東湖灌區(qū)水工建筑物病害老化分析及處理探析

駱永成

摘 要：灌區(qū)水工建筑物在長期使用與運(yùn)行的過程中，病害與老化的問題也逐漸突出。為此，下文將以東湖灌區(qū)工程為例，通過時(shí)刻觀測(cè)并調(diào)查，針對(duì)病害與老化的問題展開深入研究，并且量化老化指標(biāo)，確定處理的基本原則，以保證灌區(qū)水工建筑物的運(yùn)行時(shí)間有所延長，有效地推動(dòng)灌區(qū)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：灌區(qū) 水工建筑物 病害老化 分析 處理

1.工程概況簡述

東湖灌區(qū)屬于中型灌區(qū)，位于花都區(qū)的東南部，緊鄰白云國際機(jī)場(chǎng)。灌區(qū)由花東鎮(zhèn)山下村大塘分水閘起，貫穿花東鎮(zhèn)、花山鎮(zhèn)以及新華街、新雅街，東湖灌區(qū)的主要功能是灌溉，兼防洪、工業(yè)供水以及生態(tài)補(bǔ)水等綜合效益。灌區(qū)的設(shè)計(jì)引水流量為5.0立方米/秒，有效取水流量是3.0立方米/秒。灌區(qū)總長度是33千米，灌溉的實(shí)際面積為1.42萬畝。東湖灌區(qū)是1959年動(dòng)工并興建，并于1961年建成應(yīng)用于實(shí)踐中。該灌區(qū)建設(shè)了16座水閘，其中主要有排洪閘、分水閘、節(jié)制閘以及十字閘等，渡槽數(shù)量是30座，倒虹吸數(shù)量是10座，過底涵的數(shù)量是7座。但是，該灌區(qū)工程項(xiàng)目已經(jīng)運(yùn)行了56年，絕大多數(shù)水工建筑物幾乎進(jìn)入到了老化的階段，且缺少維修，導(dǎo)致其難以正常地運(yùn)行?；诖耍瑧?yīng)深入研究并分析該灌區(qū)水工建筑物的病害與老化問題，以保證采取有效的措施解決與處理，進(jìn)一步增強(qiáng)東湖灌區(qū)運(yùn)行的效果。

2.東湖灌區(qū)水工建筑物病害老化的表現(xiàn)形式和原因解構(gòu)

2.1病害老化表現(xiàn)形式分析

東湖灌區(qū)水工建筑物病害老化最常見的表現(xiàn)形式包括混凝土裂縫與碳化，鋼筋的銹蝕以及滲漏等。為了進(jìn)一步改善東湖灌區(qū)水工建筑物病害老化的狀況，必須要正確認(rèn)知其具體的表現(xiàn)形式。

2.2東湖灌區(qū)水工建筑物病害老化原因的分析

第一，表層剝蝕問題。對(duì)于該灌區(qū)水工建筑物病害老化的問題而言，裂縫、沖磨與空蝕等多種表層剝蝕并不會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)品質(zhì)帶來直接的影響。在高速水流沖刷的作用下，泥沙的磨損與空蝕，這些問題會(huì)導(dǎo)致表面剝落，使得建筑物有效承載截面以及厚度不斷消耗，同時(shí)混凝土表面會(huì)更加粗糙，裂縫數(shù)量增多且不斷擴(kuò)大。除此之外，粗糙率也會(huì)隨之提高，最終使得沖磨力度加大，影響水工建筑物的過流能力。對(duì)于沖磨與裂縫而言，則需要注重修復(fù)的作用。

