1工程概況及特點(diǎn)
1.1工程概況
寧車沽防潮閘位于天津市塘沽區(qū)寧車沽村西潮白河與永定新河交匯處，是潮白、北運(yùn)河水系的主要控制工程之一，集防洪、擋潮、排澇和蓄淡于一體，對確保海河流域北系的防洪安全具有重要作用。工程建于1971年。
寧車沽防潮閘設(shè)計(jì)流量為3060m3/s，為II等工程，主體建筑物的級(jí)別為2級(jí)。地震設(shè)防烈度為8度。
由于防潮閘長期在海水及鹽霧環(huán)境下運(yùn)行和受唐山地震破壞影響，該閘存在諸多安全隱患，2000年12月對寧車沽防潮閘進(jìn)行了安全鑒定，評定該水閘安全類別為三類，需進(jìn)行除險(xiǎn)加固，對部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除重建。
除險(xiǎn)加固后，全閘共22孔，其中中部20孔過流，兩邊孔用混凝土墻封堵。每孔凈寬8m，中墩厚1.1m，閘室總寬199.1m，順?biāo)鞣较蚩傞L123m。工作閘門為升臥式平板鋼閘門，位于閘室中部，上下游分別設(shè)有檢修閘門。閘上設(shè)有工作橋、檢修橋和交通橋。
1.2工程特點(diǎn)
近年來，我國對許多病險(xiǎn)水閘進(jìn)行了安全鑒定和除險(xiǎn)加固，總結(jié)積累了大量的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)。但是，由于受到資金和工期等條件的限制，在滿足水閘運(yùn)用功能和結(jié)構(gòu)安全的前提下，僅對水閘的部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除重建，寧車沽防潮閘就是一個(gè)典型的實(shí)例。
寧車沽防潮閘保留了閘底板和部分閘墩，由于閘室整體穩(wěn)定的需要，閘室底板向上游加長。同時(shí)，將原閘墩部分拆除并向上游接長，原閘墩上部也有部分拆除。因此，整個(gè)閘室有以下新老混凝土的結(jié)合、連接部位：加長段新閘底板與原閘底板、原閘底板頂面與其上層新澆混凝土面、新老閘墩的立面、新老閘墩的水平面、新閘墩與老底板等。
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�、坌麻l墩與老底板連接
�、苄吕祥l墩立面連接
�、菪吕祥l墩平面連接
2設(shè)計(jì)方案
新老混凝土的連接一是解決新老混凝土結(jié)構(gòu)本身的結(jié)合，使新老混凝土結(jié)合面的強(qiáng)度盡可能地達(dá)到新混凝土本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，限制或減少混凝土裂縫的發(fā)生。二是通過插入新老混凝土中的鋼筋來加強(qiáng)新老混凝土的結(jié)合，當(dāng)結(jié)構(gòu)承受的拉力超過混凝土本身的抗拉強(qiáng)度時(shí)由鋼筋來承擔(dān)。一般來說，鋼筋強(qiáng)度的設(shè)計(jì)能夠容易滿足，而新老混凝土結(jié)合面的處理不易。
根據(jù)新老混凝土結(jié)合面所處的不同部位，寧車沽防潮閘采取以下相應(yīng)的處理措施。
加長段新閘底板與原閘底板的連接：利用原閘底板已有的與原鋪蓋之間的連接鋼筋，并在原閘底板內(nèi)沿水平方向鉆孔布置兩排插筋，插筋間距為200mm。為保證新老閘底板在接縫處的垂直變位一致，原混凝土閘底板留有長厚均為0.3m的平臺(tái)，新閘底板位于平臺(tái)之上。為擴(kuò)大新老混凝土結(jié)合面的面積，將原閘底板結(jié)合面的上部鑿成45°斜面。
