1工程概況及特點

　　1.1工程概況

　　寧車沽防潮閘位于天津市塘沽區寧車沽村西潮白河與永定新河交匯處，是潮白、北運河水系的主要控制工程之一，集防洪、擋潮、排澇和蓄淡于一體，對確保海河流域北系的防洪安全具有重要作用。工程建于1971年。

　　寧車沽防潮閘設計流量為3060m3/s，為II等工程，主體建筑物的級別為2級。地震設防烈度為8度。

　　由于防潮閘長期在海水及鹽霧環境下運行和受唐山地震破壞影響，該閘存在諸多安全隱患，2000年12月對寧車沽防潮閘進行了安全鑒定，評定該水閘安全類別為三類，需進行除險加固，對部分結構進行拆除重建。

　　除險加固后，全閘共22孔，其中中部20孔過流，兩邊孔用混凝土墻封堵。每孔凈寬8m，中墩厚1.1m，閘室總寬199.1m，順水流方向總長123m。工作閘門為升臥式平板鋼閘門，位于閘室中部，上下游分別設有檢修閘門。閘上設有工作橋、檢修橋和交通橋。

　　1.2工程特點

　　近年來，我國對許多病險水閘進行了安全鑒定和除險加固，總結積累了大量的設計和施工經驗。但是，由于受到資金和工期等條件的限制，在滿足水閘運用功能和結構安全的前提下，僅對水閘的部分結構進行拆除重建，寧車沽防潮閘就是一個典型的實例。

　　寧車沽防潮閘保留了閘底板和部分閘墩，由于閘室整體穩定的需要，閘室底板向上游加長。同時，將原閘墩部分拆除并向上游接長，原閘墩上部也有部分拆除。因此，整個閘室有以下新老混凝土的結合、連接部位：加長段新閘底板與原閘底板、原閘底板頂面與其上層新澆混凝土面、新老閘墩的立面、新老閘墩的水平面、新閘墩與老底板等。

　　①新老底板連接

　　②老底板頂面新澆砼

　　③新閘墩與老底板連接

　　④新老閘墩立面連接

　　⑤新老閘墩平面連接

　　2設計方案

　　新老混凝土的連接一是解決新老混凝土結構本身的結合，使新老混凝土結合面的強度盡可能地達到新混凝土本身的結構強度，限制或減少混凝土裂縫的發生。二是通過插入新老混凝土中的鋼筋來加強新老混凝土的結合，當結構承受的拉力超過混凝土本身的抗拉強度時由鋼筋來承擔。一般來說，鋼筋強度的設計能夠容易滿足，而新老混凝土結合面的處理不易。

　　根據新老混凝土結合面所處的不同部位，寧車沽防潮閘采取以下相應的處理措施。

　　加長段新閘底板與原閘底板的連接：利用原閘底板已有的與原鋪蓋之間的連接鋼筋，并在原閘底板內沿水平方向鉆孔布置兩排插筋，插筋間距為200mm。為保證新老閘底板在接縫處的垂直變位一致，原混凝土閘底板留有長厚均為0.3m的平臺，新閘底板位于平臺之上。為擴大新老混凝土結合面的面積，將原閘底板結合面的上部鑿成45°斜面。

　　原閘底板頂面與其上層新澆混凝土面的連接：由于地基沉降，原閘底板高程平均降低了0.43m左右。為恢復閘底板高程，需在原閘底板上新澆筑混凝土。為保證新老混凝土的結合，采取以下措施：將原混凝土閘底板沿厚度方向鑿除10cm，在原混凝土底板上鉆孔埋植插筋，插筋間排距為1m，梅花形布置，插筋埋入原混凝土底板中的長度為0.5m，上部露出0.35m。澆筑新混凝土之前在老混凝土底板頂面鋪設一層水泥砂漿。

　　新老閘墩的立面連接：新老閘墩的立面接縫正處于下游檢修閘門槽位置，是閘墩結構強度比較薄弱的部位，容易產生豎向裂縫。設計在原閘墩立面上布置三排插筋，其中，閘墩兩側的插筋為貫穿檢修門槽的結構鋼筋，中間一排插筋為加強新老混凝土連接的鋼筋，其長度比兩側鋼筋短些。在澆筑閘墩混凝土時，應隨著混凝土倉面的上升，在老閘墩結合面上涂刷（或噴射）一層水泥凈漿或無機界面膠，以保證新老混凝土結合面的粘接強度。

