主講人：陳 堅(jiān)

一 泵站建筑物老化病害綜述

泵站樞紐由許多建筑物組成，常見的泵站建筑物分為進(jìn)水建筑物、泵房和出水建筑物等。其中泵房用來安裝水泵主機(jī)組、輔助設(shè)備、電氣設(shè)備及其他設(shè)備，是泵站中最重要的建筑物；進(jìn)水建筑物一般有前池、進(jìn)水池、進(jìn)水流道或吸水管等；出水建筑物有出水流道或出水管路、壓力水箱及穿堤建筑物、出水池和出水渠等。

建筑物的老化病害是指建筑物或設(shè)備在正常運(yùn)行情況下，由于物質(zhì)磨損和自然侵蝕致使功能逐步喪失的過程。 “病害”廣義上的理解不僅包括 “老化” （與時(shí)間的流逝有關(guān)）所反映的特征，而且也包括其他所有不利于正常工作的異常現(xiàn)象。建筑物或設(shè)備在運(yùn)行過程中表現(xiàn)出來的這些缺陷 （包括內(nèi)傷和外傷，通常與其設(shè)計(jì)狀況比）應(yīng)得到及時(shí)處理，否則會影響使用壽命。

泵站建筑物老化病害主要表現(xiàn)在：建筑物整體穩(wěn)定性不足，地基不均勻沉降，混凝土構(gòu)件斷裂、失穩(wěn)和變形以及建筑物裂縫和滲漏等。

二 地基的防滲與加固處理

1.地基滲透破壞的類型

同其他建筑物一樣，滲透破壞對泵站的安全影響很大，特別是建于粉砂土地基上的泵站，由于防滲設(shè)計(jì)不當(dāng)、施工質(zhì)量不好或規(guī)劃數(shù)據(jù)改變，致使發(fā)生滲透破壞的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。從滲透破壞發(fā)生的機(jī)理看，分為流土、管涌、接觸沖刷、接觸流土等四種破壞，但對黏性土只有流土、接觸沖刷或接觸流土三種破壞形式，不可能產(chǎn)生管涌破壞。

2.防滲處理的設(shè)計(jì)與施工

（1）抗?jié)B設(shè)計(jì)的基本原理

滲透破壞的除險(xiǎn)加固應(yīng)從兩方面著手：一方面提高泵站堤身和堤基抵抗?jié)B透破壞的能力，如提高填土密度、消除堤身堤基隱患、放緩邊坡等措施；另一方面降低滲流的破壞能力，即降低滲流出口比降和堤身的浸潤線，這應(yīng)遵循“前堵后排、反濾料保護(hù)滲流出口”的滲流控制原則，并根據(jù)工程地質(zhì)條件、出險(xiǎn)情況和泵站所處堤段的重要程度選擇合理的滲流控制措施?！扒岸隆本褪窃诒谜境鏊畟?cè)采取防（截）滲措施，如設(shè)防滲鋪蓋、布置防滲斜墻等；“后排”即在泵站進(jìn)水側(cè)采取導(dǎo)滲和排水減壓措施，如在進(jìn)水池底板適當(dāng)位置設(shè)反濾層、在堤后式泵房后墻設(shè)排水減壓溝、減壓井等。泵站滲透破壞的加固應(yīng)根據(jù)現(xiàn)有泵房的基礎(chǔ)，結(jié)合進(jìn)出水池的修補(bǔ)或重建，重新復(fù)核并布置地下輪廓線。應(yīng)考慮防滲與導(dǎo)滲相結(jié)合在泵房的出水側(cè)布置防滲設(shè)施，在進(jìn)水側(cè)布置排水設(shè)施。防滲排水布置應(yīng)按《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB/T 50265—97）中的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

（2）泵房防滲長度的校核及地下輪廓線設(shè)計(jì)

泵房地下輪廓線是指進(jìn)水池、泵房、出水池等不透水結(jié)構(gòu)的垂直橫斷面與地基接觸線。在泵房進(jìn)、出水池水位差ΔH的作用下，泵房地基內(nèi)將產(chǎn)生滲流，并從進(jìn)水池反濾層中的排水孔逸出，泵房地下輪廓線即為滲流的第一根流線，其長度稱為泵房的防滲長度。泵房的防滲長度計(jì)算可用改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算，計(jì)算出的防滲長度必須小于地下輪廓線長度。

