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1、新老混凝土结合面处理工法完成单位 中国葛洲坝集团第二工程有限公司主要完成人 周厚贵 马江权 丁新中 谭明军 熊刘斌 1目 录1、前言12、工法特点13、适用范围24、工艺原理25、施工工艺流程及操作要点26、材料与设备87、质量控制108、安全措施119、环保措施1210、效益分析1311、应用实例13新老混凝土结合面处理工法中国葛洲坝集团第二工程有限公司周厚贵 马江权 丁新中 谭明军 熊刘斌1、前 言混凝土大坝加高是在原有大坝的基础上，对其进行培厚和加高施工。在大坝加高施工过程中，除受底部混凝土或基岩约束外，还受下游坝面及坝顶老混凝土的约束。由于新老混凝土弹性模量相差较大，对新老混凝土结合的
2、质量要求高，新浇混凝土防裂要求严，因此，大坝加高施工中如何确保新老混凝土结合的质量问题，是大坝加高工程的一个关键技术问题。南水北调中线工程的关键项目湖北省丹江口电站混凝土大坝加高工程，包括原坝体下游面培厚和原坝体全面加高等。其加高施工中新老混凝土结合面处理面积十分庞大，处理难度也是前所未有的。中国葛洲坝集团第二工程有限公司在承担该项目的施工中，与南水北调中线水源公司、长江勘测规划设计研究院、西北公司丹江口大坝加高工程建设监理中心等单位密切配合，按照设计要求，深入研究有关文献，结合本工程的特点，制订出全面系统的新老混凝土结合面处理的施工工艺和质量控制措施，经监理批准后认真进行实施。在实施中定期进
3、行检查、总结，并会同业主、设计、监理共同进行评估、改进和补充。逐步形成了全面系统的大坝加高工程“新老混凝土结合面施工工法”，以此指导后续工程施工。目前运用本工法已完成丹江口混凝土大坝加高工程高程162m以下下游坝面及老坝顶面全部新老混凝土结合面施工，其合格率100%，优良率达95%以上。获得业主和监理的赞誉。2、工法特点2.1 认真凿除已碳化的老混凝土、增设键槽、锚杆、涂刷界面胶、进行接缝灌浆、有效控制混凝土浇筑温度等，以有效、可靠的改善新老混凝土结合面传力条件和传力特性，保证新老混凝土的结合质量。2.2采用初期冷却通水与中期冷却通水的方法，防止新浇混凝土产生裂缝及确保新老混凝土接缝灌浆质量。
4、2.3新老混凝土结合施工工序复杂、影响环节多，对各工序进行有效的过程控制，规范施工工艺，强化质量管理，以满足新老混凝土结合面施工质量要求。3、适用范围本工法适用于水电站混凝土大坝或其他混凝土建（构）筑物培厚加高工程。4、工艺原理4.1混凝土大坝加高施工中的新老混凝土结合问题，实际上是解决加高后的坝体整体性和坝体各部位的应力满足设计要求的问题。主要包括以下三个方面：（1）处理好新老混凝土联合受力问题；（2）妥善解决加高后的坝体和坝基应力，满足大坝安全要求；（3）尽可能减少新浇混凝土因温度应力而收缩对坝体应力产生的不利影响，避免或减少混凝土裂缝，尤其是危害性裂缝。新老混凝土结合的关键是结合界面能否
5、有效地传递和承担应力。4.2本工法主要针对新老混凝土结合面的联合受力问题，采取的技术措施及实施情况，如老混凝土面碳化层凿除、增设键槽、涂刷界面胶、周边布置锁口锚筋、内部布置砂浆锚杆、布设灌浆系统、混凝土浇筑温控、初期冷却及中期冷却等。从而有效改善了新老坝体之间的传力条件和传力特性，调整了新老混凝土坝体联合受力状态，使新浇混凝土能更好的与原坝体结合在一起。5、施工工艺流程及操作要点5.1 施工工艺流程施工准备人工切割键槽老混凝土面碳化层凿除老混凝土面锚杆施工接缝浆灌系统埋设浇筑培厚加高混凝土并加强温控（特殊部位涂刷界面胶）一期、二期冷却通水5.2 操作要点5.2.1 施工准备根据键槽设置部位的结
