江苏省太湖地区水利工程管理处 江苏省苏州市 215000
1引言
蠡河控制工程位于无锡、苏州两市交界、望虞河与苏南运河交汇处，望虞河立交工程下游左侧，上游通京杭大运河，下接望虞河，是望虞河左岸配套建筑物之一。工程于1994年建成，由135m×8m船闸与8m节制闸组成，套闸上下闸首和节制闸系钢筋砼坞结构，上下游翼墙、闸室墙均为重力式浆砌块石墙身结构。通航标准为通过50t船舶，通航净空3.8m、宽度7.8m。随着航运交通的快速发展，通航船舶吨位已普遍增大为400t左右，船体较宽，几乎接近闸门口宽度，进出闸时，船舷频繁摩擦、挤压和撞击墩墙结构，可能致使被碰撞的部位破损、钢筋外露，随着碰撞次数的增加，引起钢筋断裂、翘起，毁坏建筑物。因此，这些部位的加固防护是工程管理的重点。本文通过描述三种建筑物加固技术的优缺点及粘钢植筋技术的实际运用来展现效果。
2常见的结构防护技术
对混凝土结构进行补强加固是保证工程安全运行的重要措施。随着科学技术的快速发展，各种新型快速修复抗冲磨材料层出不穷，但仅仅对混凝土进行防碳化处理并不能满足实际工程运用的需要，仍需运用传统的钢板来进行防护。钢板加固技术是一门既古老又年轻的技术，一般有粘贴钢板加固法和锚栓钢板加固法。
2.1粘贴钢板加固法
粘贴钢板加固法是当钢筋混凝土构件的承载力不足或由于过度的变形、裂缝而影响结构的正常使用时，通过建筑结构胶将钢板粘贴到钢筋混凝土构件外部适当位置来满足结构承载力要求或正常使用要求的一项技术措施。
优点：该加固法现场湿作业量少、施工迅速，对生产、生活影响小，并且加固后对原结构尺寸没有显著影响。它实质是一种体外配筋，提高原件的配筋量，从而相应提高结构构件的刚度、抗拉、抗压、抗弯和抗剪等方面的能力，因此该方法通常适用于承受静力作用下一般受弯、斜截面受剪、受压和受拉构件的加固；另外由于粘钢加固法加固质量在很大程度上取决于胶粘材料和工艺水平高低，所以该方法还局限于环境温度不超过60℃及相对湿度不大于70％且无化学腐蚀的地区使用。
缺点：此方法通过结构胶高性能的粘结强度将钢板牢固地粘贴在混凝土构件表面，使其成为整体共同受力，两者的变形协调是利用结构胶的剪力传递。由于钢板粘结的边缘不均匀扯离强度与剥离强度低，容易造成钢板与混凝土构件粘结的纵向端头首先发生剥离破坏，从而导致钢板粘结失效。为避免这种情况的发生，虽可在端头增设锚栓或“U”型箍板或压条，但是构件在临近破坏时可能无明显征兆突然发生剥离破坏。另外结构胶在受外界紫外线辐射或处在环境潮湿、高温等某些特殊环境中易老化常导致加固失效，且其在我国应用推广时间不长，其长期抗老化性能尚不清楚。
2.2锚栓钢板加固法
锚栓钢板加固法是用高承载力锚栓将钢板固定于钢筋混凝土构件表面而非采用粘胶固定钢板，此法有效地克服了粘钢法对结构使用环境要求高，且容易发生钢板与混凝土剥离的脆性破坏的缺点，具有施工简便、工期较短、质量可靠等优点，适合混凝土承重结构的加固，尤其适用于受弯构件的加固。锚栓钢板加固法可有效提高结构构件的承载力，并能明显减小构件的挠度和裂缝宽度，构件在破坏前锚栓有明显的剪弯变形征兆，属于延性破坏。但是当在混凝土上过多钻孔设置锚栓时，将会导致构件截面削弱，而且钻孔需避开钢筋。
3粘钢、植筋技术介绍
粘钢、植筋技术是采用“粘钢”技术，结合“植筋”锚固技术，将护面钢板粘贴、锚固在修复后的结构表面，以达到对墩墙结构进行长久有效防护的目的，增强结构自身抗撞耐磨能力。一方面，护面结构材料应具有较强的抗撞、耐磨能力；另一方面，只有护面结构牢固地附着在墩墙结构表面，并与墩墙结构形成整体，才能有效保护墩墙结构。
3.1结构修复
粘钢加固对砼基面的要求十分严格，是关键的工序，它不适应对强度低于C10砼的加固，表面不能存在败坏层，油污，否则会直接影响粘结强度，不能使钢板与砼共同受力。首先应修复加固被损坏的墩墙，凿开受损的砼，露出钢筋，对钢筋进行除锈，对砼进行开槽，切除外露部分的钢筋，置换同规格的新钢筋（新钢筋应作抗拉强度检验）用电弧焊连接钢筋，在钢筋外表及砼槽内壁涂刷界面剂后浇筑C30细砼。
