薄壁型水工构筑物的加固结构及加固方法技术

本发明专利技术公开了一种薄壁型水工构筑物的加固方法，该加固方法包括：先对渡槽表面进行打磨、清洗；在连接件插入位置处钻孔后并用无机植筋胶植入连接件，连接件沿渡槽槽身的纵向呈均匀布置，沿渡槽槽身的横向呈U形非均匀布置；再绑扎钢筋网，使钢筋网的网面节点处贴紧并固接连接件；再涂刷界面剂，然后用水泥砂浆材料抹浆，最后经压光、保湿养护，完成对薄壁型水工构筑物的加固。最终得到的加固结构包括渡槽槽身原结构层和加固结构层，加固结构层内设置有钢筋网层，且加固结构层与渡槽槽身原结构层的结合面处设有穿过该结合面的连接件。通过本发明专利技术的加固措施可使渡槽原结构层和加固结构层共同参与受力工作，从而达到加固薄壁型水工构筑物的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种薄壁渡槽或其他类似水工构筑物在承载力或耐久性不足情况下进行补强加固的方法，尤其涉及一种采用水泥砂浆及钢筋网对薄壁型水工构筑物进行补强加固的结构及方法。
技术介绍
薄壁型水工构筑物在我国的农田水利工程实践中广泛存在，但早期修建的此类水工构筑物由于年久失修、缺乏维护，普遍存在较大的安全隐患。我们以渡槽为例，渡槽是一种以明渠方式修建并跨越山川、洼地、山地、道路等障碍的架空输水构筑物，其能够引导渠水灌溉农田，对农业生产具有重要意义。我国早期修建的渡槽由于承受荷载、环境影响等不利因素的长期作用，随着使用年限的增长，老化病害问题日益突出，造成渡槽结构表面混凝土剥落、钢筋露出而锈蚀、结构的变形过大、裂缝开展过宽过大等现象，这严重影响了水利工程结构的安全使用，降低了水利工程结构的正常使用寿命。目前，对于类似渡槽的薄壁型水工构筑物，其常用的加固方法主要有采用环氧树脂玻璃丝布、环氧混凝土、环氧砂浆等现代综合环氧技术以及碳纤维加固技术等对渡槽进行补强加固。但是，现有的这两种方法各有局限:由以往工程经验可知，环氧树脂粘贴玻璃纤维布加固渡槽的耐久性、耐老化性能并无明显提高，防渗效果不好，施工复杂、成本较高，且由于材料、施工等因素影响，玻璃纤维布与渡槽原结构层界面粘结性能较差；而采用碳纤维的加固方法，由于碳纤维缺乏足够的延性，当达到极限强度后即发生破坏，属脆性破坏，且碳纤维加固成本比较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种既能有效提高薄壁型水工构筑物结构承载力，又能使加固后的薄壁型水工构筑物在温度、水环境等不利因素影响下保持良好抗裂性能和耐久性能的加固结构及加固方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为一种薄壁型水工构筑物的加固方法，该加固方法利用上述的加固结构形成加固，该加固方法包括以下步骤:(I)渡槽表面处理:先对渡槽表面进行打磨使其露出骨料层，当打磨形成有一粗糙表面后，对打磨后的粗糙表面进行清洗；(2)设置连接件:根据加固设计要求，在处理后的渡槽表面定出连接件的插入位置，在插入位置处钻孔后用无机植筋胶植入连接件，并对无机植筋胶进行养护；所述连接件沿渡槽槽身的纵向呈均匀布置，沿渡槽槽身的横向呈U形非均匀布置；(3)绑扎钢筋网:在设置连接件后的渡槽表面定位并绑扎钢筋网，使钢筋网的网面节点处贴紧并固接连接件；这样所有的钢结构件形成一张沿纵横方向展开、且点面线结合的整体钢筋骨架网；(4)涂刷界面剂:快速、均匀地在渡槽表面涂刷界面剂；(5)抹浆:用水泥砂浆材料在涂刷界面剂后的渡槽表面进行抹浆，直至抹浆后形成的水泥砂浆层厚度达到设计要求，最后经压光、保湿养护，完成对薄壁型水工构筑物的加固。