司永強

(甘肅省張掖市甘州區(qū)烏江水管所，甘肅 張掖 734026)

1 概 況

有本渡槽位于甘肅省張掖市甘州區(qū)靖安鄉(xiāng)，是甘州區(qū)有本干渠跨跨山丹河的輸水渡槽，擔負者甘州區(qū)靖安鄉(xiāng)873hm2有效灌溉面積的灌溉輸水任務。渡槽始建于1983年，總長86m，渡槽主跨共7跨，每跨10m，渡槽槽身為薄殼混凝土簡支梁式，其中主跨長70 m，兩端連接段槽身各8m，兩端混凝土漸變段各5m 長。渡槽支撐結構為混凝土排架結構，渡槽整體有兩個混凝土重力式邊墩和高4m左右的6排單排架，排架基礎為樁基混凝土承臺，承臺為鋼筋混凝土結構。簡支梁式U形薄殼槽身凈高1.3 m，槽殼厚6Cm，口寬1.6 m，為C20鋼筋混凝土結構，頂部設有混凝土拉桿，間距2 m，拉桿間蓋有混凝土板，作為人行便橋，兩側頂部設有90cm高的鋼管護欄。渡槽經2017年除險加固已正常輸水運行， 質量安全，加固效益顯著。

2 渡槽工程安全情況檢測及存在的主要問題

2.1 工程安全情況檢測

2.1.1 渡槽工程地質檢測

1)渡槽基礎穩(wěn)定性復核：現(xiàn)場測量與觀察表明，渡槽槽身基礎均坐落于山丹河河床內，河床地層巖性主要以砂土或含礫砂為主，地層巖性結構密實，滲透系數(shù)5.79×10-3cm/s，不易發(fā)生液化，各承臺均無沉降、傾斜、變形現(xiàn)象，基礎穩(wěn)固，可予以充分利用。

2) 環(huán)境水的腐蝕性評價：經對通過渡槽的灌溉渠水取樣做水質化學分析試驗，判定地表水對普通混凝土具有硫酸鹽弱腐蝕性；地表水對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性。

3)渠道基礎地層凍脹性評價：經現(xiàn)場勘察，已建渡槽連接段上、下游渠道均為墊方渠段，渠基地層巖性主要以砂土或含礫砂為主，渠底坐落于天然土層之上。原渠道為弧底梯形斷面，渠底及渠坡均為混凝土預制塊襯砌，渠口寬2.7m，底寬1.0m。經現(xiàn)場勘察，現(xiàn)狀渠道地基已趨穩(wěn)定，不存在不均勻沉降等問題；但渠身均不同程度出現(xiàn)凍脹變形及裂縫，局部混凝土預制塊鼓脹、錯位現(xiàn)象嚴重。其上、下游各100m渠道已不能安全運行，需進行防滲與抗凍處理。

2.1.2 槽身、排架及承臺混凝土結構強度檢測

1) 混凝土外觀缺陷檢測情況

渡槽槽身混凝土普遍碳化，尤其是槽身兩端頭混凝土表面碳化、開裂、剝落相當嚴重，其5#和6#排架處槽身端頭混凝土破壞相當嚴重，1#-6#排架墩帽凍融風化破壞相當嚴重，排架墩帽混凝土碳化剝蝕脫落，鋼筋多有外露，已基本失去支撐作用，排架柱均有豎向裂縫，縫寬1cm，環(huán)向箍筋斷裂，裂縫隨著逐年凍融有擴大趨勢，已基本散失承載能力，嚴重威脅渡槽的安全。

2)混凝土強度檢測情況

混凝土強度采用回彈法進行無損檢測，對1-6號排架、邊墩及槽身檢測結果看，槽身推定強度18.3MPa，排架及邊墩推定強度15.9MPa，均小于規(guī)范強度等級C25，主要結構強度等級不滿足規(guī)范要求。