第二，碳化問題。該灌區(qū)水工建筑物的碳化速度加快的主要原因就是水灰比相對(duì)較大，且使用的水泥量不多。且水工建筑物始終處于水位的升降位置，接受過多日照以及存在裂縫的結(jié)構(gòu)混凝土，其碳化速度更快。所帶來的危害主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：首先，碳化的混凝土?xí)a(chǎn)生收縮裂紋，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的厚度與有效承載截面不斷減少，最終會(huì)向混凝土的內(nèi)部發(fā)展；其次，在碳化的過程中，對(duì)混凝土有效粘結(jié)成分會(huì)直接消耗，與此同時(shí)，通過滲透水溶解而帶出，在這種情況下，碳化的混凝土的抗拉強(qiáng)度與抗?jié)B能力都會(huì)出現(xiàn)明顯的下降；最后，混凝土碳化層會(huì)呈現(xiàn)酸性。如果碳化的程度超過了鋼筋混凝土的保護(hù)層厚度，那么必然會(huì)導(dǎo)致鋼筋的銹蝕，甚至?xí)?duì)截面帶來一定的損壞，最終斷裂。

第三，鋼筋銹蝕的問題。東湖灌區(qū)在長時(shí)間運(yùn)行的過程中，水工建筑物的鋼筋銹蝕問題也逐漸突顯出來。不同的水工建筑物，引鋼筋發(fā)銹蝕的因素也存在較大的差別。該灌區(qū)的水工建筑物會(huì)經(jīng)常受到水力的嚴(yán)重沖刷而受到破壞。一旦水工建筑物出現(xiàn)鋼筋銹蝕的問題而未能及時(shí)處理，則會(huì)使其銹蝕的速度不斷加快，導(dǎo)致自身質(zhì)量無法得到保證，必然會(huì)影響其自身的功用，難以發(fā)揮灌區(qū)水工建筑物的作用。為此，必須要高度重視灌區(qū)內(nèi)部水工建筑物鋼筋銹蝕的問題，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)必須要及時(shí)采取處理的措施，防止鋼筋進(jìn)一步銹蝕，以免對(duì)水工建筑物帶來不利的影響而嚴(yán)重制約灌區(qū)運(yùn)行的效果。

3.判斷東湖灌區(qū)水工建筑物病害老化程度的基本指標(biāo)

水工建筑物老化，劃分成水工結(jié)構(gòu)混凝土老化與水工建筑物基礎(chǔ)老化兩種。當(dāng)前主要依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，合理地設(shè)置出六種不同類型的現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)指標(biāo)。在實(shí)際使用的過程中，可以根據(jù)建筑物在水上、水下、水位變化等具體狀況來合理地選擇。其中，各個(gè)指標(biāo)主要是通過相對(duì)變化來表示出實(shí)際的劣化程度，以公式的形式可以表示為：

Ey=Ec/Es

在公式當(dāng)中，Ey代表的是某一基本指標(biāo)完好率；而Ec則表示的是評(píng)估老化過程中，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量的數(shù)值；Es指的就是指標(biāo)設(shè)計(jì)數(shù)值。通過表1可以了解到混凝土結(jié)構(gòu)指標(biāo)老化的級(jí)別。

4.處理東湖灌區(qū)水工建筑物病害老化的基本原則

根據(jù)以上不同指標(biāo)老化的級(jí)別可以對(duì)水工建筑物各構(gòu)件當(dāng)中物理力學(xué)性能劣化的具體狀況以及劣化的速度進(jìn)行相應(yīng)的判斷，并且將其作為重要的參考依據(jù)，采取更具可行性的實(shí)質(zhì)修復(fù)與防護(hù)的工作。對(duì)東湖灌區(qū)水工建筑物病害老化進(jìn)行處理的基本原則具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

第一，鋼筋銹蝕的處理原則。由于鋼筋銹蝕主要是受混凝土裂縫、碳化以及水質(zhì)侵蝕等多種原因引起。如果老化的級(jí)別不高，應(yīng)當(dāng)盡可能地減慢銹蝕的速度，并且將受到裂縫與碳化影響范圍之內(nèi)的混凝土及時(shí)鑿除，刮去鋼筋的鐵銹。另外，在鋼筋的表面涂抹覆聚合樹脂，然后回填聚合物混凝土。如果老化的級(jí)別相對(duì)較高，須在回填前針對(duì)受損程度嚴(yán)重的鋼筋部位采取局部補(bǔ)強(qiáng)措施，并且根據(jù)錨固的規(guī)定長度以及間距合理地增加新鋼筋的直徑以及數(shù)量。

