肖文素，李舜才，余夢雪

（南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局，100038，北京）

南水北調(diào)中線工程自2003年開工以來，經(jīng)過12年的建設(shè)，于2014年12月12日通水。截至2019年4月22日，南水北調(diào)中線工程供水已達200億 m3，北京、天津、鄭州、石家莊等北方城市水資源短缺問題得到緩解，發(fā)揮了經(jīng)濟、社會、生態(tài)等綜合效益。由于通水以來未進行停水檢修，給工程運行帶來了挑戰(zhàn)，如何在不停水情況下開展土建工程維修，確保維修質(zhì)量，保證工程的功能完好顯得尤為重要。南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局通過運行四年來的攻關(guān)和實踐，初步探索出了土建工程維修的經(jīng)驗。

一、南水北調(diào)中線干線土建工程特點

南水北調(diào)中線干線全長1432km，主要由渠道工程、輸水建筑物、左排建筑物等組成。

南水北調(diào)中線干線渠道累積長1103 km，其過水斷面為混凝土襯砌，一級馬道以上內(nèi)坡和渠道外坡采用混凝土框格、漿砌石、干砌石、混凝土板、噴錨支護、坡面排水溝等防護措施，渠道兩側(cè)設(shè)置運行維護道路、截留溝、導流溝等。

南水北調(diào)中線干線輸水建筑物累積長329 km，主要采用倒虹吸、渡槽、暗渠、隧洞、箱涵、PCCP管道等結(jié)構(gòu)形式。南水北調(diào)中線干線共設(shè)左排建筑物494座，包括排水倒虹吸、排水涵洞、排水渡槽等。

二、主要維修項目

混凝土工程維修包括渠道混凝土襯砌板維修 （干地作業(yè)或水下作業(yè)）、混凝土裂縫處理、混凝土表面剝蝕處理、混凝土結(jié)構(gòu)碳纖維布補強、混凝土結(jié)構(gòu)粘鋼補強、聚脲噴涂防水修補等。土方工程維修包括邊坡滑坡維修、土質(zhì)渠（堤）坡裂縫處理等。

三、維修項目技術(shù)要點

1.干地環(huán)境渠道混凝土襯砌板維修

干地環(huán)境渠道混凝土襯砌板維修適用于低水位運行時水面以上襯砌板或者采用圍堰創(chuàng)造干地環(huán)境的襯砌板維修。

（1）基面清理

對混凝土襯砌板損壞部位采取鑿除損壞混凝土、重新澆筑混凝土襯砌板的處理措施，其鑿除范圍宜為矩形區(qū)域，鑿除邊緣整齊，無松動塊體。鑿除已損壞的混凝土襯砌板時，盡量避免損壞其底部的復合土工膜或排水設(shè)施，如有損壞，按原設(shè)計標準恢復。混凝土襯砌板鑿除的棄料應運至指定的棄料點?；媲謇響秸丛O(shè)計要求鋪設(shè)土工膜（或保溫板或排水設(shè)施）。土工膜具備焊接條件的，優(yōu)先使用焊接方式連接；新舊土工膜或不具備焊接條件的，使用粘接方式連接?；炷翝仓埃S修單位應申請監(jiān)理單位驗收，驗收合格后方可澆筑。

（2）混凝土澆筑

宜使用商品混凝土，要求供應商提供質(zhì)量證明文件?；炷翝仓r下料勻速，振搗時間滿足要求，對出現(xiàn)的質(zhì)量問題及時處理?；炷脸跄凹皶r進行壓光處理，并覆蓋養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于7d?；炷烈r砌板澆筑完成、達到規(guī)定強度后，進行切縫。伸縮縫清理干凈，填充塑性板及密封膠應符合設(shè)計要求。

2.混凝土裂縫處理

（1）噴涂法

噴涂法宜用于修補寬度≤0.3 mm的表層微細裂縫。噴涂法技術(shù)要求：用鋼絲刷或風砂槍等清除混凝土表面的附著物，然后進行鑿毛并沖洗干凈；用樹脂類材料充填混凝土表面氣孔?；炷帘砻嫱拱疾黄降牟课粦韧克⒁粚訕渲?，后用樹脂砂漿抹平；再選用環(huán)氧樹脂類、聚酯樹脂類、聚氨酯類、改性瀝青等涂料，在其表面涂刷或噴涂2～3遍，涂膜總厚度應＞1 mm。第一遍噴涂時應采用經(jīng)稀釋的涂料。