6、构体型，搭设简易操作平台和安全防护设施。为防止键槽突然脱落损坏新浇或原结构混凝土表面，键槽切割前，结构表面应采用砂或细骨料等材料设柔性垫层保护。5.2.2 新增键槽切割5.2.2.1新增键槽断面为不等边三角形，其短边与结合面呈水平或一定角度布置，采用锯割静裂法施工（键槽切割工艺流程见图5.2.2-1）。老混凝土表面清理盘锯固定导轨安装键槽长边切割施工安装钻孔导向器钻静力膨胀孔灌注无声爆破剂被切割的混凝土分离吊装图5.2.2-1 键槽施工流程图键槽位置及尺寸标示对所形成的槽面清理修整5.2.2.2新增键槽施工要点1）导轨安装要求牢固、无晃动。安装过程使用激光定位仪保证轨道连接的直线度。2）键槽长
7、边采用液压盘锯切割。短边使用手风钻钻孔，装无声爆破剂将被切割的三角形混凝土从结合面剥离。钻孔间距15cm为宜。为保证键槽开口的角度和尺寸，应制作钻孔导向器,控制钻孔角度。盘锯切割时，应根据键槽长边设计尺寸选用不同直径的锯片组合使用, 小直径锯片在前，大直径锯片在后,由浅至深切割，直至达到设计深度。3）无声爆破剂的膨胀与环境、温度及加水量有关。使用前，应通过钻孔试验确定最优参数与单耗。钻孔直径宜采用30mm50mm，孔距150cm300cm，单位灌注量1218kg/m3。对于有筋混凝土，应先凿除表面混凝土露出钢筋后，使用气焊将钢筋割除，再灌注无声爆破剂并适当加大孔径，减小孔距和加大单耗药量。4)
8、 无声爆破剂宜在0-45气温条件下使用，超过此范围应采用辅助手段确保正常施工。混凝土和药剂的温度控制在15，拌和水温度控制10-15为宜。5）无声爆破剂灌注前,应将孔内清理干净，不得有积水和杂物。6）无声爆破剂灌注完毕好后，应在键槽芯体分裂的方向设置警戒线，防止芯体脱落伤人。待芯体同结合面产生裂缝后即可将芯体分离，形成键槽。对键槽尺寸偏差较大的部位用人工进行修整。5.2.3 老混凝土碳化层凿除5.2.3.1由于大坝混凝土经过几十年的运行，其混凝土表面会产生不同程度的碳化层，为保证新老结合面的质量，其碳化表层必须全部凿除。凿除后的混凝土表面应显露石子（施工流程见图5.2.3-1）。图5.2.3-
9、1碳化层凿除工艺流程清理老混凝土面设置网格检验墩凿除碳化层质量检验层面清洗凿除深度不够5.2.3.2凿除老混凝土面碳化层施工要求1）在原坝体斜坡面施工时，在新设键槽切割完成后，利用键槽切割形成的台阶作为碳化层凿除的操作平台。对于在垂直面应重新搭设施工排架。2）为了便于检查凿除的深度，凿除碳化层之前，应在老混凝土表面按2m2m的网格设置面积为25m2检验墩，并用红色油漆标识。施工过程中，不得凿除，在凿除深度验收合格后，再将检验墩全部凿除。3）碳化层凿除检验采用酚酞试剂（1%的酚酞+99%的乙醇溶液，其中乙醇溶液用80%的酒精+20%的蒸馏水配制，配制好的试剂无色透明）检测，用毛刷蘸试剂涂于被检测
10、混凝土表面，若试剂变为红紫色即为合格，不变色即为不合格，需重新对检测表面补凿至合格。4）碳化层的凿除与键槽切割不得上、下同时作业，新增键槽应先于碳化层凿除，错开施工形成流水作业。5.2.4 锚杆施工5.2.4.1新老混凝土结合面应根据结构体型布设普通砂浆锚杆和锁口锚杆。坝体周边距横缝30 cm50cm布置锁口锚杆，孔距1m；其余部分设置砂浆锚杆，采用梅花型布孔，间排距2m2m为宜。锚杆施工工艺流程见图5.2.4-1。施工准备钻孔清孔锚杆孔注浆安装锚杆拉拔试验浆液制备锚杆加工、运输验收锚杆孔验收图5.2.4-1 砂浆锚杆施工工艺流程图孔位标识5.2.4.2锚杆施工要求1）钻孔孔位偏差不大于10c