3.2粘钢准备
3.2.1放线定位
清理修复完基层表面后，先进行放线定位，确定好每块钢板及钢板上锚栓的具体位置。
3.2.2钢板表面处理
对钢板的粘结面进行除锈和加糙处理，如钢板未生锈或轻微锈蚀，可用砂布或平砂轮打磨，直至出现金属光泽，打磨粗糙度越大越好，后用脱脂棉沾丙酮擦拭干净，不得使用锈蚀较严重的钢板。
3.2.3结构胶选用
考虑到工程砼表面比较潮湿甚至有的完全浸湿，故选用特种粘合胶GL-环氧水下粘钢胶进行加固，成分有E51树脂、GL胶、固化剂、促进剂等。GL-环氧粘钢胶为多组分改性胶，强度高，耐水防腐蚀性能优良。配制时应按同一方向进行搅拌，容器内不得有油污。
3.3植筋
3.3.1钻孔
钻孔分栓结构和砌石结构两种情况，对于砼结构采用电锤钻，对于砌石结构，为了避免打孔对砌石结构的振动破坏，宜采用取芯电动钻。根据钢板上预留的孔的位置、数量、孔径等进行钻孔，用吹灰机清除孔内异物粉尘，后用丙酮对孔壁孔底擦洗两次，直到手摸无粉尘为止。
3.3.2配制植筋胶
采用TJ结构胶，该胶为双组份粘结剂，甲、乙配比为4:1，对于孔内潮湿又无法干燥的孔，应采用防水的GL•环氧胶。
3.3.3灌胶锚固
根据施工临时锚固需要，锚固螺栓应采用安卡螺栓，除了自身具有膨胀锚固的作用外，还可以给螺栓灌胶，利用结构胶的粘结作用进一步加强螺栓的锚固作用。螺栓孔打好后，将配制好的胶液注入孔内，数量约为孔体积的1/3,再将锚固螺杆置入旋转5〜10圈，使杆体深入孔底，让胶液充满孔周围空隙，在螺杆上套一橡胶垫片，封住洞口，以防胶液流失造成空缺，对多余外溢的胶浆应刮除，保持外表面清洁。
3.4钢板粘贴
灌胶结束后，应立即粘贴钢板，粘钢胶应随用随配，配制时每次每个配制容器内不得多于1Kg，配制后，用抹刀同时涂抹在已处理好的砼表面和钢板表面，厚度1-3mm，中间厚边缘薄，然后将钢板贴于预定的位置，用夹具将钢板固定，用电锤穿过钢板预留孔，设置膨胀螺栓后，对钢板加压至胶液刚从钢板边缘挤出，粘好钢板后，用木锤沿粘贴面轻敲钢板，如无空洞声，表示已粘贴密实，否则应剥下钢板，补胶重贴，GL-环氧粘钢胶一般在常温下固化，保持在20℃以上2个小时可拆除夹具，72小时正常使用，若低于15℃应采取人工加温，一般用红外线加热，或在粘钢胶中掺入防冻材料。固化完成后，将螺栓与钢板直接焊接，烧去突岀螺杆，并对焊锚处进行打磨处理。
3.5钢板拼合缝处理及防腐
粘钢工程结束后，应对钢板拼合缝进行勾缝处理，勾缝材料为GL-环氧砂浆，主要成分为环氧树脂、GL胶、固化剂、水泥、石英砂等。为防止流挂现象，配方中的稀释剂用量适量减少，待勾缝固化后，用环氧腻子进行面批，后涂刷防锈漆。
以下是流程图：
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4实际运用
由于蠡河控制工程现场实际的需要，2005年实施钢板加固项目，运用粘钢、植筋技术对闸室墩墙、部分碰撞频繁的挡浪墙进行加固。自项目实施以来，已经经过了十几年的运用，常水位线上下的钢板存在锚固螺栓缺失、局部边角翘起的现象，由于大吨位船舶频繁撞击甚至撕裂钢板，但大部分钢板运用情况良好，达到预期效果。近几年，管理所继续采用粘钢、植筋加固法对闸墩、闸室挡浪墙等船舶容易撞击的部位进行钢板防护，修复缺失的钢板，目前运行情况良好，以下是现场图。
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2017年钢板状况 2018年钢板防护后现状图
5结语
粘贴钢板加固法和锚栓钢板加固法都是运用较广泛的两种方法，但是通航防护加固技术是结合蠡河控制工程的实际运用情况而采取的新方案，水利工程的特殊性使得许多已经广泛应用在建筑工程上的先进技术并不适用，只有了解工程情况、运行状态，多方面考虑水位、船舶、现场等其他因素的影响，才能有效地选择并运用新技术更好的进行工程管理。