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[摘 要]涵闸衬砌加固技术在老闸改造工程中虽然广泛应用，但公开发表可供参考的工程实例凤毛麟角。本文介绍了北大港水库马圈闸涵洞衬砌加固技术的成功经验，谨供参考。
[关键词]涵闸加固 自密实混凝土 衬砌
中图分类号：U416.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0076-01
一、前言
衬砌技术作为一种补强加固措施早已广泛应用，特别是在隧洞围岩衬砌等工程中更是必不可少，可以说在大型衬砌工程中衬砌设备和衬砌工艺已经相当成熟，但对于一些投资少，工期短的小型涵洞衬砌工程来说，耗费巨资购进或者研发衬砌设备都是不现实的，北大港水库马圈闸衬砌加固采用自密实混凝土分期浇筑的施工方法，效果十分理想。
二、工程概况
北大港水库马圈进水闸位于西南围堤28+200m处，于1980年建成。设计流量100m3/s，校核流量120 m3/s，结构型式为6孔方涵，单孔净尺寸为4.7×3.2m（高×宽），涵洞纵向长14.8m。系引黄济津工程的进水闸。
本次马圈闸涵洞加固主要内容为老混凝土面凿除、插筋埋设、C25钢筋混凝土贴面及新老混凝土结合面的接触灌浆，除两侧边洞外侧墙不做贴面处理外，其余洞墙均做混凝土贴面加固处理，贴面厚度为30cm。
三、施工工艺及施工方法
3.1工艺流程
设置插筋孔→老混凝土凿除→安置插筋→贴面钢筋安置→模板工程→I期贴面混凝土浇筑→Ⅱ期贴面混凝土浇筑→Ⅲ期贴面混凝土浇筑→接触灌浆
3.2施工方法
插筋、老混凝土凿除以及贴面钢筋网的布设根据图纸要求按照常规方法进行即可，下面主要介绍一下混凝土贴面和接触灌浆。
3.2.1 模板的安装
本工程选用组合钢模板及钢管，海绵条作为嵌缝材料，以保证拼缝严密，无漏浆现象。所选用的钢模板以P3015钢模板为主，适当配以相应小模板或木模板进行配模；作为支撑材料的钢管型号为φ48×3mm，全部顺直，无挠曲变形，满足支模的刚度要求。
衬砌后的边孔涵洞尺寸为2.95×4.30m，中孔涵洞尺寸为2.70×4.30m。根据混凝土浇筑方案，I期混凝土衬砌为底板贴面，除两侧边洞外侧八字在浇筑时完成外，均浇筑至高程1.85米，不需模板即可完成；侧墙模板分二次安装，在底板混凝土达到强度后进行，为满足混凝土操作人员的操作空间要求，侧墙模板首先安装至高程4.30米，沿涵洞长度方向均匀布置3个铁皮槽进料口，待混凝土浇筑至该高程时再继续安装至4.90米高程。
显然，本工程中顶板衬砌为工程中质量控制的难点，不仅施工困难，质量也不易控制。实际施工中，我们对1#、3#、5#洞和2#、4#、6#洞分别采取二种不同的方案进行施工。
1#、3#、5#洞在顶模的模板上沿长度方向均匀设置三个圆形进料口，进料口直径与泵管相近，同时在顶板模板支护过程中，预埋1寸钢管与插筋焊接，底端连接管箍与模板相平，顶端至新老混凝土结合面，作为混凝土浇筑完成后的接触灌浆管路。
2#、4#、6#洞将混凝土泵管自上游侧深入模板内部，通过HBD80混凝土输送泵将自密实混凝土输送至模板空间内。在模板安装的同时，预埋1寸钢管与插筋焊接，底端连接管箍与模板相平，顶端至新老混凝土结合面，作为混凝土浇筑完成后的接触灌浆管路。
3.2.2贴面混凝土浇筑
I期贴面混凝土浇筑，除两侧边洞外侧八字在I期浇筑时完成外，均浇筑至高程1.85米。首先沿涵洞长度方向在外侧墙高程2.20处弹墨线作为控制高程2.10侧依据，距外侧墙25cm处挂通线，以墨线及通线控制边洞外侧墙的八字尺寸。