11、m，孔轴线应沿结合面法线方向，偏斜偏差小于5，孔径5cm，孔深应符合设计要求，允许偏差应不大于5cm。2）砂浆锚杆注浆浆材为水泥砂浆，砂浆强度等级为C20；砂料采用最大粒径小于2.5mm的中细砂，其质地坚硬、表面清洁，砂浆配合比为水泥：砂=1：11：2，水灰比0.380.45。3）浆材应拌制均匀，随拌随用，初凝前必须使用完毕，超过初凝时间的砂浆必须废弃。4）锚杆孔注浆前，应将孔内的灰渣和水吹洗干净，孔底内残渣厚度应小于3cm，保持孔壁表面润湿。5）注浆施工环境温度可在540，在环境温度低于5施工时应采取保温措施，不允许在低于-2环境中施工。6）锚杆注浆应采用灌浆泵进行。对于水平面上的垂直孔可采
12、用人工插管注浆。7）锚杆施工宜采用“先注浆后安装锚杆”的程序施工。若采用“先安锚杆后注浆”的程序，钻头直径应比锚杆直径大25mm以上。8）对钻孔倾角大于15的锚杆孔注浆时，应将注浆管插入到距孔底1530cm的位置，自孔底开始注浆。当孔深小于3m时，可保持注浆管位置直至注浆结束；当孔深大于3m时可边注浆边提注浆管，但注浆管管口应位于孔内浆面以下10 cm20cm。对钻孔倾角小于15的锚杆孔注浆时，应在孔口采用与孔内注浆同类，但流动性小的材料封堵注浆管下方1/2范围内注浆管与孔壁之间的间隙。9）注浆结束后，应立即安装锚杆。安装锚杆时，插入速度适当，不应自由下落，防止锚杆插入过程中带入气囊。对于钻孔
13、倾角小于15的锚杆，注浆管外拔和锚杆插入过程中应采取措施防止浆液外流。10）锚杆应按设计要求安装就位，锚固长度不应小于设计锚固长度，锚杆就位后应进行固定。在浆材终凝前不得敲击、碰撞或拉拔和悬挂重物，锚杆施工完毕7d内，距锚杆作业区20m范围内不可进行爆破作业。锚杆施工完7d内，若需焊接施工，应采取专门措施保护锚杆基础不受焊接高温影响。5.2.5接缝灌浆系统埋设5.2.5.图5.2.5-1 止浆片及出浆盒埋设示意图1在新老混凝土结合面设置接缝灌浆系统，是保证新老混凝土良好结合的重要措施之一。新老混凝土结合面的灌浆设备埋设在后浇混凝土内，在处理好的老混凝土面上钻孔布设出浆盒，采用止浆片进行分区，止
14、浆片在老混凝土内切槽埋设安装。布管及止浆片埋设型式见图5.2.5-1。5.2.5.2接缝灌浆系统施工要求1）灌浆设备埋设和分区应按设计图进行，并满足规范要求。2）分层安装的灌浆系统应逐层及时做好施工记录。3）灌浆管路连接完毕后应进行加固，防止在混凝土浇筑过程中管路移位、变形或损坏。4）整个灌区形成后，应再次对灌浆系统通水复查，不合格者，应及时处理，并将通水复查情况详细记录。5）灌浆系统的外露管口均应严密封堵，妥善保护。5.2.6涂刷界面胶5.2.6.1对于老坝段部分下游垂直面或牛腿反坡面等结合面处理薄弱部位，为进一步增强新老砼结合效果，其砼表面涂刷环保型界面胶，界面胶主要技术指标见表5-1。表5-1 界面胶主要技术指标表密度25初粘度25凝胶时间60适用期最短固化时305间25间51.30.5gm/cm32800mPs2340min47min3.3h1011h31h抗压强度（7天20）抗拉强度（7天20）抗弯强度（7天20）与混凝土结合力（斜剪法）抗压弹性模量抗拉剪结合力线热膨胀系数无约束线收缩系数99N/mm238 N/mm252 N/mm239 N/mm223100 N/mm218.4 N/mm22910-6m/mk0.103%5.2.6.