（2）表面粘貼法

表面粘貼法宜用于修補寬度≤0.3 mm的表層微細裂縫。表面粘貼法維修技術(shù)要求：用鋼絲刷或風砂槍等清除表面附著物，然后進行鑿毛并沖洗干凈；基面干燥后，涂刷一層膠粘劑，然后粘貼刷有膠黏劑的聚酯乙烯片材等粘貼材料，并用力壓實。

（3）開槽粘貼法

開槽粘貼法宜用于修補寬度≤0.3 mm的表層微細裂縫。開槽粘貼法維修技術(shù)要求：沿裂縫鑿矩形槽，形成寬 180～200 mm、深 20～40 mm、長超過縫端150 mm的矩形槽，清洗干凈；在槽四周先涂刷一層樹脂基液，然后用樹脂基砂漿找平；沿裂縫敷50～60 mm寬的隔離膜，在隔離膜兩側(cè)干燥基面上涂刷膠粘劑，然后粘貼刷有膠粘劑的聚酯乙烯等片材并用力壓實；在槽兩側(cè)面涂刷一層膠粘劑，然后充填彈性樹脂砂漿并壓實抹光。充填后的表面應與原混凝土面齊平。

（4）充填法（靜止縫）

充填法 （靜止縫）宜用于修補寬度＞0.5 mm的靜止裂縫。充填法（靜止縫）維修技術(shù)要求：沿裂縫鑿燕尾槽或矩形槽，槽寬、深 20～40mm，并對槽進行清洗；槽面應涂刷基液，槽面處于干燥狀態(tài)下涂刷樹脂基液，槽面處于潮濕狀態(tài)下涂刷聚合物水泥砂漿；向槽內(nèi)充填修補材料并壓實抹光，充填后的表面應與原混凝土面齊平。

（5）充填法（活動縫）

充填法（活動縫）宜用于修補寬度＞0.5 mm的活動裂縫。充填法（活動縫）維修技術(shù)要求：沿裂縫鑿U形槽，槽寬、深20～40 mm，并對槽進行清洗；槽底面用砂漿找平，并在其上鋪設(shè)隔離膜；槽側(cè)面用膠粘劑涂刷，然后嵌填彈性嵌縫材料并用力壓實；回填砂漿抹平，與原混凝土面齊平。

（6）灌漿法

灌漿法宜用于修補寬度為0.2～1.5 mm的靜止裂縫和活動裂縫，靜止裂縫可選用水泥、環(huán)氧、高強水溶性聚氨酯漿材等，活動裂縫可選用彈性聚氨酯漿材等。灌漿法維修技術(shù)要求：裂縫修補材料應按有關(guān)規(guī)范或通過試驗選用，修補前宜進行工藝性試驗；灌漿宜在低溫季節(jié)或裂縫開度大時進行；根據(jù)裂縫寬度、長度及走向合理布置灌漿孔；沿裂縫鑿V形槽，槽寬、深50～60 mm并清洗干凈；在槽內(nèi)涂刷基液，用砂漿嵌填封堵縫口；垂直裂縫和傾斜裂縫應從深到淺、自下而上進行；接近水平的裂縫可從低端向高端或從吸漿量大的孔到吸漿量小的孔進行；灌漿壓力宜為0.2～0.5 MPa，當進漿順利時，可適當降低壓力；灌漿結(jié)束時的吸漿量應小于0.02L/min；在漿材固化強度達到設(shè)計要求后，鉆檢查孔進行壓水試驗；檢查孔的吸水量應小于0.01L/min，不合格時應進行補灌；水泥灌漿按相關(guān)規(guī)范的規(guī)定執(zhí)行。

