新老混凝土结合面处理工法完成单位中国洲坝集团第二工程
主要完成人周厚贵马江权丁新中
谭明军熊斌
目录
1、前言 (1)
2、工法特点 (2)
3、适用围 (2)
4、工艺原理 (2)
5、施工工艺流程及操作要点 (3)
6、材料与设备 (9)
7、质量控制 (11)
8、安全措施 (12)
9、环保措施 (14)
10、效益分析 (15)
11、应用实例 (15)
新老混凝土结合面处理工法
中国洲坝集团第二工程
周厚贵马江权丁新中谭明军熊斌
1、前言
混凝土大坝加高是在原有大坝的基础上，对其进行培厚和加高施工。在大坝加高施工过程中，除受底部混凝土或基岩约束外，还受下游坝面及坝顶老混凝土的约束。由于新老混凝土弹性模量相差较大，对新老混凝土结合的质量要求高，新浇混凝土防裂要求严，因此，大坝加高施工中如何确保新老混凝土结合的质量问题，是大坝加高工程的一个关键技术问题。
南水北调中线工程的关键项目省丹江口电站混凝土大坝加高工程，包括原坝体下游面培厚和原坝体全面加高等。其加高施工中新老混凝土结合面处理面积十分庞大，处理难度也是前所未有的。中国洲坝集团第二工程在承担该项目的施工中，与南水北调中线水源公司、长江勘测规划设计研究院、西北公司丹江口大坝加高工程建设监理中心等单位密切配合，按照设计要求，深入研究有关文献，结合本工程的特点，制订出全面系统的新老混凝土结合面处理的施工工艺和质量控制措施，经监理批准后认真进行实施。在实施中定期进行检查、总结，并会同业主、设计、监理共同进行评估、改进和补充。逐步形成了全面系统的大坝加高工程“新老混凝土结合面施工工法”，以此指导后续工程施工。
目前运用本工法已完成丹江口混凝土大坝加高工程高程162m以下下游坝面及老坝顶面全部新老混凝土结合面施工，其合格率100%，优良率达95%以上。获得业主和监理的赞誉。
2、工法特点
2.1 认真凿除已碳化的老混凝土、增设键槽、锚杆、涂刷界面胶、进行接缝灌浆、有效控制混凝土浇筑温度等，以有效、可靠的改善新老混凝土结合面传力条件和传力特性，保证新老混凝土的结合质量。
2.2采用初期冷却通水与中期冷却通水的方法，防止新浇混凝土产生裂缝及确保新老混凝土接缝灌浆质量。
2.3新老混凝土结合施工工序复杂、影响环节多，对各工序进行有效的过程控制，规施工工艺，强化质量管理，以满足新老混凝土结合面施工质量要求。
3、适用围
本工法适用于水电站混凝土大坝或其他混凝土建（构）筑物培厚加高工程。
4、工艺原理
4.1混凝土大坝加高施工中的新老混凝土结合问题，实际上是解决加高后的坝体整体性和坝体各部位的应力满足设计要求的问题。主要包括以下三个方面：（1）处理好新老混凝土联合受力问题；（2）妥善解决加高后的坝体和坝基应力，满足大坝安全要求；（3）尽可能减少新浇混凝土因温度应力而收缩对坝体应力产生的不利影响，避免或减少混凝土裂缝，尤其是危害性裂缝。新老混凝土结合的关键是结合界面能否有效地传递和承担应力。
4.2本工法主要针对新老混凝土结合面的联合受力问题，采取的技术措施及实施情况，如老混凝土面碳化层凿除、增设键槽、涂刷界面胶、周边布置锁口锚筋、部布置砂浆锚杆、布设灌浆系统、混凝土浇筑温控、初期冷却及中期冷却等。从而有效改善了新老坝体之间的传力条件和传力特性，调整了新老混凝土坝体联合受力状态，使新浇混凝土能更好的与原坝体结合在一起。
5、施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工艺流程
施工准备→人工切割键槽→老混凝土面碳化层凿除→老混凝土面锚杆施工→接缝浆灌系统埋设→浇筑培厚加高混凝土并加强温控（特殊部位涂刷界面胶）→一期、二期冷却通水
5.2 操作要点
5.2.1 施工准备
根据键槽设置部位的结构体型，搭设简易操作平台和安全防护设施。为防止键槽突然脱落损坏新浇或原结构混凝土表面，键槽切割前，结构表面应采用砂或细骨料等材料设柔性垫层保护。
5.2.2 新增键槽切割
5.2.2.1新增键槽断面为不等边三角形，其短边与结合面呈水平或一定角度布置，采用锯割静裂法施工（键槽切割工艺流程见图5.2.2-1）。