上述的加固方法，所述步骤(I)中，打磨优选是利用500W?700W的低功率电锤进行。上述的加固方法，所述步骤(I)中，清洗优选是利用高压水射法进行，以洗净粗糙表面的粉尘及残存污溃。上述的加固方法，所述步骤(3)中，钢筋网部分优选采用点焊连接。上述的加固方法，所述步骤(4)中，为保证渡槽表面湿润，使界面粘结良好，在涂刷界面剂前24小时内，多次对渡槽表面洒水。上述的加固方法，所述步骤(5)中，优选的，抹浆是分两次进行，第一次抹浆时使水泥砂浆材料刚好覆盖钢筋网，使钢筋网与水工构筑物原结构层表面没有间隙；第二次抹浆是在第一次抹浆初凝后进行并抹至设计厚度。抹浆过程中应错开和压平各层砂浆的接茬部位，为保证密实度，第二层砂浆初凝后，压光砂浆层两至三遍。上述的加固方法，所述步骤(5 )中，所述水泥砂浆材料优选为聚乙烯醇纤维水泥复合砂浆材料。聚乙烯醇纤维水泥复合砂浆材料为现有已知的施工材料，由于聚乙烯醇纤维水泥复合砂浆材料中掺有少量的纤维材料，而纤维材料具有很高的抗拉强度，能增加加固结构的抗裂性能，减少微裂缝的产生，因此将其应用于本专利技术好后能够更好地解决渡槽等结构的开裂渗水导致的混凝土 (或砂浆)剥落以及钢筋锈蚀等问题，提高渡槽的耐久性。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述的加固方法得到的薄壁型水工构筑物的加固结构，所述水工构筑物为渡槽，渡槽的横截面呈U形，所述加固结构包括渡槽槽身原结构层和水泥砂浆材料抹成的加固结构层，所述加固结构层与渡槽槽身原结构层之间相互粘结，所述加固结构层包覆在渡槽槽身原结构层的槽壁(一般即指外壁)上，所述加固结构层内设置有钢筋网层，所述加固结构层及其内置的钢筋网层均匀包覆在渡槽槽身的外壁上，加固结构层的横截面呈现U形，所述加固结构层与渡槽槽身原结构层的结合面处设有穿过该结合面的连接件。前述本专利技术的技术方案中，通过连接件和结构胶层使水工构筑物(如渡槽)原结构层和加固结构层共同参与受力工作，从而达到加固薄壁型水工构筑物的目的。该加固结构不仅非常简单，而且施工方便，大大延长了水工构筑物的服役期限和使用寿命。上述的薄壁型水工构筑物的加固结构中，优选的，所述连接件沿加固结构层与渡槽槽身原结构层的结合面在纵向上均匀布置(纵向即是指渡槽的长度延伸方向，亦是指渡槽中的水流方向)，且单个连接件贴紧钢筋网层的网面节点处布设。这样的结构布置方式不仅能够加强结合面的连接性，而且能使连接件与钢筋网层直接形成相互受力和支撑，更好地形成一个有机的加固结构整体。上述的薄壁型水工构筑物的加固结构中，所述连接件优选为J形剪切销钉，J形剪切销钉的钩端钩住所述钢丝网上的钢丝，J形剪切销钉的直端穿过所述结合面并通过无机植筋胶插设在渡槽槽身原结构层的预制孔中。本专利技术优选的J形剪切销钉相比普通的销钉，在不影响抗剪强度的情况下，还能更好地提升加固结构层与渡槽槽身原结构层的结合强度。[0021 ] 上述的薄壁型水工构筑物的加固结构中，优选的，所述连接件沿加固结构层与渡槽槽身原结构层的结合面在横截面上呈非均匀布置，且分布密度由渡槽U形横截面的两翼向中部槽底逐渐减小。这是专利技术人通过反复观察和测试渡槽槽身的剪切受力分布情况所作的改进，通过采用这种非均匀的布置方式，不仅能够提高剪切强度，而且可以减少抗剪连接件的施工及用量。与现有技术相比，本专利技术的优点在于:(I)本专利技术的加固结构层中内设钢筋网，且钢筋网与渡槽原结构层是通过水泥砂浆材料粘接，通过对新老界面进行凿毛处理，浇筑加固结构层，新浇筑的加固结构层能很好地与原结构层粘结在一起共同参与受力，这对规则或不规则形状的各种水工建筑物结构具有很好的适应性。