3) 混凝土結構物裂縫及鋼筋保護層檢測

經對渡槽槽身及排架進行檢測，槽身裂縫長度和寬度分別達到80mm、5mm，排架裂縫長度和寬度分別達到2980mm、10mm。已剝落混凝土的渡槽槽身及排架鋼筋保護層實測值分別為15mm、20mm，低于規(guī)范規(guī)定的相應結構鋼筋保護層厚度。渡槽上下游邊墩漿砌石護坡長各35m，現(xiàn)已大面積脫漿，砌石開裂脫落，根據(jù)現(xiàn)場檢查測量，砌體大面積開裂，坡面布滿裂縫，縫寬平均10mm，基本失去維護工能。

2.2 渡槽工程存在的主要問題及成因

2.2.1 渡槽主體結構破損嚴重，已不能安全運行

1)渡槽伸縮縫止水長期運行后已老化脫落，預埋件銹蝕、止水壓條及止水材料無法安裝，后期加固的環(huán)氧樹脂等一些零散堵漏材料，已散失塑性導致漏水十分嚴重。因20世紀70年代伸縮縫止水材料品種單一，選擇范圍小，大多使用止水橡皮、瀝清砂漿等材料，其封口與槽身結合性不好，且缺少抗老化措施，在運行過程中雖經過更換，但各批次材料的質量和塑性差異較大，更換維修后使用壽命大大縮減。

2)排架柱墩帽混凝土碳化剝蝕脫落，鋼筋外露，排架柱豎向產生裂縫。渡槽的6個排架柱中已有4個排架的墩帽混凝土嚴重剝蝕脫落，且排架柱豎向產生裂縫，縫寬1cm，環(huán)向箍筋部分斷裂，嚴重影響了槽身的整體安全。因排架柱墩帽是渡槽荷載的主要支撐部位，內部鋼筋布置密集，在水氣條件下鋼筋發(fā)生銹蝕引起鋼筋體積膨脹使混凝土保護層遭到破壞，從而加劇了混凝土剝蝕脫落，而排架墩帽都位于渡槽各跨的伸縮縫連接處，在伸縮縫漏水凍融破壞下，進一步引起排架柱豎向產生裂縫，環(huán)向箍筋外露斷裂。

3)渡槽與輸水渠道連接段的渠道混凝土脫落松動，失去防護功能

渡槽上、下游漸變段是保證水流平穩(wěn)、防止兩端發(fā)生滲漏的重要組成部分，連接段的穩(wěn)定與安全，直接關系著渡槽的使用壽命。渡槽上、下游漸變段及連接段渠道的橫向伸縮縫止水材料因老化脫落未能及時修復，加之渠底混凝土凍融侵蝕已開裂漏水，漏水侵蝕問題已嚴重威脅著渡槽邊墩及槽身的安全。

渡槽兩端的支撐邊墩漿砌石護坡因渠道滲水凍融侵蝕已脫漿開裂，砌石松動脫落，基本失去防護作用，渡槽兩端的穩(wěn)定存在滑坡塌方隱患。

2.2.3 渡槽槽身及檢修工作橋破壞，維修查檢不安全不到位

1)渡槽槽身頂部的拉桿局部混凝土碳化剝蝕，鋼筋外露，80%的拉桿已斷裂，基本失去拉撐作用，致使渡槽頂部的人行便橋蓋板破損缺失，無法進行正常檢查維修。槽身頂部的拉桿屬于小型構件，破損后一般無維修價值，只能與主體結構結合進行同步維修。

2)架空渡槽下部無安全圍欄和警示設施，上部破損物及滲漏水流易造成下部行人及過往車輛的墜落傷害。該渡槽完工后，渡槽下部有一處漫水橋和田間通道，但在通行部位無任何防止沖撞和安全限高的警示措施。

3 渡槽病險問題加固除險措施

1)鑒于渡槽排架已不能安全使用、槽身混凝土開裂鋼筋外露，槽身兩端頭混凝土開裂、剝落相對嚴重的現(xiàn)實，除險方案采用直徑為Φ1200，壁厚12mm的焊接無壓鋼管替換總長86m的原混凝土渡槽槽身，從根本上解決了混凝土槽身施工期長、伸縮縫多，而影響灌溉輸水的難題，為混凝土渡槽除險加固的快速施工積累了成功經驗。

