環(huán)氧樹脂植筋膠水利工程抗沖磨修復(fù)的應(yīng)用

王開拓，王銀濤，王忠亮，丁清杰

(1. 青海民族大學(xué)土木與交通工程學(xué)院，青海 西寧 810007； 2. 中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001)

萬家寨水利樞紐位于黃河北干流上段托克托至龍口峽谷河段內(nèi)，是黃河中游梯級(jí)開發(fā)的第一級(jí)。樞紐的主要任務(wù)是供水結(jié)合發(fā)電調(diào)峰，同時(shí)兼有防洪、防凌作用。樞紐年供水量14億m3，其中向內(nèi)蒙古自治區(qū)準(zhǔn)格爾旗供水2億m3，向山西省供水12億m3。樞紐水電站總裝機(jī)108萬kW，年發(fā)電量27.5億kWh。萬家寨水利樞紐大壩為混凝土重力壩，工程自2002年竣工驗(yàn)收至今，已經(jīng)過了10多年的凌汛和伏汛考驗(yàn)，泄水建筑物過流部位在經(jīng)受10多年過流沖刷和凍融等作用后，不同程度地出現(xiàn)各種破損。為保證泄水建筑物后期運(yùn)行安全，需要對(duì)泄流面、護(hù)坦、導(dǎo)墻進(jìn)行維修加固[1-2]。設(shè)計(jì)方案中對(duì)泄水孔口側(cè)壁的修復(fù)方案為：表層老混凝土鑿除20 cm，植入砂漿錨桿，鋪設(shè)面層抗裂鋼筋，噴涂界面膠，澆筑表層高強(qiáng)混凝土20 cm，表層涂刷10 mm厚環(huán)氧砂漿。

本工程溢流段修復(fù)中使用的砂漿錨桿，具有安裝簡(jiǎn)便，成本低廉等顯著優(yōu)點(diǎn)，但也具有施工周期長(zhǎng)，抗擾動(dòng)能力差等缺點(diǎn)。萬家寨水利樞紐抗沖磨修復(fù)工程工期緊，任務(wù)重，所以針對(duì)該施工項(xiàng)目采用一種具有施工方便、膠體凝固速度快、抗擾動(dòng)能力強(qiáng)的錨桿施工方法非常有必要。本文介紹了環(huán)氧樹脂植筋膠Araldite Kit 680的特點(diǎn)和施工工藝，并通過現(xiàn)場(chǎng)錨桿抗拉拔力試驗(yàn)，驗(yàn)證其具有可靠的粘接能力。環(huán)氧樹脂錨桿與傳統(tǒng)砂漿錨桿相比，施工效率得到了很大提升，工期得到了保障。

1 環(huán)氧樹脂錨桿施工工藝

1.1 施工工藝流程

環(huán)氧樹脂錨桿施工工藝流程見圖1。

圖1 環(huán)氧樹脂錨桿施工工藝流程圖

1.2 錨桿孔位的布置

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求的錨桿間、排距和呈梅花形布置確定錨桿的孔位。

1.3 鉆孔

按錨桿孔的布置用電錘垂直于混凝土面進(jìn)行鉆孔，孔徑18 mm，孔深0.3 m。達(dá)到深度要求后，用高壓風(fēng)清理孔內(nèi)的混凝土粉末、灰塵等雜物。

1.4 灌注環(huán)氧樹脂植筋膠

環(huán)氧樹脂植筋膠采用Araldite Kit 680型號(hào)，Araldite Kit 680植筋結(jié)構(gòu)膠具有良好的觸變性，且具有足夠的粘結(jié)強(qiáng)度和耐久性。具體性能指標(biāo)見表1。

表1 環(huán)氧樹脂植筋膠Araldite Kit 680的性能指標(biāo)

1.5 樹脂錨桿的制作與安裝

1)制作。樹脂錨桿的鋼筋制作在鋼筋加工廠內(nèi)進(jìn)行，鋼筋不得有銹蝕、損傷等現(xiàn)象。鋼筋加工須根據(jù)圖紙加工，錨桿長(zhǎng)度為650 mm，具體尺寸如圖2所示。

2)安裝。采用專用膠槍將Araldite Kit 680植筋結(jié)構(gòu)膠緩慢的注入孔中，注入量不得低于孔深的2/3，灌注植筋膠后，在植筋膠初凝時(shí)間內(nèi)進(jìn)行樹脂錨桿的安裝。人工將樹脂錨桿插入錨桿孔中，并轉(zhuǎn)動(dòng)使植筋膠與錨桿充分粘結(jié)牢固。

1.6 養(yǎng)護(hù)

養(yǎng)護(hù)期一般為12 h，不得水浸、不得使錨桿受力[3]。

2 植筋的施工要點(diǎn)