(2)传统的加固技术在施工过程中多米用的是有机胶结材料,但部分有机胶结材料容易老化，使用寿命短，这将对长期工作在露天环境下的水工构筑物造成不可预计的隐患。而本专利技术中针对渡槽等特定水工构筑物的工作环境特点，选用了水泥砂浆层内置钢筋网层作为加固结构层，其加固渡槽主要采用的是无机胶结材料，具有良好的耐老化性能。(3)本专利技术聚乙烯醇纤维水泥复合砂浆钢筋网加固渡槽等水工构筑物的施工操作非常简单方便，施工工效高，施工质量容易保证，无需大型施工机具，施工占用场地少；在取得良好加固效果的同时，能够减少渡槽使用后期的维修和维护支出，经济效益明显。【附图说明】图1为本专利技术实施例中加固渡槽的整体立面图。图2为本专利技术实施例中加固渡槽槽身的横截面放大图(仅示出半幅，另外一半为对称结构)。图例说明:1、支撑排架；2、渡槽槽身原结构层；3、水泥砂浆层；4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄壁型水工构筑物的加固方法，所述薄壁型水工构筑物为渡槽，该加固方法包括以下步骤：（1）渡槽表面处理：先对渡槽表面进行打磨使其露出骨料层，当打磨形成有一粗糙表面后，对打磨后的粗糙表面进行清洗；（2）设置连接件：根据加固设计要求，在处理后的渡槽表面定出连接件的插入位置，在插入位置处钻孔后用无机植筋胶植入连接件，并对无机植筋胶进行养护；所述连接件沿渡槽槽身的纵向呈均匀布置，沿渡槽槽身的横向呈U形非均匀布置；（3）绑扎钢筋网：在设置连接件后的渡槽表面定位并绑扎钢筋网，使钢筋网的网面节点处贴紧并固接连接件；（4）涂刷界面剂：快速、均匀地在渡槽表面涂刷界面剂；（5）抹浆：用水泥砂浆材料在涂刷界面剂后的渡槽表面进行抹浆，直至抹浆后形成的水泥砂浆层厚度达到设计要求，最后经压光、保湿养护，完成对薄壁型水工构筑物的加固。

【技术特征摘要】
1.一种薄壁型水工构筑物的加固方法，所述薄壁型水工构筑物为渡槽，该加固方法包括以下步骤: (1)渡槽表面处理:先对渡槽表面进行打磨使其露出骨料层，当打磨形成有一粗糙表面后，对打磨后的粗糙表面进行清洗； (2)设置连接件:根据加固设计要求，在处理后的渡槽表面定出连接件的插入位置，在插入位置处钻孔后用无机植筋胶植入连接件，并对无机植筋胶进行养护；所述连接件沿渡槽槽身的纵向呈均匀布置，沿渡槽槽身的横向呈U形非均匀布置； (3)绑扎钢筋网:在设置连接件后的渡槽表面定位并绑扎钢筋网，使钢筋网的网面节点处贴紧并固接连接件； (4)涂刷界面剂:快速、均匀地在渡槽表面涂刷界面剂； (5)抹浆:用水泥砂浆材料在涂刷界面剂后的渡槽表面进行抹浆，直至抹浆后形成的水泥砂浆层厚度达到设计要求，最后经压光、保湿养护，完成对薄壁型水工构筑物的加固。2.根据权利要求1所述的加固方法，其特征在于:所述步骤(I)中，打磨是利用500W?700W的低功率电锤进行；清洗是利用高压水射法进行，以洗净粗糙表面的粉尘及残存污溃。3.根据权利要求1所述的加固方法，其特征在于:所述步骤(3)中，钢筋网部分采用点焊连接；所述步骤(4)中，在涂刷界面剂前24小时内，多次对渡槽表面洒水。4.根据权利要求1所述的加固方法，其特征在于:所述步骤(5)中，抹浆是分两次进行，第一次抹浆时使水泥砂浆材料刚好覆盖钢筋网，使钢筋网与水工构筑物原结构层表面没有间隙；第二次抹浆是在第一次抹浆初凝后进行并抹至设计厚度。5.根据权利要求1?4中...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜良桃，朱怀，黄政宇，戴炜，刘裔彬，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：