　　新老閘墩的水平面連接：兩個邊孔閘墩需部分拆除后澆筑混凝土進行加高，原閘墩拆除高度以滿足豎向新老鋼筋焊接長度要求，并應使鋼筋的焊接位置間隔錯開。

　　新閘墩與老底板連接：根據閘室結構布置的需要，將原閘墩上游部分進行了拆除，而原閘墩下的底板予以保留，拆除的閘墩部分將與上游加長的閘墩段一起澆筑，形成整體。在老閘底板上根據閘墩結構強度計算布置所需的閘墩鋼筋，以鉆孔的方式進行植筋，鋼筋的錨固長度必須滿足規范要求。在澆筑混凝土之前，需對原閘底板進行鑿毛、沖洗，并應在原閘底板上鋪設水泥砂漿。

　　3錨固和粘接材料的選用及現場試驗

　　3.1插筋錨固材料的選用及拉拔試驗

　　在新老混凝土連接中大量使用了插筋，為保證插筋的錨固強度，除滿足錨固長度外，在插筋孔中需填充錨固材料，以增加插筋與混凝土之間的粘接強度。用于灌注插筋的錨固材料選用了兩種，即TK錨固劑和膨脹砂漿，分別用于水平插筋和垂直插筋。膨脹砂漿中摻入UEA型膨脹劑和早強劑，膨脹劑的摻入量為水泥重量的10%，膨脹砂漿的強度不低于C20混凝土強度等級。

　　采用TK錨固劑的水平插筋經現場拉拔試驗檢測，φ20（II級）鋼筋拉拔力達106.9kN時仍完好，而II級φ20鋼筋設計抗拉力為9

鑒于復合土工膜部分現場觀測成果合成材料在工程應用中具有一定的抗老化能力，故有些國家的某些文件中對其使用年限作了較為寬限的規定，如前蘇聯BCH07-74《土石壩應用聚乙烯防滲結構須知》中規定，聚乙烯土工膜可用于使用年限不超過50年的建筑物。奧地利林茨公司發表的“聚丙烯復合土工膜土工合成材料的長期性狀”一文中的結論寫道：“對聚丙烯的15年以上的現場應用經驗表明，它們的化學和生物穩定性高；織物的最大損壞是在施工中；鋪設以后沒有大變化；……可預期超過100年的穩定性。

7.4kN，滿足設計要求。采用膨脹砂漿的垂直插筋經現場拉拔試驗檢測，拉拔力也能滿足設計要求。TK錨固劑為獨立的筒式包裝，便于注入水平鉆孔中，施工迅速。膨脹砂漿相對便宜，用于豎向插筋。

　　3.2水平接縫水泥砂漿的選用

　　對于新老閘墩、新老底板、閘墩與底板等水平結合面混凝土澆筑前，老混凝土水平縫面上應鋪設一層水泥砂漿，砂漿的強度等級不低于C20混凝土強度等級，厚度為20mm左右。

　　3.3垂直接縫粘接材料的選用

　　對于新老閘墩豎向結合面，為增加新老混凝土豎向縫間的粘接強度，在澆筑新混凝土之前需在老混凝土面上涂抹粘接材料。設計采用水泥凈漿或無機界面膠，并通過現場大“8”字模試驗確定。

　　水泥凈漿的水灰比應較混凝土減少0.03～0.05。無機界面膠的抗壓強度應大于80MPa，抗拉強度應大于5MPa。

　　經現場對水泥凈漿和4種類型的無機界面膠的大“8”字模試驗，在正拉或剪切力作用下，破壞面均未發生在新老混凝土界面膠結處，而是發生在老混凝土內部。由此可知，新老混凝土的結合控制于老混凝土的強度。因此，新老混凝土的立面結合設計采用水泥凈漿。

　　4施工工藝與質量控制

　　4.1插筋的施工工藝及質量控制

　　放線：在水平方向或垂直方向的插筋位置應按設計圖紙嚴格放線，做出鉆孔標記。

　　鉆孔及洗孔：用電錘鉆鉆孔，以確保孔壁有足夠的粗糙度。孔徑比插筋直徑大4～8mm（根據鋼筋直徑確定），孔深比設計的插筋錨固長度略深。鉆孔位置與設計孔位偏差不得大于15mm。灌注錨固材料前，應對鉆孔用清水沖洗干凈。

