆材。缝口宽δ>1mm的裂缝宜先用凿槽嵌填，后灌浆，其施工工艺为：裂缝检查→表面处理→切嵌缝槽→钻孔埋管→环氧胶泥嵌缝→渗气检查→灌浆→屏浆→验收。

4、底板裂缝

（1）泵房底板裂缝产生原因主要有：设计缺陷、施工与管理不善。底板若出现裂缝，要检查裂缝的位置、长度、宽度、裂缝出现的时间和稳定情况，裂缝有无渗水，渗出水是清水还是浑水等，据此分析裂缝的原因和危害性，进而研究修补方法。

（2）底板裂缝处理方法：

1）纤维复合材料粘贴法。如裂缝较小，缝宽δ≤3㎜，长度尚未贯穿底板全宽，且无渗漏水现象，可采用此法修补。在粘贴纤维复合材料前要将缝口两边混凝土凿毛，宽度δ=300mm左右，深度h=10∽20mm，清洗干净，用红外线灯烘干。将调好的环氧水泥浆灌满缝口，抹平凿毛部位，若缝较宽可采用环氧水泥砂浆灌缝。

2）沥青砂浆嵌补。若裂缝较大，缝深已贯穿底板，缝长呈通缝，缝宽δ≥5mm以上，且有渗水现象时，应先用强度等级42.5以上水泥灌浆，后用沥青水泥砂浆和水泥砂浆堵塞缝口，配比一般可用：石油沥青﹕砂﹕水泥=1﹕4﹕1。

3）面层加厚法。由于钢筋下沉或面层布筋不足引起的底板面层裂缝，往往条数较多，走向不变，危害较大，对这种缝，常用面层加厚法进行处理。工艺要求：先将底板表面凿毛，并凿出上下层接缝凹槽。通常凹槽宽为300mm，槽深100mm，也可随底板厚度和大小改变。将凹槽冲洗干净，支立模板、绑扎钢筋，浇混凝土。浇混凝土前，先在面层上浇一层20∽30mm厚的砂浆（砂浆的水灰比应与原混凝土相同），然后浇加厚层混凝土（厚度一般为200mm，也可依设计定）。加厚层混凝土的配比可与原混凝土相同，也可依设计定。

三、泵站混凝土建筑物渗漏

1、渗漏的原因：设计缺陷，止水失效、裂缝、混凝土欠密实或架空，或运行中遭受意外破坏，地面沉降，流道（管道、箱涵）因超载引起破裂等，在水压作用下导致渗漏。

2、发生渗漏后的影响：轻则使泵房内空气潮湿，对卧式机组影响明显，引起设备锈蚀，钢筋锈蚀，重则危及泵站安全。穿堤流道（管道、箱涵）长期漏水，将把堤身淘空，引起堤防倒塌等。

3、对墙身渗漏的处理：先查明渗水原因、渗漏量大小、分布情况等，采用背水面涂抹，迎水面贴补以及钻孔灌浆等。堵漏应选择在枯水或无水条件下进行。化学灌浆具有较高的粘结强度和良好的可灌性，还能调节凝固时间。当缝宽δ≤3㎜时，采用化学灌浆，钻骑缝孔或斜孔法。混凝土化学灌浆的材料一般有丙烯酸盐、甲基丙烯酸脂、环氧树脂、聚氨脂灌浆材料等。

4、止水缝、伸缩缝渗漏

在伸缩缝内补灌沥青，缝口用橡皮压带护盖。对重要的水平止水部位，处理时可先淘出原缝中的老化沥青或淤泥，补灌沥青后，再在混凝土面层凿槽，补做止水。

5、基础渗漏

基础渗漏一般应经设计单位勘察后针对不同地基土壤特性提出处理方案。有时可采取在上游增加铺盖长度或进行帷幕灌浆，下游加做反滤排水层，以增加渗径长度，减小渗透压力，降低基础渗透坡降。

对于底部基础渗漏的处理，以截为主，以排为铺。排水虽可降低基础扬压力，但会增加渗漏量，甚至引起渗透变形，故需慎重考虑。

6、当穿堤流道（管道、箱涵）过水断面较大、过水能力富余较多时，可用衬砌加固法，也可用水泥灌浆法。在水泥灌浆前，先沿洞壁裂缝处钻孔，孔深以不打穿洞壁为限，按梅花形布置，用水泥浆灌满，再用木塞封堵孔口，待浆液已终凝，尚要沿裂缝重新凿槽，用高标号水泥砂浆或环氧砂浆封堵即可。对施工质量差，加固处理费用不经济，难以达到效果的箱涵，经鉴定可拆除重建。

四、结构失稳

1、一般是混凝土裂纹在混凝土结构中形成贯穿裂缝，使混凝土结构不能承载，发生失稳。产生原因既有设计考虑不周、也有施工缺陷和使用不当等原因。

2、危害：建筑物结构断裂、倾斜或坍塌造成事故，泵站不能运行。

3、加固处理方法：

（1）外粘钢板加固法

是利用胶黏剂将钢板或钢带粘贴在构件混凝土上，使钢板与混凝土共同受力。外粘钢板法与锚固法都适用于混凝土结构承载能力不足的结构修补，但粘钢板法主要用于梁柱裂缝的修补，钢板粘结应均匀加压，顺序从一端向另一端加压，或由钢板中间向两端加压，不得由钢板两端向中间加压。而锚固法主要用于底板裂缝的修补。

（2）粘贴纤维复合材料加固法

纤维材料应为连续纤维，禁止在承重结构上使用单位面积质量大于300g/m2的碳纤维织物或预浸法生产碳纤维织物。碳纤维布沿纤维长度方向的搭接长度不应小于100mm。当采用多层碳纤维布加固时，各条或各层碳纤维的搭接位应错开。该法既能起到防渗补强的作用，以能解决粘钢（输水洞）施工难的问题，作用与粘钢的原理相同，其好处是不会减小过水断面，而且糙率低。

（3）植筋（锚栓）技术

当开裂部位的配筋量不足、混凝土构件抗弯强度不够时，可用此法。施工工艺为：跨裂缝打斜孔→孔内注入高压浆液→孔内伸入锚固筋→裂缝进行锚固处理。化学锚栓在固化完成前，应按安装要求进行养护，固化期间禁止扰动。固化后不得进行焊接。

（4）加大截面法

被加固混凝土结构经现场测定强度不低于C10，并将缺陷混凝土清除干净，在原混凝土构件的外面包裹一定厚度的混凝土或钢筋混凝土，以提高其强度和刚度的修补方法。

结语

泵站在水利工程中责任重大，更多的大型泵站担负着防洪保安的重大社会责任。泵站建筑物在长期运行中，运行管理人也应紧跟时代步伐，对运行中出现的缺陷及时查明原因，综合判断，采取适当方法进行处理，确保泵站建筑物运行完好率，保证泵站运行安全，延长工程使用寿命，使泵站工程更好地为民造福。

参考文献

[1]中华人民共和国电力行业标准水工混凝土建筑物修补加固技术规程DL/T5315-2014中国电力出版社2014

[2]戈文武混凝土缺陷修补中国水利水电出版社2017

[3]席浩牛宏力混凝土施工中国水利水电出版社2016

[4]陈坚中国水利泵站建筑物老化病害及其除险加固2010.16