原閘底板頂面與其上層新澆混凝土面的連接：由于地基沉降，原閘底板高程平均降低了0.43m左右。為恢復(fù)閘底板高程，需在原閘底板上新澆筑混凝土。為保證新老混凝土的結(jié)合，采取以下措施：將原混凝土閘底板沿厚度方向鑿除10cm，在原混凝土底板上鉆孔埋植插筋，插筋間排距為1m，梅花形布置，插筋埋入原混凝土底板中的長度為0.5m，上部露出0.35m。澆筑新混凝土之前在老混凝土底板頂面鋪設(shè)一層水泥砂漿。
新老閘墩的立面連接：新老閘墩的立面接縫正處于下游檢修閘門槽位置，是閘墩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比較薄弱的部位，容易產(chǎn)生豎向裂縫。設(shè)計(jì)在原閘墩立面上布置三排插筋，其中，閘墩兩側(cè)的插筋為貫穿檢修門槽的結(jié)構(gòu)鋼筋，中間一排插筋為加強(qiáng)新老混凝土連接的鋼筋，其長度比兩側(cè)鋼筋短些。在澆筑閘墩混凝土?xí)r，應(yīng)隨著混凝土倉面的上升，在老閘墩結(jié)合面上涂刷（或噴射）一層水泥凈漿或無機(jī)界面膠，以保證新老混凝土結(jié)合面的粘接強(qiáng)度。
新老閘墩的水平面連接：兩個(gè)邊孔閘墩需部分拆除后澆筑混凝土進(jìn)行加高，原閘墩拆除高度以滿足豎向新老鋼筋焊接長度要求，并應(yīng)使鋼筋的焊接位置間隔錯(cuò)開。
新閘墩與老底板連接：根據(jù)閘室結(jié)構(gòu)布置的需要，將原閘墩上游部分進(jìn)行了拆除，而原閘墩下的底板予以保留，拆除的閘墩部分將與上游加長的閘墩段一起澆筑，形成整體。在老閘底板上根據(jù)閘墩結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算布置所需的閘墩鋼筋，以鉆孔的方式進(jìn)行植筋，鋼筋的錨固長度必須滿足規(guī)范要求。在澆筑混凝土之前，需對原閘底板進(jìn)行鑿毛、沖洗，并應(yīng)在原閘底板上鋪設(shè)水泥砂漿。
3錨固和粘接材料的選用及現(xiàn)場試驗(yàn)
3.1插筋錨固材料的選用及拉拔試驗(yàn)
在新老混凝土連接中大量使用了插筋，為保證插筋的錨固強(qiáng)度，除滿足錨固長度外，在插筋孔中需填充錨固材料，以增加插筋與混凝土之間的粘接強(qiáng)度。用于灌注插筋的錨固材料選用了兩種，即TK錨固劑和膨脹砂漿，分別用于水平插筋和垂直插筋。膨脹砂漿中摻入U(xiǎn)EA型膨脹劑和早強(qiáng)劑，膨脹劑的摻入量為水泥重量的10%，膨脹砂漿的強(qiáng)度不低于C20混凝土強(qiáng)度等級(jí)。
采用TK錨固劑的水平插筋經(jīng)現(xiàn)場拉拔試驗(yàn)檢測，φ20（II級(jí)）鋼筋拉拔力達(dá)106.9kN時(shí)仍完好，而II級(jí)φ20鋼筋設(shè)計(jì)抗拉力為97.4kN，滿足設(shè)計(jì)要求。采用膨脹砂漿的垂直插筋經(jīng)現(xiàn)場拉拔試驗(yàn)檢測，拉拔力也能滿足設(shè)計(jì)要求。TK錨固劑為獨(dú)立的筒式包裝，便于注入水平鉆孔中，施工迅速。膨脹砂漿相對便宜，用于豎向插筋。
3.2水平接縫水泥砂漿的選用
對于新老閘墩、新老底板、閘墩與底板等水平結(jié)合面混凝土澆筑前，老混凝土水平縫面上應(yīng)鋪設(shè)一層水泥砂漿，砂漿的強(qiáng)度等級(jí)不低于C20混凝土強(qiáng)度等級(jí)，厚度為20mm左右。
3.3垂直接縫粘接材料的選用
對于新老閘墩豎向結(jié)合面，為增加新老混凝土豎向縫間的粘接強(qiáng)度，在澆筑新混凝土之前需在老混凝土面上涂抹粘接材料。設(shè)計(jì)采用水泥凈漿或無機(jī)界面膠，并通過現(xiàn)場大“8”字模試驗(yàn)確定。