为了便于混凝土浇筑入料，Ⅱ期贴面混凝土浇筑分两次完成，首先利用铁皮溜槽浇筑至高程4.30米，然后立刻将模板安装至高程4.90米，由人工攒料继续浇筑。
根据顶板贴面无法振捣的特点，我们确定选用自密实混凝土进行顶板贴面施工。它是通过外加剂、胶结材料和粗细骨料的配合比设计，使混凝土拌合物屈服值减小且又具有足够的塑性粘度，粗细骨料能悬浮于水泥浆体中不离析、不泌水，利用自密实混凝土很高的流动性，在不振捣或少振捣的情况下可以自流平而充分填充钢筋和模板空隙，成型后质量均匀，不会产生普通混凝土由于振捣不当而造成的蜂窝、麻面和内部空洞等质量缺陷。1#、3#、5#洞浇筑前，将混凝土输送泵管垂直插入进料口内紧贴内部钢筋网，外部支护牢固，利用HBD80混凝土输送泵将自密实混凝土输送至模板空间内；2#、4#、6#洞从上游一侧进管，将混凝土泵送至模板内部，浇筑时根据混凝土浇筑进度逐节拔管，至浇筑完成。
3.2.3接触灌浆
在顶板贴面混凝土龄期达到1个月后，选用HB80/10-E型灌浆泵进行接触灌浆。灌浆水泥标号为525#。程序为：灌浆试验→制浆→灌浆。
灌浆前通过现场灌浆试验确定浆液的拌制时间、水灰比、输送浆液流速及灌浆压力。灌浆时参考这些灌浆参数进行施工。
四、过程中遇到的问题及解决办法
4.1配管问题
2#、4#、6#洞从上游一侧进管，但常规的混凝土泵管管径为125mm，而且管与管连接处有连接扣件，该处最大外径达到29mm，根据设计图纸，本次加固的顶板钢筋网片与旧有钢筋网片垂直距离为25cm，在保证涵洞净空尺寸的前提下，现场实际测量时旧有钢筋网片位置偏低，钢筋网片间距普遍在15cm左右，无法满足进管的空间要求。通过研究分析，我们确定采用外径为11cm，内径为10cm的无缝钢管，钢管外侧通过锥形变径管与混凝土泵管连接。
4.2进出管问题
泵管存在管箍，贴面钢筋网中的横向钢筋会阻碍泵管的进出，我们将管箍两端作出坡口，沿进出管轨迹位置，在钢筋网片上焊接两根直径为12mm的光圆钢筋作为滑道，两根钢筋的间距以保证泵管不与下层横向钢筋接触为宜。
五、控制要点及注意事项
5.1自密实混凝土在具有相应生产资质和经验的混凝土生产厂进行采购。
5.2衬砌贴面下层钢筋网设与保护层同厚度的混凝土垫块，确保钢筋网在插筋与垫块的共同作用下不沉降，不变形。
5.3顶部贴面混凝土浇筑过程中，设专人敲打外侧模板，根据声音判断充盈程度及混凝土的进占情况。
5.4一侧进管的泵管在混凝土充满管前空间，并且有一定埋管长度的情况下开始抽管。
5.5正式浇筑前，对进出管、混凝土可泵性以及自密实混凝土的充盈程度等进行试验，对不满足施工要求的及时调整。
5.6前期砼浇筑完成，强度达到2.5MPa以上时，对两期混凝土结合面采用人工凿毛，直至露出新鲜石子，然后用高压水枪将砼表面清洗干净，排除积水。
5.7、新老结合面的砼在振捣时细致振捣，保证施工缝位置的密实度。
5.8、自密实混凝土运至现场，采用塌落度流动法、v型漏斗实验法进行测试，确保混凝土性能。
5.9、对每次搅拌的混凝土在浇筑之前均做填充性试验。办法是在30cm×30 cm×20 cm的模盒内设置与贴面相同型式的钢筋网片，将自密实混凝土以要求的速度通过，检查判定其通过性和充填性是否良好。
5.10、灌浆管选用钢管，下设管箍。管箍即可起到微调管长的作用，同时又方便与灌浆机连接，且可保证连接质量。
六、几点体会
1、两种顶板衬砌办法效果均比较理想。但自模板下部进料的方案，泵管位置固定，不需拔管，节省人力，只是对模板支撑体系和泵管加固要求较高，浇筑完成后，须对进料部位进行封堵。
2、随着浇筑速度的增加，自密实混凝土比一般混凝土输送阻力的增加明显增大，且呈非线性增长，在浇筑时要保持缓慢而连续的浇筑。