3.混凝土表面剝蝕維修

混凝土表面輕微剝蝕損壞采用水泥砂漿、細石混凝土或環(huán)氧類材料等修補。剝蝕厚度小于20 mm時，采用聚合物砂漿或樹脂砂漿修補；厚度為20～50 mm時，采用水泥基砂漿修補；厚度為50～150 mm時，宜選用一級配混凝土修補；厚度大于150 mm時，宜選用二級配混凝土修補。維修前根據(jù)現(xiàn)場水泥和砂子及和易性試拌確定水灰比。 灰砂比一般為 1：1～1：2（重量比），丙乳摻量為水泥用量的25%～30%。初凝時間≥45 min，終凝時間≤24 h。拌制材料需稱量準確，不能隨意擴大水灰比。拌制時，先將水泥和砂子干拌均勻，再加入經(jīng)試拌確定的水量及丙乳，宜采用人工拌和，充分拌和均勻。每次拌制的砂漿應在初凝前用完，如發(fā)現(xiàn)凝膠、結(jié)塊等現(xiàn)象不得使用。用鋼絲刷清除發(fā)生剝蝕的混凝土表面污物、塵土和松軟、脆弱的部分，同時在薄層修補區(qū)的邊緣宜鑿出一道30 mm深齒槽，以增加修補面與老混凝土的黏結(jié)?；A(chǔ)面用清水沖洗干凈，并保持潮濕狀態(tài)，但不得有積水。在清理并濕潤的基面上，均勻涂刷一層丙乳水泥漿打底。刷漿時要不斷攪動丙乳水泥漿，防止水泥沉淀，在凈漿未硬化前，即可進行丙乳砂漿抹面。丙乳砂漿厚度大于10 mm時，需分層涂刷，每層抹面厚度宜為5～10 mm。須向同一方向刮抹，手觸涂層不粘手時方可進行下一層刮抹，下一遍刮抹的方向與上一遍刮抹的方向應基本垂直。丙乳砂漿抹面一次維修面積不宜大于15 m2，可采用分塊跳倉進行維修。維修時環(huán)境溫度10～35℃為宜，不宜在大風環(huán)境或氣溫較高且有太陽直射的環(huán)境中維修。丙乳砂漿抹面收光后，表面觸干應立即覆蓋塑料薄膜、草袋等進行潮濕養(yǎng)護7 d，然后自然養(yǎng)護21 d。潮濕養(yǎng)護溫度不得低于5℃，期間如遇寒流應采取保溫措施。

4.混凝土結(jié)構(gòu)碳纖維布補強

（1）基底處理

清除離位、疏松、蜂窩、腐蝕的混凝土塊體，用專用材料將表面填平補齊，修復平整；用角磨機除去混凝土表面浮漿、油污等雜質(zhì)，對表面凸出部位磨平，并磨出布置壓條的嵌槽；基面清理后，用壓縮空氣或清水除去粉塵，待表面完全干燥后，用脫脂棉沾清洗劑擦拭表面；用專用找平材料對混凝土結(jié)構(gòu)表面進行找平；按規(guī)定工藝配制底膠，用滾筒刷或毛刷將底膠均勻涂抹于混凝土表面，厚度不得超過0.4 mm，不得漏刷、流淌，不得有氣泡等。待底膠固化后，粘貼碳纖維布。

（2）粘貼碳纖維布

按設(shè)計要求的尺寸裁剪碳纖維布，并逐一編號，以便與粘貼部位對應。裁剪和卷布過程中，應保持碳纖維布表面干凈，無灰塵、雜物等。根據(jù)粘貼碳纖維布的面積確定所需浸漬膠的數(shù)量，按照供應商提供的配比混合均勻，攪拌3min左右，在規(guī)定時間內(nèi)用完。將配制好的浸漬膠均勻涂抹在所要粘貼的部位。用專用滾筒順碳纖維布的纖維方向多次進行滾壓，擠出氣泡，使浸漬膠充分浸透碳纖維布，并與底膠充分結(jié)合。滾壓不得損傷碳纖維布。多層粘貼時，需重復上述步驟，待碳纖維表面浸漬膠指觸干燥后，立即進行下一層粘貼。每層粘貼的有效面積不得低于95%。碳纖維布粘貼后，安裝固定壓條?，F(xiàn)場鉆設(shè)固定壓條的螺栓孔，孔內(nèi)安裝浸入植筋膠的塑料膨脹套管。壓條與碳纖維布表面齊平。

