京密引水渠东流水过水涵洞

1 工程概况及缺陷处理建议

东流水涵洞位于京密引水渠的CH14+358m处，东流水涵洞的设计流量为25.5m3/s，上游最高水位58.31m，进口高程56.56m，出口高程56.18m。洞身长44m，断面尺寸为3—1.7×2.5m。该涵洞为整体浇筑式的混凝土结构，建于60年代初，距今已运行约40年。2003年检测发现，东流水涵洞的混凝土老化病害问题比较突出，主要表现在顶板混凝土的裂缝、钢筋保护层的脱落、钢筋的锈蚀等。2008年现场检查，发现顶板混凝土的裂缝、钢筋保护层的脱落、钢筋的锈蚀现象进一步严重，并且伸缩缝漏水，严重影响涵洞的安全运行。应尽快对东流水涵洞进行全面的防护处理及补强加固。

2 病害缺陷处理方案 2.1裂缝处理

东流水涵洞裂缝严重地破坏了墩墙的整体性，影响应力分布，改变了应力传递的途径。此外，裂缝中的渗水将引起混凝土的溶蚀破坏，造成混凝土强度降低。同时又会引起感觉锈蚀，降低结构的安全性与耐久性。因此需要对裂缝内、外部进行补强加固。

对裂缝内部采用化学灌浆补强的方法，灌浆材料采用性能优异、可灌性好的改性环氧浆材。

2.1混凝土脱空、胀裂区的补强加固处理

凿出脱空、松动的混凝土，对锈蚀的钢筋进行除锈，然后涂抹一

层保护层，涂刷界面剂，抹聚合物砂浆。

2.2表面防碳化处理

混凝土表面打磨，采用专用的PCS型抗冲磨防碳化涂料对混凝土面进行防护。

2.3顶板加固处理

在涵洞顶板的下表面粘贴碳纤维，以提高地昂版的抗拉和抗弯的能力，弥补钢筋锈蚀所带来的承载能力的降低。

2.4伸缩缝漏水处理

从涵洞内部对底部混凝土伸缩缝进行化学灌浆处理。 3 主要修补材料的特性 3.1裂缝化学灌浆材料

对于混凝土补强处理的裂缝，采用改性环氧树脂浆材。这种材料粘度低，可灌性好，可渗入0.2mm混凝土裂缝和微细岩体内，与国内外的同类材料相比，其早期发热量低、毒性小、施工操作方便，是较理想的混凝土补强加固材料。该材料具体性能指标如下表1。

表 1 SK-E改性环氧浆材性能

浆材 浆液粘度(cp) 浆液 比重(g/cm3) 屈服抗压强度(Mpa) 抗拉强度(Mpa) 纯浆体 潮湿面粘接 抗压弹模(Mpa) SK-E 改性环氧 14 1.06 42.8 8.25 >4.0 1.9×103 3.2聚合物水泥砂浆

聚合物水泥砂浆是通过向水泥砂浆掺加聚合物乳胶改性而

制成的一类有机无机复合材料。主要是由于聚合物的掺入引起水泥砂浆微观及亚微观结构的改变，从而对水泥砂浆各方面的性能起到改善作用，并具有一定的弹性。聚合物水泥砂浆主要性能指标见表2

表2 聚合物水泥砂浆性能指标

序号 1 2 3 抗压强度(Mpa) 抗折强度(Mpa) 抗冻性（抗冻融循环次数） 项目 设计指标 ≥30（28天） ≥8（28天） ≥F200 3.3防碳化处理材料

由于涵洞是过水建筑物，在涵洞表面进行防护处理的材料，既要满足防碳化要求，又要满足将来过水时的防冲刷要求，涵洞混凝土防碳化处理采用PCS型抗冲磨防碳化涂料，厚度为1mm，与混凝土的粘接度大于1.0Mpa，可以全面提高混凝土的抗渗能力，防止混凝土的碳化，提高其耐久性。

3.4 补强加固材料—碳纤维

碳纤维加固技术是利用高强度或高弹性模量的连续碳纤维，单向排列成束，用环氧树脂侵渍形成碳纤维增强复合材料片材，将片材用专用环氧树脂胶粘贴在结构外表面受拉或有裂缝部位，固化后与原结构形成一整体，碳纤维即可与原结构共同受力。由于碳纤维分担了部分荷载，降低了钢筋混凝土的结构的应力，从而是结构得到补强加固。

根据东流水涵洞的现状、检测和强度复核的结果，东流水涵洞必须进行修补加固，否则涵洞将处于不安全状态。所以在涵洞顶板的下表面粘贴碳纤维，以提高顶板的抗拉和抗弯的能力，弥补钢筋锈蚀所带来的承载能力的降低。

碳纤维材料的性能指标见表3 表3 碳纤维的规格及性能指标

碳纤维种类 XEC-300 (高强度) 单位面积重量(g/m2) 300 设计厚度 (mm) 0.167 抗拉强度(Mpa) >3500 拉伸模量(Mpa) >2.3×105 4缺陷处理工程量 （比2003年的修补工程量增加） 表4 缺陷处理工程量

序号 1#洞 2#洞 3#洞 合计 聚合物 (m2) 75 75 75 225 防碳化面积(m2) 260 260 260 780 裂缝 (m) 33 18 34 85 伸缩缝(m) 7.5 7.5 7.5 22.5 碳纤维(m2) 65 65 65 195