3、当排气管出浆不畅或堵塞时，可适当提高进浆压力。当灌浆压力达到0.3mpa时，密切关注压力表变化并适当利用减压阀，避免压力过大造成仪表损坏甚至对衬砌混凝土造成影响。
[关键词]涵闸加固 自密实混凝土 衬砌
中图分类号：U416.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0076-01
一、前言
衬砌技术作为一种补强加固措施早已广泛应用，特别是在隧洞围岩衬砌等工程中更是必不可少，可以说在大型衬砌工程中衬砌设备和衬砌工艺已经相当成熟，但对于一些投资少，工期短的小型涵洞衬砌工程来说，耗费巨资购进或者研发衬砌设备都是不现实的，北大港水库马圈闸衬砌加固采用自密实混凝土分期浇筑的施工方法，效果十分理想。
二、工程概况
北大港水库马圈进水闸位于西南围堤28+200m处，于1980年建成。设计流量100m3/s，校核流量120 m3/s，结构型式为6孔方涵，单孔净尺寸为4.7×3.2m（高×宽），涵洞纵向长14.8m。系引黄济津工程的进水闸。
本次马圈闸涵洞加固主要内容为老混凝土面凿除、插筋埋设、C25钢筋混凝土贴面及新老混凝土结合面的接触灌浆，除两侧边洞外侧墙不做贴面处理外，其余洞墙均做混凝土贴面加固处理，贴面厚度为30cm。
三、施工工艺及施工方法
3.1工艺流程
设置插筋孔→老混凝土凿除→安置插筋→贴面钢筋安置→模板工程→I期贴面混凝土浇筑→Ⅱ期贴面混凝土浇筑→Ⅲ期贴面混凝土浇筑→接触灌浆
3.2施工方法
插筋、老混凝土凿除以及贴面钢筋网的布设根据图纸要求按照常规方法进行即可，下面主要介绍一下混凝土贴面和接触灌浆。
3.2.1 模板的安装
本工程选用组合钢模板及钢管，海绵条作为嵌缝材料，以保证拼缝严密，无漏浆现象。所选用的钢模板以P3015钢模板为主，适当配以相应小模板或木模板进行配模；作为支撑材料的钢管型号为φ48×3mm，全部顺直，无挠曲变形，满足支模的刚度要求。
衬砌后的边孔涵洞尺寸为2.95×4.30m，中孔涵洞尺寸为2.70×4.30m。根据混凝土浇筑方案，I期混凝土衬砌为底板贴面，除两侧边洞外侧八字在浇筑时完成外，均浇筑至高程1.85米，不需模板即可完成；侧墙模板分二次安装，在底板混凝土达到强度后进行，为满足混凝土操作人员的操作空间要求，侧墙模板首先安装至高程4.30米，沿涵洞长度方向均匀布置3个铁皮槽进料口，待混凝土浇筑至该高程时再继续安装至4.90米高程。
显然，本工程中顶板衬砌为工程中质量控制的难点，不仅施工困难，质量也不易控制。实际施工中，我们对1#、3#、5#洞和2#、4#、6#洞分别采取二种不同的方案进行施工。
1#、3#、5#洞在顶模的模板上沿长度方向均匀设置三个圆形进料口，进料口直径与泵管相近，同时在顶板模板支护过程中，预埋1寸钢管与插筋焊接，底端连接管箍与模板相平，顶端至新老混凝土结合面，作为混凝土浇筑完成后的接触灌浆管路。
2#、4#、6#洞将混凝土泵管自上游侧深入模板内部，通过HBD80混凝土输送泵将自密实混凝土输送至模板空间内。在模板安装的同时，预埋1寸钢管与插筋焊接，底端连接管箍与模板相平，顶端至新老混凝土结合面，作为混凝土浇筑完成后的接触灌浆管路。
3.2.2贴面混凝土浇筑
I期贴面混凝土浇筑，除两侧边洞外侧八字在I期浇筑时完成外，均浇筑至高程1.85米。首先沿涵洞长度方向在外侧墙高程2.20处弹墨线作为控制高程2.10侧依据，距外侧墙25cm处挂通线，以墨线及通线控制边洞外侧墙的八字尺寸。
为了便于混凝土浇筑入料，Ⅱ期贴面混凝土浇筑分两次完成，首先利用铁皮溜槽浇筑至高程4.30米，然后立刻将模板安装至高程4.90米，由人工攒料继续浇筑。