第二，混凝土的處理原則。抗?jié)B、抗拉強(qiáng)度以及混凝土干容重等多種指標(biāo)的劣化直觀地表示出混凝土內(nèi)部質(zhì)量的降低。在劣化早期，通過鑿除、回填這一方式，對(duì)裂縫與碳化等多種病害外因予以相應(yīng)的處理，同時(shí)提高對(duì)專項(xiàng)抗?jié)B層的重視程度。若劣化的級(jí)別相對(duì)較高，一定要通過化學(xué)灌漿的方式，使混凝土內(nèi)部有效成分不斷增強(qiáng)，使內(nèi)部骨料更好地固結(jié)。

第三，水質(zhì)侵蝕剝蝕破壞的修復(fù)原則。在灌區(qū)水工建筑物受到侵蝕破壞的情況下，應(yīng)當(dāng)將污染源切斷以有效地改善水質(zhì)。與此同時(shí)，需要構(gòu)建防侵帷幕，有效地規(guī)避硫酸鹽與酸性介質(zhì)侵蝕混凝土建筑物。另外，如果水工建筑物受到侵蝕，應(yīng)當(dāng)選擇使用高于普通水泥的礦渣水泥與粉煤灰水泥比，使其抗侵蝕的能力不斷提高?；诖?，可以合理地運(yùn)用抗腐蝕涂料，對(duì)受侵蝕部位進(jìn)行表面的防護(hù)，使水工建筑物更好地規(guī)避侵蝕。

第四，內(nèi)部混凝土的處理原則。對(duì)于灌區(qū)水工建筑物的內(nèi)部混凝土，其抗壓強(qiáng)度的劣化要緩于抗拉強(qiáng)度，所以，不需要進(jìn)行專門處理。但如果抗壓強(qiáng)度降低得相對(duì)明顯，必須要充分考慮到建筑物的內(nèi)部架空問題。其中，應(yīng)當(dāng)通過取樣研究的方式，合理地采取具有針對(duì)性的對(duì)策，更好地展開修復(fù)。

5.工程項(xiàng)目病害老化處理的效果

在東湖灌區(qū)水工建筑物實(shí)際運(yùn)行的過程中，早期就已經(jīng)產(chǎn)生裂縫與碳化等多種病害，所以，需要減少實(shí)際荷載才能夠保證其安全運(yùn)行。但是，在對(duì)水工建筑物展開修繕以后，其運(yùn)行的方式始終是滿負(fù)荷.其中，具體表現(xiàn)在鋼筋混凝土的渡槽迎水面存在裂縫，針對(duì)這一問題，處理的方式就是環(huán)氧樹脂與玻璃纖維布粘貼，增強(qiáng)其防滲的效果。而實(shí)際補(bǔ)貼的面積比重在40-60%之間，該灌區(qū)水工建筑物在補(bǔ)修以后，始終處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，而且實(shí)際效果理想。

6.結(jié)束語

綜上所述，對(duì)于水工建筑物而言，其表層裂縫、碳化、剝落等問題，都屬于老化表象，而且都能夠采用相應(yīng)的方式進(jìn)行修復(fù)。然而，混凝土結(jié)構(gòu)與水工建筑物基礎(chǔ)的劣化則會(huì)直接影響水工建筑物的老化，且效益也會(huì)大幅度降低，甚至?xí)霈F(xiàn)報(bào)廢的情況。但是，如果混凝土結(jié)構(gòu)與水工建筑物基礎(chǔ)大部分的性能都處于良好的狀態(tài)，是不能認(rèn)為是失效或者報(bào)廢水工建筑物的，而且不需通過人為方式來減少實(shí)際的使用率。文章以東湖灌區(qū)水工建筑物為研究對(duì)象，對(duì)其病害老化的表現(xiàn)形式和具體原因展開了深入地探討，并闡述了判斷劣化程度的基本指標(biāo)，提出處理病害老化的基本原則，以期對(duì)改東湖善灌區(qū)的運(yùn)行有所幫助。

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