水泥凈漿的水灰比應(yīng)較混凝土減少0.03～0.05。無機(jī)界面膠的抗壓強(qiáng)度應(yīng)大于80MPa，抗拉強(qiáng)度應(yīng)大于5MPa。
經(jīng)現(xiàn)場對水泥凈漿和4種類型的無機(jī)界面膠的大“8”字模試驗(yàn)，在正拉或剪切力作用下，破壞面均未發(fā)生在新老混凝土界面膠結(jié)處，而是發(fā)生在老混凝土內(nèi)部。由此可知，新老混凝土的結(jié)合控制于老混凝土的強(qiáng)度。因此，新老混凝土的立面結(jié)合設(shè)計(jì)采用水泥凈漿。
4施工工藝與質(zhì)量控制
4.1插筋的施工工藝及質(zhì)量控制
放線：在水平方向或垂直方向的插筋位置應(yīng)按設(shè)計(jì)圖紙嚴(yán)格放線，做出鉆孔標(biāo)記。
鉆孔及洗孔：用電錘鉆鉆孔，以確�？妆谟凶銐虻拇植诙取？讖奖炔褰钪睆酱�4～8mm（根據(jù)鋼筋直徑確定），孔深比設(shè)計(jì)的插筋錨固長度略深。鉆孔位置與設(shè)計(jì)孔位偏差不得大于15mm。灌注錨固材料前，應(yīng)對鉆孔用清水沖洗干凈。
注漿及植筋：應(yīng)從鉆孔底部開始灌注錨固材料，以確保鉆孔完全填充。在植入鋼筋時(shí)應(yīng)有一些漿液溢出，24h內(nèi)不準(zhǔn)觸動(dòng)插筋。同一倉面內(nèi)的插筋應(yīng)在混凝土開盤澆筑的前7d之前完成。
4.2新老混凝土結(jié)合面的施工工藝及質(zhì)量控制
混凝土鑿毛：老混凝土按設(shè)計(jì)尺寸拆除后，應(yīng)鑿除老混凝土的棱角和尖角，使新老結(jié)合面平順過渡，陽角半徑不小于100mm。對老混凝土質(zhì)地疏松、敲擊有啞聲的部位，裂縫、孔洞等局部缺陷部位，應(yīng)鑿除至露出新鮮完整的混凝土為止。
縫面清洗：為確保施工質(zhì)量，須清除老混凝土表面的疏松層、油污、灰塵等雜物，用鋼絲刷刷毛后，用高壓水沖洗。劃出每次粘接材料涂刷（或噴射）的范圍，并在待用前保持潮濕24h，在涂刷（或噴射）前混凝土表面潮濕但不積水，保持面干飽和狀態(tài)。
砂漿鋪設(shè)：水平接縫的水泥砂漿鋪設(shè)應(yīng)隨著混凝土的澆筑隨鋪隨澆，不得一次性大面積鋪完。水泥砂漿厚度為20mm左右，人工攤平，不得過薄或過厚。
凈漿噴涂：水泥凈漿的配合比應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果嚴(yán)格控制，并每天至少一次對其檢查。水泥凈漿可采用涂刷或高壓噴射的方法進(jìn)行施工。涂抹或噴射水泥凈漿厚度控制在3mm以上。為保證施工質(zhì)量，水泥凈漿涂抹施工須由專業(yè)人員操作，施工單位應(yīng)設(shè)專人負(fù)責(zé)施工質(zhì)量管理和控制。
混凝土澆筑：在水泥凈漿初凝后，即可澆筑新混凝土。水泥凈漿和新澆混凝土一起養(yǎng)護(hù)。
施工記錄：施工期間必須有詳細(xì)的施工記錄，內(nèi)容包括施工地點(diǎn)的氣溫，基面處理情況，表面溫度，原材料品種、質(zhì)量、數(shù)量，材料配合比，噴涂日期、部位、面積，質(zhì)量事故，養(yǎng)護(hù)溫度、時(shí)間，取樣檢驗(yàn)結(jié)果及其它有關(guān)事宜。
5結(jié)束語
目前，新老混凝土的連接技術(shù)廣泛應(yīng)用于水利工程和其它土木工程建筑中，隨著新技術(shù)、新材料、新設(shè)備、新工藝的發(fā)展，將為設(shè)計(jì)提供更多的選擇方案，也必將為施工帶來方便，加快施工進(jìn)度，提高工程質(zhì)量。