所謂地下輪廓布置，是根據(jù)設(shè)計(jì)要求和地基特性，并參照已建工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定泵站基礎(chǔ)防滲的輪廓形狀和尺寸。對于更新改造泵站，由于泵房基礎(chǔ)不能改變，這里的地下輪廓布置只能根據(jù)現(xiàn)有泵站的實(shí)際情況，結(jié)合進(jìn)、出水池的修復(fù)與重建進(jìn)行，布置的總原則是防滲與導(dǎo)滲的結(jié)合，即在泵房的出水側(cè)布置防滲設(shè)備，用來延長滲徑、減小底板滲透壓力，降低泵房基礎(chǔ)內(nèi)平均滲透坡降；在泵房的進(jìn)水側(cè)布置排水和反濾層，使進(jìn)入地基的滲流盡快地排出，以減小滲透壓力和防止發(fā)生滲透變形。

不同土壤特性的地基，地下輪廓的布置方法不同：

①黏性土地基。防滲布置主要考慮降低滲透壓力，增加泵房的抗滑穩(wěn)定性?？蓪⑴潘O(shè)施延伸到泵房的底板下，同時(shí)為防止打樁造成黏土的天然結(jié)構(gòu)遭受破壞，黏土地基一般只設(shè)水平鋪蓋而不用板樁。

②砂性土地基。易產(chǎn)生管涌，防滲布置主要是考慮防止產(chǎn)生滲透變形。當(dāng)砂層較厚時(shí)，可采用鋪蓋與板樁結(jié)合的布置形式，排水設(shè)施布置在泵站的進(jìn)水池內(nèi)，必要時(shí)還可在鋪蓋始端增設(shè)短板樁以延長滲徑。如砂層較薄 (4～5m以內(nèi))，下面有相對不透水層時(shí)，可用板樁將砂層切斷。對于粉砂地基，為了防止地基液化，通常采用封閉式布置，即用板樁將泵房四周圍護(hù)起來，板樁長度應(yīng)超過粉砂地基的液化深度。

③特殊地基。在弱透水的地基下有透水層特別是當(dāng)該層含有承壓水時(shí)，應(yīng)設(shè)置穿過弱透水層的垂直排水以便將承壓水引出，防止進(jìn)水側(cè)土層被承壓水頂起而發(fā)生流土。當(dāng)?shù)鼗鶠椴煌再|(zhì)的沖積層而水平向的滲透性大于垂直向的滲透性時(shí)，應(yīng)布置垂直排水以降低層間滲透壓力。

3.地基的加固處理

（1）泵房的不均勻沉陷及處理

當(dāng)泵站基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉陷時(shí)，首先應(yīng)探明地基的地質(zhì)情況。對基礎(chǔ)承載力不足出現(xiàn)不均勻沉陷的泵房，在基礎(chǔ)處理前應(yīng)結(jié)合沉陷觀測資料，判斷沉陷是否穩(wěn)定。對沉陷未穩(wěn)定的基礎(chǔ)處理應(yīng)根據(jù)已探明的地質(zhì)情況，采取相應(yīng)的地基處理方法；沉陷已接近穩(wěn)定的基礎(chǔ)處理，一般是處理底板與邊墻的裂縫或加厚底板等。

對于濕陷性黃土地基、膨脹土地基等特殊地基，應(yīng)按有關(guān)規(guī)范要求，慎重選擇處理方法。應(yīng)明確振沖法、高壓噴射灌漿法、強(qiáng)夯法、鉆孔灌注樁法、沉井法、射水地下成墻法等各地基處理方法的特點(diǎn)和適用范圍，因地制宜地選用地基處理方法。

（2）泵房的傾斜與糾偏

由于泵房長時(shí)間浸泡在澇水或漬水中，地基產(chǎn)生濕陷；或由于泵房地基流土管涌遭受滲透變形等原因，都可能導(dǎo)致泵房傾斜或失穩(wěn)。泵房傾斜有以下三種基本形態(tài)：

①單側(cè)傾斜 (縱向或橫向一側(cè)存在傾斜)。②雙側(cè)傾斜 (縱向和橫向兩側(cè)都存在傾斜)。③扭曲 （除了雙側(cè)傾斜外，還因地基不均勻沉陷，局部產(chǎn)生縱向位移）。