5.2.2.2
1
直线度。
2
为保证键槽开口的角
大直径锯片在后,由浅至
3）无声爆破剂的膨胀与环境、温度及加水量有关。使用前，应通过钻孔试验确定最优参数与单耗。钻孔直径宜采用φ30mm～φ50mm，孔距150cm～300cm，单位灌注量12～18kg/m3。对于有筋混凝土，应先凿除表面混凝土露出钢筋后，使用气焊将钢筋割除，再灌注无声爆破剂并适当加大孔径，减小孔距和加大单耗药量。
4) 无声爆破剂宜在0℃-45℃气温条件下使用，超过此围应采用辅助手段确保正常施工。混凝土和药剂的温度控制在15℃，拌和水温度控制10℃-15℃为宜。
5）无声爆破剂灌注前,应将孔清理干净，不得有积水和杂物。
6）无声爆破剂灌注完毕好后，应在键槽芯体分裂的方向设置警戒线，防止芯体脱落伤人。待芯体同结合面产生裂缝后即可将芯体分离，形成键槽。对键槽尺寸偏差较大的部位用人工进行修整。
5.2.3 老混凝土碳化层凿除
5.2.3.1由于大坝混凝土经过几十年的运行，其混凝土表面会产生不同程度的碳化层，为保证新老结合面的质量，其碳化表层必须全部凿除。凿除后的混凝土表面应显露石子（施工流程见图5.2.3-1）。
5.2.3.2
1
22m×2m的网格设置面积为
图5.2.3-1碳化层凿除工艺流程
除，在凿除深度验收合格后，再将检验墩全部凿除。
3）碳化层凿除检验采用酚酞试剂（1%的酚酞+99%的乙醇溶液，其中乙醇溶液用80%的酒精+20%的蒸馏水配制，配制好的试剂无色透明）检测，用毛刷蘸试剂涂于被检测混凝土表面，若试剂变为红紫色即为合格，不变色即为不合格，需重新对检测表面补凿至合格。
4）碳化层的凿除与键槽切割不得上、下同时作业，新增键槽应先于碳化层凿除，错开施工形成流水作业。
5.2.4 锚杆施工
5.2.4.1新老混凝土结合面应根据结构体型布设普通砂浆锚杆和锁口锚杆。坝体周边距横缝30 cm～50cm布置锁口锚杆，孔距1m；其余部分设置砂浆锚杆，采用梅花型布孔，间排距2m×2m为宜。锚杆施工工艺流程见图5.2.4-1。
于
图5.2.4-1 砂浆锚杆施工工艺流程图
径小于2.5mm的中细砂，其质地坚硬、表面清洁，砂浆配合比为水泥：砂=1：1～1：2，水灰比0.38～0.45。
3）浆材应拌制均匀，随拌随用，初凝前必须使用完毕，超过初凝时间的砂浆必须废弃。
4）锚杆孔注浆前，应将孔的灰渣和水吹洗干净，孔底残渣厚度应小于3cm，保持孔壁表面润湿。
5）注浆施工环境温度可在5～40℃，在环境温度低于5℃施工时应采取保温措施，不允许在低于-2℃环境中施工。
6）锚杆注浆应采用灌浆泵进行。对于水平面上的垂直孔可采用人工插管注浆。
7）锚杆施工宜采用“先注浆后安装锚杆”的程序施工。若采用“先安锚杆后注浆”的程序，钻头直径应比锚杆直径大25mm 以上。
8）对钻孔倾角大于15°的锚杆孔注浆时，应将注浆管插入到距孔底15～30cm 的位置，自孔底开始注浆。当孔深小于3m 时，可保持注浆管位置直至注浆结束；当孔深大于3m 时可边注浆边提注浆管，但注浆管管口应位于孔浆面以下10 cm ～20cm 。对钻孔倾角小于15°的锚杆孔注浆时，应在孔口采用与孔注浆同类，但流动性小的材料封堵注浆管下方1/2围注浆管与孔壁之间的间隙。
9）注浆结束后，应立即安装锚杆。安装锚杆时，插入速度适当，不应自由下落，防止锚杆插入过程中带入气囊。对于钻孔倾角小于15°的锚杆，注浆管外拔和锚杆插入过程中应采取措施防止浆液外流。
10）锚杆应按设计要求安装就位，锚固长度不应小于设计锚固长度，锚杆就位后应进行固定。在浆材终凝前不得敲击、碰撞或拉拔和悬挂重物，锚杆施工完毕7d ，距锚杆作业区20m 围不可进行爆破作业。锚杆施工完7d ，若需焊接施工，应采取专门措施保护锚杆基础不受焊接高温影响。
5.2.5接缝灌浆系统埋设
5.2.5.1在新老混凝土结合面设置接缝灌浆系统，是保证新老混凝土良好结合的重要措施之一。新老混凝土结合面的灌浆设备埋设在后浇混凝土，在处理好的老混凝土面上钻孔布设出浆盒，采用止浆片进行分区，
止浆片在老混凝土切槽止浆片出浆盒埋设止浆片埋设