　　注漿及植筋：應從鉆孔底部開始灌注錨固材料，以確保鉆孔完全填充。在植入鋼筋時應有一些漿液溢出，24h內不準觸動插筋。同一倉面內的插筋應在混凝土開盤澆筑的前7d之前完成。

　　4.2新老混凝土結合面的施工工藝及質量控制

　　混凝土鑿毛：老混凝土按設計尺寸拆除后，應鑿除老混凝土的棱角和尖角，使新老結合面平順過渡，陽角半徑不小于100mm。對老混凝土質地疏松、敲擊有啞聲的部位，裂縫、孔洞等局部缺陷部位，應鑿除至露出新鮮完整的混凝土為止。

　　縫面清洗：為確保施工質量，須清除老混凝土表面的疏松層、油污、灰塵等雜物，用鋼絲刷刷毛后，用高壓水沖洗。劃出每次粘接材料涂刷（或噴射）的范圍，并在待用前保持潮濕24h，在涂刷（或噴射）前混凝土表面潮濕但不積水，保持面干飽和狀態。

　　砂漿鋪設：水平接縫的水泥砂漿鋪設應隨著混凝土的澆筑隨鋪隨澆，不得一次性大面積鋪完。水泥砂漿厚度為20mm左右，人工攤平，不得過薄或過厚。

　　凈漿噴涂：水泥凈漿的配合比應根據試驗結果嚴格控制，并每天至少一次對其檢查。水泥凈漿可采用涂刷或高壓噴射的方法進行施工。涂抹或噴射水泥凈漿厚度控制在3mm以上。為保證施工質量，水泥凈漿涂抹施工須由專業人員操作，施工單位應設專人負責施工質量管理和控制。

　　混凝土澆筑：在水泥凈漿初凝后，即可澆筑新混凝土。水泥凈漿和新澆混凝土一起養護。

　　施工記錄：施工期間必須有詳細的施工記錄，內容包括施工地點的氣溫，基面處理情況，表面溫度，原材料品種、質量、數量，材料配合比，噴涂日期、部位、面積，質量事故，養護溫度、時間，取樣檢驗結果及其它有關事宜。

　　5結束語

　　目前，新老混凝土的連接技術廣泛應用于水利工程和其它土木工程建筑中，隨著新技術、新材料、新設備、新工藝的發展，將為設計提供更多的選擇方案，也必將為施工帶來方便，加快施工進度，提高工程質量。1工程概況及特點

　　1.1工程概況

　　寧車沽防潮閘位于天津市塘沽區寧車沽村西潮白河與永定新河交匯處，是潮白、北運河水系的主要控制工程之一，集防洪、擋潮、排澇和蓄淡于一體，對確保海河流域北系的防洪安全具有重要作用。工程建于1971年。

　　寧車沽防潮閘設計流量為3060m3/s，為II等工程，主體建筑物的級別為2級。地震設防烈度為8度。

　　由于防潮閘長期在海水及鹽霧環境下運行和受唐山地震破壞影響，該閘存在諸多安全隱患，2000年12月對寧車沽防潮閘進行了安全鑒定，評定該水閘安全類別為三類，需進行除險加固，對部分結構進行拆除重建。

　　除險加固后，全閘共22孔，其中中部20孔過流，兩邊孔用混凝土墻封堵。每孔凈寬8m，中墩厚1.1m，閘室總寬199.1m，順水流方向總長123m。工作閘門為升臥式平板鋼閘門，位于閘室中部，上下游分別設有檢修閘門。閘上設有工作橋、檢修橋和交通橋。

　　1.2工程特點

　　近年來，我國對許多病險水閘進行了安全鑒定和除險加固，總結積累了大量的設計和施工經驗。但是，由于受到資金和工期等條件的限制，在滿足水閘運用功能和結構安全的前提下，僅對水閘的部分結構進行拆除重建，寧車沽防潮閘就是一個典型的實例。

　　寧車沽防潮閘保留了閘底板和部分閘墩，由于閘室整體穩定的需要，閘室底板向上游加長。同時，將原閘墩部分拆除并向上游接長，原閘墩上部也有部分拆除。因此，整個閘室有以下新老混凝土的結合、連接部位：加長段新閘底板與原閘底板、原閘底板頂面與其上層新澆混凝土面、新老閘墩的立面、新老閘墩的水平面、新閘墩與老底板等。