泵房傾斜引起的直接后果是機(jī)組軸線不垂直，影響主機(jī)組的正常運(yùn)行或閘門槽變形，閘門卡死，啟閉困難。因此泵房更新改造時(shí)需要進(jìn)行糾偏處理。泵房糾偏是一項(xiàng)技術(shù)難度較高、風(fēng)險(xiǎn)較大的非常規(guī)處理技術(shù)，糾偏能否成功首先在于根據(jù)傾斜泵房的具體情況、土質(zhì)條件和形成原因等選擇合適的糾偏方法。目前在房屋建筑中已經(jīng)使用過的糾偏處理方法大致可歸納為：①基土促沉法；②基土加固法；③結(jié)構(gòu)物頂升法；④結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)減壓和剛度加強(qiáng)法；⑤綜合法，即根據(jù)需要同時(shí)或先后采用幾種糾偏方法。

三 建筑物裂縫處理

1.建筑物裂縫的修補(bǔ)

建筑物裂縫在大中型泵站中普遍存在，且多出現(xiàn)在泵站流道、電機(jī)大梁、擋水墻等關(guān)鍵部位?；炷灵_裂從一定程度上破壞了結(jié)構(gòu)的整體性，導(dǎo)致鋼筋銹蝕，降低了承載力，影響結(jié)構(gòu)使用壽命。對于泵站更新改造，水工部分不可能作大的變動，也不太可能拆除重建，為了恢復(fù)其功能和完整性，延長使用壽命，就必須對混凝土裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。具體方法包括：

①表面修補(bǔ)法。適用于承載力對裂縫無影響或穩(wěn)定的表面裂縫處理。表面一般可涂抹水泥砂漿、丙乳砂漿、環(huán)氧砂漿等。

②充填法。適用于獨(dú)立的、寬度較大的裂縫處理。一般施工步驟為：鑿嵌縫—施工前檢查—清理接縫—設(shè)置密封襯墊材料—粘貼遮擋布—涂刷基層涂料—嵌入充填材料—遮擋條的摘除—養(yǎng)護(hù)—罩面保護(hù)。

③灌漿法。適合于對結(jié)構(gòu)整體性有影響及有防水、防滲要求的深層裂縫及內(nèi)部缺陷的修補(bǔ)。灌漿法一般分化學(xué)灌漿和水泥灌漿兩類。其施工步驟為：鉆孔埋管—嵌縫止?jié){—壓水 (或壓氣)檢查—灌漿。

④錨固法。當(dāng)開裂部位的配筋量不足、混凝土構(gòu)件抗彎強(qiáng)度不夠時(shí)，可用此法。施工步驟為：跨裂縫打斜孔—孔內(nèi)注入高強(qiáng)漿液—孔內(nèi)伸入錨固筋—對裂縫進(jìn)行灌漿處理。

⑤粘鋼法。是用建筑膠黏劑將鋼板或鋼帶粘貼在構(gòu)件表面的一種加固方法。粘鋼法與錨固法都適用于混凝土承受荷載能力不足的結(jié)構(gòu)修補(bǔ)，但粘鋼法主要用于梁柱裂縫的修補(bǔ)，而錨固法主要用于底板裂縫的修補(bǔ)。

⑥粘貼纖維布法。這種方法既能起到防滲補(bǔ)強(qiáng)的作用，又能解決粘鋼 （輸水洞）施工難的問題，作用與粘鋼的原理相同，其好處是不會減小過水?dāng)嗝?，而且糙率低，并且已有成功的?jīng)驗(yàn)。

⑦加大截面法。就是在原混凝土構(gòu)件的外面包裹一定厚度的混凝土或鋼筋混凝土，以提高其強(qiáng)度和剛度的修補(bǔ)方法。一般只有在用粘鋼法和錨固法不具備施工條件時(shí)才考慮用加大截面法。

同時(shí)，裂縫修補(bǔ)時(shí)間的選取也要合適：對穩(wěn)定不再發(fā)展的靜止裂縫，可依裂縫粗細(xì)選擇修補(bǔ)材料和方法及時(shí)修補(bǔ)；對時(shí)張時(shí)閉的活動裂縫應(yīng)先消除其成因并觀察一段時(shí)間，確認(rèn)其進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)后，再使用具有彈性和柔韌性的材料進(jìn)行修補(bǔ)；對尚在發(fā)展的裂縫應(yīng)待其停止發(fā)展后再進(jìn)行修補(bǔ)或加固。