根据顶板贴面无法振捣的特点，我们确定选用自密实混凝土进行顶板贴面施工。它是通过外加剂、胶结材料和粗细骨料的配合比设计，使混凝土拌合物屈服值减小且又具有足够的塑性粘度，粗细骨料能悬浮于水泥浆体中不离析、不泌水，利用自密实混凝土很高的流动性，在不振捣或少振捣的情况下可以自流平而充分填充钢筋和模板空隙，成型后质量均匀，不会产生普通混凝土由于振捣不当而造成的蜂窝、麻面和内部空洞等质量缺陷。1#、3#、5#洞浇筑前，将混凝土输送泵管垂直插入进料口内紧贴内部钢筋网，外部支护牢固，利用HBD80混凝土输送泵将自密实混凝土输送至模板空间内；2#、4#、6#洞从上游一侧进管，将混凝土泵送至模板内部，浇筑时根据混凝土浇筑进度逐节拔管，至浇筑完成。
3.2.3接触灌浆
在顶板贴面混凝土龄期达到1个月后，选用HB80/10-E型灌浆泵进行接触灌浆。灌浆水泥标号为525#。程序为：灌浆试验→制浆→灌浆。
灌浆前通过现场灌浆试验确定浆液的拌制时间、水灰比、输送浆液流速及灌浆压力。灌浆时参考这些灌浆参数进行施工。
四、过程中遇到的问题及解决办法
4.1配管问题
2#、4#、6#洞从上游一侧进管，但常规的混凝土泵管管径为125mm，而且管与管连接处有连接扣件，该处最大外径达到29mm，根据设计图纸，本次加固的顶板钢筋网片与旧有钢筋网片垂直距离为25cm，在保证涵洞净空尺寸的前提下，现场实际测量时旧有钢筋网片位置偏低，钢筋网片间距普遍在15cm左右，无法满足进管的空间要求。通过研究分析，我们确定采用外径为11cm，内径为10cm的无缝钢管，钢管外侧通过锥形变径管与混凝土泵管连接。
4.2进出管问题
泵管存在管箍，贴面钢筋网中的横向钢筋会阻碍泵管的进出，我们将管箍两端作出坡口，沿进出管轨迹位置，在钢筋网片上焊接两根直径为12mm的光圆钢筋作为滑道，两根钢筋的间距以保证泵管不与下层横向钢筋接触为宜。
五、控制要点及注意事项
5.1自密实混凝土在具有相应生产资质和经验的混凝土生产厂进行采购。
5.2衬砌贴面下层钢筋网设与保护层同厚度的混凝土垫块，确保钢筋网在插筋与垫块的共同作用下不沉降，不变形。
5.3顶部贴面混凝土浇筑过程中，设专人敲打外侧模板，根据声音判断充盈程度及混凝土的进占情况。
5.4一侧进管的泵管在混凝土充满管前空间，并且有一定埋管长度的情况下开始抽管。
5.5正式浇筑前，对进出管、混凝土可泵性以及自密实混凝土的充盈程度等进行试验，对不满足施工要求的及时调整。
5.6前期砼浇筑完成，强度达到2.5MPa以上时，对两期混凝土结合面采用人工凿毛，直至露出新鲜石子，然后用高压水枪将砼表面清洗干净，排除积水。
5.7、新老结合面的砼在振捣时细致振捣，保证施工缝位置的密实度。
5.8、自密实混凝土运至现场，采用塌落度流动法、v型漏斗实验法进行测试，确保混凝土性能。
5.9、对每次搅拌的混凝土在浇筑之前均做填充性试验。办法是在30cm×30 cm×20 cm的模盒内设置与贴面相同型式的钢筋网片，将自密实混凝土以要求的速度通过，检查判定其通过性和充填性是否良好。
5.10、灌浆管选用钢管，下设管箍。管箍即可起到微调管长的作用，同时又方便与灌浆机连接，且可保证连接质量。
六、几点体会
1、两种顶板衬砌办法效果均比较理想。但自模板下部进料的方案，泵管位置固定，不需拔管，节省人力，只是对模板支撑体系和泵管加固要求较高，浇筑完成后，须对进料部位进行封堵。
2、随着浇筑速度的增加，自密实混凝土比一般混凝土输送阻力的增加明显增大，且呈非线性增长，在浇筑时要保持缓慢而连续的浇筑。
3、当排气管出浆不畅或堵塞时，可适当提高进浆压力。当灌浆压力达到0.3mpa时，密切关注压力表变化并适当利用减压阀，避免压力过大造成仪表损坏甚至对衬砌混凝土造成影响。