新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法

《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》是湖北葛洲壩試驗檢測有限公司、中國水利水電第三工程局、葛洲壩集團第二工程有限公司完成的建築類施工工法，完成人是周厚貴、程雪軍、宋擁軍、李東鋒、潘紀良、王宏民、馬江權、丁新中、譚明軍。該工法適用於在新老混凝土的結合面新增人工鍵槽。

《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》主要的工法特點是：提高施工工效，節約成本，降低施工過程中的安全風險。

2008年1月31日，《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2005-2006年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法
• 工法編號：YJGF277-2006
• 完成單位：湖北葛洲壩試驗檢測有限公司、中國水利水電第三工程局、葛洲壩集團第二工程有限公司
• 主要完成人：周厚貴、程雪軍、宋擁軍、李東鋒、潘紀良、王宏民、馬江權、丁新中、譚明軍
• 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
• 主要榮譽：2005-2006年度國家二級工法

形成原因

在水工工程施工中，經常涉及新老混凝土的結合面的處理問題，為了保證新老混凝土結合良好，需要在結合面上設定許多鍵槽來有限傳遞應力。有些結合面在老混凝土施工時就在模板上預留有傳力鍵槽，一些沒有預留鍵槽的結合面就需要新增鍵槽，以提高結合面的受力狀況。

丹江口大壩加高工程作為南水北調中線水源工程項目，為了改善貼坡混凝土與老混凝土結合面的受力條件，根據設計要求，需要在老壩體下游坡面新老混凝土結合面新增人工鍵槽，鍵槽斷面三角形一般分長短邊，長邊長度為760毫米，短邊長度為500毫米，開口邊為1100米，施工時需要將該三角形斷面的混凝土從老壩體表面剔除。

傳統的施工方法主要有人工鑿除法、鑽排孔以及大功率圓盤鋸切割法三種，其中前兩種方法工效低，無法滿足工期要求，所以施工設計方案採用大功率圓盤鋸切割，由於作業面是陡坡斜面，而且工期緊，需要幾台圓盤鋸同時作業，不但成本高而且斜面作業安全風險大，尤其是垂直面施工。為此，借用了石方工程常用的鑽孔膨脹預裂成縫方法，即採用靜態破碎劑將混凝土脹裂成縫，但該方法需要有自由面以便成縫，單獨採用這個方法是無法形成三角形鍵槽的，經過對比優選和現場模擬試驗，發明了一種新的施工方法即鋸割靜裂法，在丹江口加高工程新老混凝土結合面鍵槽的施工中取得了成功，不但提前完成了施工任務，而且節約了設備投資，經過混凝土無損檢測，採用該方法成型的鍵槽完全滿足了混凝土施工技術要求。同時形成了《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》。

工法特點

《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》的工法特點是：

1、將盤鋸切割和靜態預裂兩種混凝土成縫方法有機結合在一起，利用盤鋸切割形成靜態預裂自由面，然後進行靜態預裂二次成縫。

2、該方法實施時盤鋸切割和靜態預裂可同時立體交叉作業，在不增加設備投入的情況下提高施工工效一倍以上。

3、由於減少了切割設備圓盤鋸的設備投入，該施工工法節約成本50%。

4、由於避免了陡坡斜面垂直縫切割，該工法降低了施工過程中的安全風險。

操作原理

適用範圍

《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》適用於在新老混凝土的結合面新增人工鍵槽。

工藝原理

《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》的工藝原理敘述如下：

採用大功率液壓圓盤鋸切割加鑽孔靜力膨脹相結合的施工工藝。鍵槽下部面採用HILTI公司生產的D-LP32/DS-TS32鑽石牆鋸系統大功率液壓圓盤鋸切割，上部鍵槽面採用鑽孔後灌注靜態爆破劑（又稱無聲破石劑），通過靜力膨脹將鍵槽混凝土同壩體混凝土分離後形成鍵槽。見下圖。