（3）固化養(yǎng)護

環(huán)境溫度在20℃以上時，初期硬化養(yǎng)護時間約1 d，養(yǎng)護1周后進行施工質(zhì)量檢測；環(huán)境溫度在10～20℃時，初期硬化養(yǎng)護時間約1～2 d，養(yǎng)護1～2周后進行施工質(zhì)量檢測；環(huán)境溫度在10℃以下時，初期硬化養(yǎng)護時間約2d，養(yǎng)護2周后進行施工質(zhì)量檢測。粘貼后，在初期硬化期內(nèi)不得對片材進行錘擊、移動或高溫處理。在碳纖維表面涂抹環(huán)氧膠泥，再用水泥漿進行本色粉刷。

5.混凝土結(jié)構(gòu)粘鋼補強

（1）基面處理

劃定打磨區(qū)域，對其混凝土基面進行打磨，打磨深度以不損傷鋼筋，并保證鋼板輪廓與內(nèi)襯壁面相容為宜，鋼板的安裝深度誤差不超過2 mm。打磨完成后采用高壓空氣吹去表面粉塵，采用清洗劑清洗混凝土表面，保證混凝土基面無污染、無雜物。

（2）鋼板表面處理

依施工圖紙確定鋼板長度，臨空的邊緣應按設(shè)計要求修邊。對鋼板正反兩面進行除銹、粗糙打磨處理，保證表面粗糙且露出金屬光澤。打磨完成后，采用清洗劑清洗鋼板表面。

（3）錨筋安裝

在打磨好的混凝土基面上打孔、植筋，植筋位置、孔徑、間距、深度符合設(shè)計要求。打孔完成后清理孔內(nèi)粉塵，用脫脂棉蘸清洗劑插入孔內(nèi)清洗；然后采用注射器注入植筋膠，注膠量不少于孔容量的50%；注膠完成后，將錨桿旋轉(zhuǎn)進入錨孔。植筋完成后，應逐根進行現(xiàn)場拉拔試驗，拉拔力為設(shè)計值的80%以上為合格。如有不合格的，錨筋應調(diào)換位置重新植入，并將原植筋孔封堵密實。

（4）鋼板固定

根據(jù)現(xiàn)場螺栓位置，在鋼板上開孔，孔徑應較植筋直徑大2cm左右。將鋼板固定于混凝土結(jié)構(gòu)面上，鋼板埋入深度與設(shè)計深度誤差不得大于2mm。將鋼墊板與鋼板滿焊，并切除高出鋼板的螺栓桿段，將螺母滿絲擰緊。采用封邊膠將鋼板四周密封，同時埋設(shè)灌漿管（排氣管），灌漿管應上下、左右兩側(cè)交叉布置，間距、位置符合設(shè)計要求。

（5）鋼板與混凝土灌注結(jié)構(gòu)膠

待鋼板封邊膠固化后，在鋼板與混凝土結(jié)合面灌注結(jié)構(gòu)膠。灌漿自下而上，灌膠壓力通過生產(chǎn)性試驗確定。當高于注漿嘴的排氣管均有連續(xù)膠液流出后，則可認定排氣管以下的部分灌膠密實，即可封閉排氣管更換注漿嘴繼續(xù)注漿。待鋼板最上部排氣管有連續(xù)膠液流出后，則可認定漿液灌漿飽滿。用錘子輕敲鋼板邊角及螺栓周圍，檢驗灌膠是否飽滿。灌膠結(jié)束、正常養(yǎng)護12 h后，清理表面注漿嘴及排氣管以及流出的膠液。注膠結(jié)束后進行72 h養(yǎng)護，在此期間鋼板不得受到撞擊或震動。鋼板防腐材料涂刷符合設(shè)計要求。