2.底板裂縫的處理

底板若出現(xiàn)裂縫，要檢查裂縫的位置、長度、寬度、裂縫出現(xiàn)的時(shí)間和穩(wěn)定的情況，裂縫有無滲水，滲出水是清水還是渾水等，據(jù)以分析裂縫的原因和危害性，進(jìn)而研究修補(bǔ)方法。

若裂縫在施工期間產(chǎn)生，底板還處于干燥狀態(tài)，面上污垢雜質(zhì)較少，這時(shí)處理比較容易；若裂縫在使用期間發(fā)現(xiàn)，則需修筑圍堰，把基坑水排干后再進(jìn)行施工。

底板裂縫修補(bǔ)的方法通常有如下幾種：

①纖維布粘貼法。如裂縫較小、縫寬在0.5～3 mm之內(nèi)、長度尚未貫穿底板全寬且無滲漏水，可采用粘貼法修補(bǔ)。

②灌漿嵌縫法。若裂縫較大、縫深已貫穿底板，縫長呈通縫且縫寬在5 mm以上有滲水現(xiàn)象，應(yīng)先灌漿后用瀝青水泥砂漿和水泥砂漿堵塞縫口。

③面層加厚法。由于鋼筋下沉或面層布筋不足引起的底板面層裂縫，往往條數(shù)較多，走向不定，危害較大，對這種裂縫，常用面層加厚法進(jìn)行處理。

④氰凝堵漏劑灌漿。由于氰凝遇水即反應(yīng)凝固，生成不溶于水的凝固物，故適用于建筑物裂縫的堵漏，或用于表面涂抹止漏，同時(shí)也適用于地基土壤加固、水管快速修堵、樁尖加固等。

四 建筑物滲漏處理

1.混凝土滲漏處理

混凝土滲漏的原因是多方面的，普通混凝土因本身存在氣孔和氣隙，在水壓力作用下具有一定的滲透性，如在設(shè)計(jì)和施工中存在缺陷，或在運(yùn)行中遭受意外破壞作用，都會導(dǎo)致建筑物混凝土發(fā)生滲漏。滲漏處理的基本原則是 “上截下排”,“以截為主，以排為輔”，在制定處理措施時(shí)，應(yīng)根據(jù)滲漏的部位、危害性，以及修補(bǔ)條件等實(shí)際情況而定。

對于墻身的滲漏處理，主要措施是在上游面封堵。在迎水面堵截可直接阻止?jié)B漏，可以防止墻身混凝土侵蝕，降低滲透壓力，有利于墻身穩(wěn)定。對迎面封堵有困難，而且滲漏水在建筑物體內(nèi)不影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的，如涵洞、壓力水箱等，也可以在背水面截堵，以減少或消除漏水，改善工程運(yùn)行條件。

對于底部基礎(chǔ)滲漏的處理，以截為主，以排為輔。排水雖可降低基礎(chǔ)揚(yáng)壓力，但會增加滲漏量，甚至引起滲透變形，故需慎重考慮。

混凝土滲漏的處理措施，主要有以下幾種：

①快凝水泥封堵。沿漏水裂縫在混凝土表面鑿成“V”形槽，并在裂縫滲漏集中部位埋設(shè)引水管。然后用舊棉絮沿裂縫填塞，使漏水集中從引水管排出，再用快凝水泥砂漿或防水快凝水泥砂漿迅速回填封閉槽口，最后用木塞將引水管封堵。

②環(huán)氧膠粘貼橡皮處理。先沿裂縫鑿出寬4c m、深2 cm的槽口，沖冼干凈并烘干后在槽內(nèi)涂一層環(huán)氧基液，隨即用環(huán)氧水泥砂漿抹平，待表面凝固后，灑水養(yǎng)護(hù)3天。