　　①新老底板連接

　　②老底板頂面新澆砼

　　③新閘墩與老底板連接

　　④新老閘墩立面連接

　　⑤新老閘墩平面連接

　　2設計方案

　　新老混凝土的連接一是解決新老混凝土結構本身的結合，使新老混凝土結合面的強度盡可能地達到新混凝土本身的結構強度，限制或減少混凝土裂縫的發生。二是通過插入新老混凝土中的鋼筋來加強新老混凝土的結合，當結構承受的拉力超過混凝土本身的抗拉強度時由鋼筋來承擔。一般來說，鋼筋強度的設計能夠容易滿足，而新老混凝土結合面的處理不易。

　　根據新老混凝土結合面所處的不同部位，寧車沽防潮閘采取以下相應的處理措施。

　　加長段新閘底板與原閘底板的連接：利用原閘底板已有的與原鋪蓋之間的連接鋼筋，并在原閘底板內沿水平方向鉆孔布置兩排插筋，插筋間距為200mm。為保證新老閘底板在接縫處的垂直變位一致，原混凝土閘底板留有長厚均為0.3m的平臺，新閘底板位于平臺之上。為擴大新老混凝土結合面的面積，將原閘底板結合面的上部鑿成45°斜面。

　　原閘底板頂面與其上層新澆混凝土面的連接：由于地基沉降，原閘底板高程平均降低了0.43m左右。為恢復閘底板高程，需在原閘底板上新澆筑混凝土。為保證新老混凝土的結合，采取以下措施：將原混凝土閘底板沿厚度方向鑿除10cm，在原混凝土底板上鉆孔埋植插筋，插筋間排距為1m，梅花形布置，插筋埋入原混凝土底板中的長度為0.5m，上部露出0.35m。澆筑新混凝土之前在老混凝土底板頂面鋪設一層水泥砂漿。

　　新老閘墩的立面連接：新老閘墩的立面接縫正處于下游檢修閘門槽位置，是閘墩結構強度比較薄弱的部位，容易產生豎向裂縫。設計在原閘墩立面上布置三排插筋，其中，閘墩兩側的插筋為貫穿檢修門槽的結構鋼筋，中間一排插筋為加強新老混凝土連接的鋼筋，其長度比兩側鋼筋短些。在澆筑閘墩混凝土時，應隨著混凝土倉面的上升，在老閘墩結合面上涂刷（或噴射）一層水泥凈漿或無機界面膠，以保證新老混凝土結合面的粘接強度。

　　新老閘墩的水平面連接：兩個邊孔閘墩需部分拆除后澆筑混凝土進行加高，原閘墩拆除高度以滿足豎向新老鋼筋焊接長度要求，并應使鋼筋的焊接位置間隔錯開。

　　新閘墩與老底板連接：根據閘室結構布置的需要，將原閘墩上游部分進行了拆除，而原閘墩下的底板予以保留，拆除的閘墩部分將與上游加長的閘墩段一起澆筑，形成整體。在老閘底板上根據閘墩結構強度計算布置所需的閘墩鋼筋，以鉆孔的方式進行植筋，鋼筋的錨固長度必須滿足規范要求。在澆筑混凝土之前，需對原閘底板進行鑿毛、沖洗，并應在原閘底板上鋪設水泥砂漿。

　　3錨固和粘接材料的選用及現場試驗

　　3.1插筋錨固材料的選用及拉拔試驗

　　在新老混凝土連接中大量使用了插筋，為保證插筋的錨固強度，除滿足錨固長度外，在插筋孔中需填充錨固材料，以增加插筋與混凝土之間的粘接強度。用于灌注插筋的錨固材料選用了兩種，即TK錨固劑和膨脹砂漿，分別用于水平插筋和垂直插筋。膨脹砂漿中摻入UEA型膨脹劑和早強劑，膨脹劑的摻入量為水泥重量的10%，膨脹砂漿的強度不低于C20混凝土強度等級。

　　采用TK錨固劑的水平插筋經現場拉拔試驗檢測，φ20（II級）鋼筋拉拔力達106.9kN時仍完好，而II級φ20鋼筋設計抗拉力為97.4kN，滿足設計要求。采用膨脹砂漿的垂直插筋經現場拉拔試驗檢測，拉拔力也能滿足設計要求。TK錨固劑為獨立的筒式包裝，便于注入水平鉆孔中，施工迅速。膨脹砂漿相對便宜，用于豎向插筋。