2)在渡槽上下游端的邊墩處連接段各設置1套Φ1200鋼制伸縮節(jié)，其鋼材選用Q235B級鋼，鋼制伸縮節(jié)可按施工尺寸在工廠加工定做，伸縮節(jié)的配套使用，能最大限度解決槽身伸縮變形和施工誤差的長度補償，既解決了伸縮縫材料更換頻繁的滲漏問題，又提高了鋼管渡槽與連接段渠道的變形適應能力，

3)在管道頂部焊接檢修工作便橋，橋踏板為寬1.2m厚10mm的鋼板，兩側每隔1m設一角鋼∠40×4mm焊接于鋼管上，中部支撐于管頂，頂部兩側設有1.2 m高的鋼管護欄。

4)對排架進行拆除重建。鑒于原有排架的承臺均無沉降、傾斜及變形現(xiàn)象，基礎穩(wěn)固，承臺基礎可予以充分利用。在拆除排架時承臺上部保留50 cm高的原排架柱作為新老基礎的連接結構，對承臺上表面鑿毛露出鋼筋后，澆筑50cm厚的C25鋼筋混凝土作為新排架的加固基礎。

5)對渡槽兩邊墩所處河岸鼓膨開漿的漿砌石護坡拆除，用厚50 cm 的C20抗硫酸鹽水泥混凝土砌石重新砌筑，護坡邊坡1∶1，基礎埋深2.5m。

6)對渡槽上游100m和下游60m變形滲漏的的連接段渠道拆除，澆筑與原渠道相同斷面的混凝土渠道。

4 除險加固成效及結論

1)采用焊接無壓鋼管槽身替換總長86m的原混凝土渡槽槽身，有效縮短了施工期，達到了多跨度槽身無縫連接，消除了結構伸縮縫一貫存在的后期漏水問題。鋼管槽身的施工，能在場外加工制作后快速吊裝，免除了施工導流和混凝土澆筑養(yǎng)護等工作，既化解了渡槽施工與灌溉停水的矛盾，也減小了臨時占地用量，對環(huán)境影響度極小。

2)在槽身兩端各設置一道同管徑的鋼制伸縮節(jié)(鋼材選用Q235B級鋼)，既可提高大跨度槽身的變形適應力，又減少了槽身伸縮縫，解決了眾多伸縮縫老化漏水處理難的矛盾。鋼制伸縮節(jié)的利用，既能補償渡槽軸向溫度變化引起的伸縮變形，又能吸收水流振動對管道的影響，同時解決了安裝施工中誤差產生的長度補償問題，鋼制伸縮節(jié)與搭接型、嵌縫型柔性材料伸縮縫工藝相比，具有拆卸方便、強度好、對溫度變化的適應性強、使用壽命長等優(yōu)勢，經過兩年多的運行觀測，伸縮節(jié)部位無滲漏、無松動等不良問題。

3)充分利用無沉降未變形的原有排架的承臺和基礎，是降低施工導流和排水作業(yè)成本的有效措施之一。排架基礎是渡槽安全的重要保證，基礎施工中基礎排水和施工導流等因素是造成難度加大，拖延工期的最直接因素，有本渡槽既利用原有排架的承臺基礎，又保留排架柱根部50 cm高的結構銜接段，有效提高了基礎施工工效，達到了排架安全、降低成本的成效。

4)設置交通安全隔離警示帶和安全限高反光提示牌，完善了安全運行措施。有本渡槽施工結束后，在渡槽兩側邊墩上用反光材料嵌貼了醒目的安全隔離警示帶，使行人在生產活動中對渡槽及排架的安全防護一目了然，同時在槽身底部懸掛了安全限高反光提示牌，使渡槽下部通道的過往行人和車通行輛防碰撞保安全的責任意識顯著提高。水利工程保護范圍和管理范圍劃界工作雖開展已久，但管護界碑大多設置在工程外圍邊界處，不能限制通行，達不到安全保護作用，對于具有通行要求的渡槽通道做好安全隔離警示和安全限高提示應作為工程安全保障的必要措施。

甘州區(qū)有本渡槽除險加固工程通過多跨槽身無縫連接，配合鋼制伸縮節(jié)施工，充分利用未沉降變形的原有排架承臺和基礎，在解決基礎排水、減少施工縫及縮短工期方面成效顯著，值得在混凝土渡槽除險加固工程中借鑒。