广东东江-深圳供水工程输水管裂缝加固修复探析

6.1.4.1　概述

东江—深圳供水工程对港输水“83”管，建于1983年，属于东江—深圳供水二期扩建工程的主要项目之一。该输水“83”管段主要为深圳水库坝后电站的尾水，经量水间之后由无压管道输至香港交水点三叉河，全线长3.5km，为钢筋混凝土圆拱直墙结构。分为上下两大部分，上面部分为厚0.2m、拱内径2.04m、拱高1.18m的预制钢筋混凝土圆拱；下面部分为宽3.6m、高3.5m，直墙厚0.4m的钢筋混凝土U形结构。管内水流为无压流，设计流量为16.8m3/s（加大流量为18.4m3/s），水深3.43m，水面以上净空高1.25m。

21世纪初，在每年的12月，用12～15天时间经停水检查，发现的主要病害为：①裂缝。拱圈拱顶出现裂缝、底板粗糙不平，拱圈有许多纵向裂缝主要分布在拱顶中心线附近，长度范围为0.54～11.36m不等，总裂缝长度为138.2m，裂缝特征主要为：裂缝面湿润，存在少量白色结露，有的部位出现拱圈漏水。另外底板需要修复的总面积达13041.8m2。从地段分布上看，裂缝主要分布在三河至黄贝岭商城以南新秀路段，其他地段相对出现较少；②在1＋800～2＋200段（东方神曲和榕树头附近），拱跨之间的施工缝长有须状草根；③管内爬梯有一定的锈蚀，管顶内有约47处钢筋露出与锈蚀；④正常供水水位线以下混凝土墙面都粘有约1～2cm的藻类微生物；⑤下雨天新湖路边（2＋185段）输水管拱底有渗漏水现象。

由于该项工程属于特殊加固工程，与普通的加固工程主要有以下几点区别。

（1）潮湿环境下施工，包括裂缝处理和拱圈加固，所以必须采用特种灌缝树脂和在潮湿环境下使用的加固材料和工艺才能确保该工程的修复加固质量。

（2）由于是输送饮用水的管道，所以对于材料的污染性有非常高的要求，即与水接触的面必须是没有毒性或者对饮用水没有任何危害的。

（3）工期要求特别紧，整个加固工程只有几天时间。

基于上述要求，对修复方案进行了如下比较。

（1）与传统的加固修复方法比较，如贴钢板等。贴钢板方案首先在潮湿环境下材料不易合格，其次工期还不足这些传统材料所需的进场时间，最后钢板的防锈蚀问题根本没法解决，所以这种加固方案在此处不适用。

（2）新型的纤维布加固。目前常用的有TYFO芳玻韧布、碳纤维和芳纶纤维加固方法，首先，对于后两者目前在国内还没有成熟的在潮湿环境下施工的技术和材料，其方法一般要求作业面必须清洁干燥；其次，所选的材料一般都有挥发性，对人身体有很大的危害，更不适合在饮水管道中应用；最后，在3种材料中，认为只有TYFO芳玻韧布复合材料性价比最高。

综上所述，采用美国泰扶®芳玻韧布（TYFO®Fibrwrap）复合材料对雁田隧洞的拱顶进行加固是目前最为理想的修复加固方式。

6.1.4.2　设计施工

本设计在分析隧洞发生病害原因的基础上，根据实际情况采用不同的加固措施，以便更好的达到加固效果。

隧洞拱顶裂缝先用环氧树脂裂缝修补胶修补平整，将拱顶混凝土表面清理干净、刮掉粉刷层以后，在裂缝处粘贴第一层美国泰扶®芳玻韧布（TYFO®Fibrwrap）复合材料，然后在该条主要裂缝处满贴一层TYFO复合纤维材料。(www.xing528.com)

（1）裂缝处理。

1）在施工缝处左或右5～10cm处倾斜45°钻孔至结构体厚之一半深度，循序由低处往高处钻，孔距视裂缝厚度决定，一般以20～30cm为宜，钻孔完成后即可一次性埋设所有灌注针头。

2）灌注针头埋设完成后，以高压灌注机由下往上注入聚氨酯至树脂泥浆从结构体表面渗出时再灌注其他针头。

3）填塞高密度的裂缝，必要时进行多次循环灌注处理，灌注结束后，即可去除灌注针头，再将孔洞以封口胶填补。

（2）粘贴纤维布加固。

1）混凝土表面的修补。铲除待粘贴混凝土面上的粉刷层、牛皮纸或油毡等，再磨光使之平整，没有尖角和突起物；对梁底有孔洞或混凝土损伤处应用环氧砂浆进行修补。

2）基层处理。铲除待粘贴的混凝土面上的杂物，对有少量有缺陷或露筋处先用环氧树脂涂一层，再用环氧砂浆补平、磨光使之平整，没有尖角和突起物；粘贴前清除结构表面的粉尘、结露和凝水；配制特种潮湿环境下使用的环氧树脂和浸润纤维布；在环境温度下按比例混合环氧树脂组分A和组分B，并用低速机械搅拌约5分钟，期间温度应控制在5°～38℃之间；根据图纸尺寸裁剪纤维布，并将裁剪好的纤维布用专用树脂均匀涂湿。

3）复合补强层的施工。将待加固的结构表面涂刷一层混合好的树脂做底层；在规定的时间内，将湿透的纤维布像贴墙纸一样平整地贴在混凝土表面，纤维布之间经向（主纤维方向）搭接长度不得小于150mm；对复合补强层进行检查，树脂中的气泡必须在树脂硬化前排出，每一层纤维布必须与前一层或基层紧密附着。

4）补强层的养护和外层防护。在环境温度和湿度下，粘贴后的纤维布24小时即可达到设计强度的80%，48小时将完全硬化，可以进行加载或使用。粘贴后1～2小时内，趁粘贴树脂未干之前，外层树脂初步固化即可涂刷专门适用于饮用水项目的TYFO系列的PWC防腐涂料。

（3）工艺及步骤。高强复合纤维加固修补混凝土结构的工艺与步骤如图6.3所示。

图6.3　施工工艺与步骤框图

6.1.4.3　效果

采用美国TYFO®Fibrwrap及其配套特别潮湿环境下的TYFO®WP对“83”管处理，无污染、无毒性，满足了输送饮用水的管道缺陷修复与加固要求。