6.聚脲噴涂防水修補

（1）基面處理

清除混凝土基面的附著物；在擬封閉的區(qū)域外側(cè)設(shè)計寬度位置范圍內(nèi)切割斜V形槽；清除基層表面的突起、起殼、分層及嚴重碳化疏松等部位，露出新鮮混凝土基面；在清理后混凝土表面涂刷水泥砂漿等界面劑；經(jīng)處理的混凝土基層應堅固、平整、干凈等。

（2）聚脲噴涂

噴涂前必須檢查確認噴槍吐出量是否正常；噴槍口距噴涂面80～100 cm的距離進行噴涂，保證噴膜厚度均勻；噴涂時，噴槍的行走速度及噴涂遍數(shù)應嚴格控制，以滿足設(shè)計厚度要求；噴涂7 d后、聚脲材料強度達到設(shè)計強度70%以上時，可在維修區(qū)域原位進行粘接強度檢測，測定其黏結(jié)強度和噴膜厚度。

7.渠道邊坡滑坡維修

（1）全部挖除已滑動的土體

挖除滑動體時，應從上邊緣開始，逐級開挖，每級高度不大于0.30 m，一直挖至滑動面以外；平面挖除范圍宜從滑坡邊線四周向外展寬0.5～1.0 m；將滑坡體削至穩(wěn)定的坡度。

（2）分層回填壓實筑坡

選擇與原坡相近的土料或符合設(shè)計要求的土料，分層回填壓實筑坡，達到邊坡穩(wěn)定；滑坡處理過程中，應保持原土體穩(wěn)定。

8.土質(zhì)渠（堤）坡裂縫處理

（1）自流灌漿

自流灌漿適用于縫寬較大、縫深較小的土質(zhì)渠（堤）坡裂縫處理；縫頂挖槽，槽寬深符合設(shè)計要求；按“先稀后稠”的原則用砂壤土泥漿灌縫，水土重量比分別符合設(shè)計要求；灌漿后及時封堵溝槽。

（2）充填灌漿

充填灌漿適用于縫寬較小、縫深較大的土質(zhì)渠（堤）坡裂縫處理?？孜徊贾脩显O(shè)計要求，每條裂縫均應布置灌漿孔，孔徑50～76 mm。漿液中的土料宜選用成漿率高，收縮性較小、穩(wěn)定性較好的粉質(zhì)黏土或重粉質(zhì)壤土，土料組成以黏粒含量20%～45%、粉粒40%～75%、砂粒小于10%為宜。泥漿相對密度宜控制在1.5 t/m3左右。制漿過程中，應按要求控制泥漿稠度及各項性能指標，篩除大顆粒和雜物，保證漿液均勻干凈。灌漿管上端孔扣壓力宜為 0.05～0.30 MPa，或符合設(shè)計要求。灌漿壓力應逐步由小到大，不得突然增加；灌漿過程中，應保持壓力穩(wěn)定，波動范圍不超過5%。采用“由外到里、分序灌漿”和“由稀到稠、少灌反復”的方式進行施灌，發(fā)現(xiàn)異常變化，及時停灌。在設(shè)計壓力下，灌漿孔段經(jīng)連續(xù)3次復灌而不再吸漿時，灌漿即可結(jié)束。在漿液初凝后，采用黏土球、制漿土料或濃泥漿進行封孔。清理土質(zhì)渠（堤）坡灌漿雜物，保持坡面整潔。

四、結(jié) 語

南水北調(diào)中線干線工程戰(zhàn)線長，氣候地質(zhì)環(huán)境復雜，受暴雨、洪水、冰凍、高地下水、膨脹土等因素影響，每年都需要對工程進行檢查維修，由于受不能停水的限制，通水4年來通過對渠道水下圍堰、水下混凝土澆筑、建筑物分孔停水快速維修、邊坡暴雨沖刷快速處理、滲漏快速處理等研究和攻關(guān)，取得了一定的經(jīng)驗并逐步推廣，保證了工程安全運行，隨著新設(shè)備、新工藝、新材料的運用，南水北調(diào)中線干線土建工程維修技術(shù)將不斷創(chuàng)新和突破，為大型調(diào)水工程運行期土建工程維修積累經(jīng)驗和提供借鑒。