1)鉆孔?？咨钆c錨筋埋設(shè)深度相同，孔徑比錨筋大2～4 mm，孔位應(yīng)避讓原有構(gòu)造鋼筋，孔道應(yīng)順直[4]。

圖2 環(huán)氧樹脂錨桿施工設(shè)計(jì)圖

2)清理鉆孔?？椎老扔糜沧酌⑶謇恚僖愿邏焊稍锟諝獯等タ椎谆覊m、碎片和水分，孔內(nèi)應(yīng)保持干燥。

3)灌膠。將植筋膠由孔底灌注至孔深2/3處，待插入錨筋后，膠即充滿整個(gè)孔洞。

4)插入錨筋。錨筋插入前應(yīng)清除插入部分的表面污物，并插到孔底，孔口多余的膠應(yīng)清除[5]。污物應(yīng)先以鋼刷清除，再用丙酮擦凈，并予拭干。

5)養(yǎng)護(hù)。常溫養(yǎng)護(hù)，在膠液干固之前，避免擾動(dòng)錨固鋼筋，在孔位附近不得有明水。

3 現(xiàn)場(chǎng)拉拔試驗(yàn)

為了驗(yàn)證環(huán)氧樹脂植筋膠Araldite Kit 680具有符合設(shè)計(jì)要求的粘接能力(抗拉拔力不小于40 kN)，在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了拉拔試驗(yàn)(見圖3、圖4)。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)注膠植筋圖

3.1 試驗(yàn)材料、設(shè)備、過程和結(jié)果

試驗(yàn)錨桿采用φ14螺紋鋼筋，按照環(huán)氧樹脂植筋膠Araldite Kit 680施工工藝進(jìn)行錨桿安裝并養(yǎng)護(hù)到一定齡期后，使用錨桿專用拉拔儀進(jìn)行抗拉拔力試驗(yàn)。本次試驗(yàn)共6組分兩個(gè)齡期分別為6 h和24 h，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，使用環(huán)氧樹脂植筋膠Araldite Kit 680植入混凝土內(nèi)的錨桿在24 h齡期后能夠滿足抗拉拔力≥40.0 kN的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，且抗拉拔力超過了檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的2倍；其在6 h齡期時(shí)已經(jīng)具備一定強(qiáng)度，只是在植筋膠的齡期達(dá)到24 h前，不宜對(duì)其造成擾動(dòng)，防止錨固強(qiáng)度遭到破壞。

4 環(huán)氧樹脂錨桿和砂漿錨桿的比較

4.1 施工工藝比較

原溢流壩段砂漿錨桿施工工效低，注漿后砂漿待凝時(shí)間內(nèi)不能繼續(xù)下步工序，對(duì)該項(xiàng)工程的施工進(jìn)度影響很大(7 d內(nèi)不能布設(shè)鋼筋網(wǎng))，須等強(qiáng)28 d方可進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，且下步工序施工時(shí)容易擾動(dòng)，影響砂漿錨桿的錨固效果。與此同時(shí)砂漿錨桿注漿難度較大，易污染混凝土面，在注漿結(jié)束后對(duì)混凝土的操作面清理十分困難，而采用環(huán)氧樹脂錨桿后就可避免該類問題。樹脂錨桿采用新型的膠槍注入環(huán)氧樹脂植筋膠Araldite Kit 680，然后環(huán)氧樹脂植筋膠注入錨桿孔中，最后插入螺紋鋼筋，24 h后樹脂錨桿即可達(dá)到設(shè)計(jì)的抗拉拔力要求(≥40 kN)，在質(zhì)量保證的情況下，可顯著提高工程施工進(jìn)度。

4.2 性能的比較

Araldite Kit 680環(huán)氧樹脂植筋膠在完全固化(20℃約24 h)后，φ14錨桿錨固段大于150 mm時(shí)，φ14螺紋鋼的抗拉拔力超過90 kN。

普通水泥砂漿錨桿在施工完成后，須養(yǎng)護(hù)7 d后方可進(jìn)行下步工序施工，此時(shí)其錨固力達(dá)到終凝錨固力的80%約32.5 kN，且其錨固段在500 mm以上。

通過以上兩種類型錨桿的工藝和性能比較，使用φ14環(huán)氧樹脂錨桿(L=0.65 m，錨固0.3 m)在施工質(zhì)量和施工效率上均具有明顯優(yōu)勢(shì)。

5 結(jié) 語

萬家寨水利樞紐抗沖磨修復(fù)工程具有工期短、任務(wù)重的特點(diǎn)，而溢流段修復(fù)中使用的砂漿錨桿施工工效低，嚴(yán)重影響工程進(jìn)度。本文針對(duì)上述問題，提出了使用環(huán)氧樹脂植筋膠Araldite Kit 680代替砂漿作為粘接材料進(jìn)行錨桿施工，從現(xiàn)場(chǎng)的施工效果來說，環(huán)氧樹脂植筋膠Araldite Kit 680施工方便、粘接效果好、施工工效高、進(jìn)度提升明顯，可以在工程中進(jìn)一步推廣使用。