　　3.2水平接縫水泥砂漿的選用

　　對于新老閘墩、新老底板、閘墩與底板等水平結合面混凝土澆筑前，老混凝土水平縫面上應鋪設一層水泥砂漿，砂漿的強度等級不低于C20混凝土強度等級，厚度為20mm左右。

　　3.3垂直接縫粘接材料的選用

　　對于新老閘墩豎向結合面，為增加新老混凝土豎向縫間的粘接強度，在澆筑新混凝土之前需在老混凝土面上涂抹粘接材料。設計采用水泥凈漿或無機界面膠，并通過現場大“8”字模試驗確定。

　　水泥凈漿的水灰比應較混凝土減少0.03～0.05。無機界面膠的抗壓強度應大于80MPa，抗拉強度應大于5MPa。

　　經現場對水泥凈漿和4種類型的無機界面膠的大“8”字模試驗，在正拉或剪切力作用下，破壞面均未發生在新老混凝土界面膠結處，而是發生在老混凝土內部。由此可知，新老混凝土的結合控制于老混凝土的強度。因此，新老混凝土的立面結合設計采用水泥凈漿。

　　4施工工藝與質量控制

　　4.1插筋的施工工藝及質量控制

　　放線：在水平方向或垂直方向的插筋位置應按設計圖紙嚴格放線，做出鉆孔標記。

　　鉆孔及洗孔：用電錘鉆鉆孔，以確保孔壁有足夠的粗糙度。孔徑比插筋直徑大4～8mm（根據鋼筋直徑確定），孔深比設計的插筋錨固長度略深。鉆孔位置與設計孔位偏差不得大于15mm。灌注錨固材料前，應對鉆孔用清水沖洗干凈。

　　注漿及植筋：應從鉆孔底部開始灌注錨固材料，以確保鉆孔完全填充。在植入鋼筋時應有一些漿液溢出，24h內不準觸動插筋。同一倉面內的插筋應在混凝土開盤澆筑的前7d之前完成。

　　4.2新老混凝土結合面的施工工藝及質量控制

　　混凝土鑿毛：老混凝土按設計尺寸拆除后，應鑿除老混凝土的棱角和尖角，使新老結合面平順過渡，陽角半徑不小于100mm。對老混凝土質地疏松、敲擊有啞聲的部位，裂縫、孔洞等局部缺陷部位，應鑿除至露出新鮮完整的混凝土為止。

　　縫面清洗：為確保施工質量，須清除老混凝土表面的疏松層、油污、灰塵等雜物，用鋼絲刷刷毛后，用高壓水沖洗。劃出每次粘接材料涂刷（或噴射）的范圍，并在待用前保持潮濕24h，在涂刷（或噴射）前混凝土表面潮濕但不積水，保持面干飽和狀態。

　　砂漿鋪設：水平接縫的水泥砂漿鋪設應隨著混凝土的澆筑隨鋪隨澆，不得一次性大面積鋪完。水泥砂漿厚度為20mm左右，人工攤平，不得過薄或過厚。

　　凈漿噴涂：水泥凈漿的配合比應根據試驗結果嚴格控制，并每天至少一次對其檢查。水泥凈漿可采用涂刷或高壓噴射的方法進行施工。涂抹或噴射水泥凈漿厚度控制在3mm以上。為保證施工質量，水泥凈漿涂抹施工須由專業人員操作，施工單位應設專人負責施工質量管理和控制。

　　混凝土澆筑：在水泥凈漿初凝后，即可澆筑新混凝土。水泥凈漿和新澆混凝土一起養護。

　　施工記錄：施工期間必須有詳細的施工記錄，內容包括施工地點的氣溫，基面處理情況，表面溫度，原材料品種、質量、數量，材料配合比，噴涂日期、部位、面積，質量事故，養護溫度、時間，取樣檢驗結果及其它有關事宜。

　　5結束語

　　目前，新老混凝土的連接技術廣泛應用于水利工程和其它土木工程建筑中，隨著新技術、新材料、新設備、新工藝的發展，將為設計提供更多的選擇方案，也必將為施工帶來方便，加快施工進度，提高工程質量。