③水泥灌漿處理。此法適用于直徑較大的涵洞洞身的一般性裂縫止水。在水泥灌漿前，先沿洞壁裂縫處鉆孔，孔深以不打穿洞壁為限，按梅花形布置，用水泥漿灌滿，再用木塞封堵孔口，待漿液已終凝，尚要沿裂縫重新鑿槽，用高標(biāo)號水泥或環(huán)氧砂漿封堵即可。

④化學(xué)灌漿處理。先鑿槽嵌堵裂縫,再沿裂縫粘貼灌漿管嘴進(jìn)行灌漿。灌漿1～2天后，將管嘴拔下，并用環(huán)氧水泥漿填平壓實(shí)，最后沿整個(gè)封閉帶均勻涂刷一層環(huán)氧基液即可。

2.止水縫、伸縮縫滲漏處理

在伸縮縫內(nèi)補(bǔ)灌瀝青，縫口用橡皮壓帶護(hù)蓋。對重要的水平止水部位，處理時(shí)可先淘出原縫中的老化瀝青或淤泥，補(bǔ)灌瀝青后，再在混凝土面層鑿槽，補(bǔ)埋水平止水。

3.基礎(chǔ)滲漏處理

上游增加鋪蓋長度或進(jìn)行帷幕灌漿，下游加做反濾器排水層，以增加滲徑長度，減少滲透壓力，降低基礎(chǔ)滲透坡降。

4.涵洞漏水處理

直徑較大的涵洞，人可以進(jìn)入者，可采用水泥砂漿涂抹法修補(bǔ)，也可采用環(huán)氧水泥砂漿涂抹法修補(bǔ)。方形涵洞如果頂板斷裂，可在洞內(nèi)用鋼柱臨時(shí)支撐。

若洞徑小而人不能入內(nèi)修補(bǔ)時(shí)，只能將堤身挖開，清除破碎涵管，換上新管，做好接頭，然后復(fù)堤。

5.閘門漏水處理

有止水橡皮的閘門，可用墊高、降低或移動閘門止水橡皮的辦法來湊合岸墻止水面，以達(dá)到接觸嚴(yán)密不漏水的要求。修理時(shí)，先將閘門關(guān)上，并在上游側(cè)用撐桿撐住閘門，使其與岸墻止水面緊密接觸，再用手電作透光檢查。凡有光線透過的漏水處，均用塞尺測出縫隙寬度，并記錄在閘門上。然后松動止水橡皮的聯(lián)結(jié)螺絲，墊高、降低或移動橡皮，使之與岸墻止水面緊密接觸。

五 對建筑物結(jié)構(gòu)損傷的加固處理

建筑物結(jié)構(gòu)損傷首先應(yīng)通過調(diào)查診斷，確診后尚未構(gòu)成危害的應(yīng)采取對策予以防護(hù)，已構(gòu)成危害但可以恢復(fù)的應(yīng)及時(shí)進(jìn)行加固。

針對泵站建筑物最常見的幾種主要損壞形式及存在問題，更新改造中可采取的方法和措施有：

①應(yīng)根據(jù)泵站更新改造設(shè)備的布置要求，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)重新核定泵房的尺寸。對空間不足或?qū)υO(shè)備布置有困難的，應(yīng)優(yōu)先考慮增設(shè)副廠房，并滿足消防、散熱、通風(fēng)和采光等要求。

②對墻體的加固。泵房墻體破壞較多的是開裂和歪閃，加固前應(yīng)分清哪些是承重墻，哪些是非承重墻。加固的方法有磚補(bǔ)縫、鋼筋拉固、增加附壁柱和扶壁垛等。

③對樓蓋或屋蓋的加固。如預(yù)制板被拉開、破損等，在清理干凈后可用水泥砂漿重新填實(shí)、配筋加厚的辦法。對損壞嚴(yán)重的樓蓋、屋蓋，可根據(jù)損壞情況處理，必要時(shí)應(yīng)拆除重建。

④泵房抗震加固。這類加固需在調(diào)查檢測、計(jì)算分析的基礎(chǔ)上，對產(chǎn)生多種受力、變形裂縫的混凝土構(gòu)件提出有針對性的加固施工方案及合理的施工流程，包括可能采用的錨桿靜壓樁托換地基加固、鉆孔取土迫降糾傾、砌體配筋水泥砂漿面層加固、砌塊混凝土灌芯加固，以及外貼式構(gòu)造柱的施工方法及主要技術(shù)措施。