新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工方案示意圖

施工工藝

• 工藝流程

《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》的施工工藝流程見下圖。

新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工流程圖

操作要點

《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》的操作要點如下：

一、施工測量放線

根據施工圖紙要求對新增的人工鍵槽進行測量放樣。

二、安裝支架和軌道

由於鍵槽的兩個面同老混凝土面存在一定的夾角，為了保證該角度尺寸，一方面設計專用支架，用於安裝大功率液壓圓盤鋸行走軌道，另一方面設計快速鑽孔定位器，定位器可快速地安裝在專用支架上，來控制上部鍵槽面的鑽孔的角度。根據不同鍵槽的設計角度，製作定位器控制的角度範圍為20度~90度夾角。

三、用液壓盤鋸對鍵槽下部面進行切割

安裝大功率液壓盤鋸對混凝土進行切割，根據切割深度，分別採用直徑800~1600毫米幾種規格的金剛石鋸片逐步切割至需要的深度，將鍵槽下部面同壩體混凝土分離。

四、鑽無聲破石劑孔

在支架上安裝快速鑽孔定位器，用手風鑽通過定位器鑽孔，定位器保證鑽孔的間距均勻，且所有孔保持在一個平面上，提高膨脹分離面的平整度，鑽孔深度同鍵槽上邊長度，鑽孔孔徑和孔距根據靜態爆破劑的性能試驗確定，該施工方案採用的孔徑為Φ25，孔距為25厘米。

五、灌注靜態爆破劑膨脹分離鍵槽混凝土形成鍵槽

將配置好的靜態爆破劑，灌注到鑽好的孔中。通過靜態爆破劑反應膨脹將鍵槽混凝土同壩體混凝土分離，即可形成鍵槽。

六、鍵槽切割面鑿毛

清理靜裂縫面，去除表面浮渣，挖除鬆動混凝土塊體；人工對盤鋸切割面進行鑿毛。

七、鍵槽混凝土質量檢測

垂直於靜裂縫面鑽孔，每20米鑽1組，每組3個孔，孔深1米-2米，採用聲波儀檢測混凝土鬆弛範圍。

材料設備

一、《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》的施工材料及施工設備如下：

1、施工材料

超力牌靜態爆破劑，最大膨脹力可達到122兆帕（1220千克/平方厘米）。

2、施工設備

靜力無損切割設備：HILTI公司生產的D-LP32/DS-TS32大型液壓鑽石盤鋸系統，最大切割深度730毫米，功率35千瓦。

鑽孔設備：空壓機、手風鑽。

3、檢測設備

非金屬超音波儀。

二、《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》的主要材料與設備見下表。

質量控制

《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》的質量控制要求如下：

一、質量控制標準

該工法主要控制指標見下表。

新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工質量控制標準

序號	項目	控制指標	序號	項目	控制指標
1	支架安裝尺寸	±2厘米	3	切割及鑽孔角度	±5度
2	切割深度	±5厘米	4	鑽孔深度	±5厘米
註：上表根據丹江口加高工程現場施工經驗總結確定。

二、質量保證措施

1、嚴格堅持質量控制“三檢”制，施工過程中嚴把“三關”，即嚴把圖紙關；嚴把測量關；嚴把工序質量關，堅持質量一票否決制。

2、鍵槽切割施工中重點控制切割深度及鑽孔深度，避免損傷壩體保留的混凝土。

3、盤鋸操作人員在經過培訓合格後才能上崗操作設備。

安全措施

採用《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1、建立健全安全管理責任體系，嚴格按國家的安全法規、安全規程規範施工。加強安全培訓教育，增強職工安全意識，貫徹落實“安全第一、預防為主”的主題，確保“安全零事故”目標。

2、堅持實行逐級安全技術交底制，保證有足夠的專職安全員在施工現場旁站或巡視等跟蹤監督，並加強職工安全生產和安全意識教育認真開展“班前五分鐘”活動，做到有記錄、有反饋、有處理意見。

3、現場應有上下安全哨，民技工有帶班，都應經過該項目施工有關的安全培訓，合格並取得合格證。施工現場勞保著裝，必須佩戴合格的安全帽、鞋，持證上崗，特種人員有相應證件。

4、作業前，必須對機械、電氣及各部件的連線部分進行認真檢查，並做好完整記錄，現場必須有專職維修人員進行隨時檢查和處理。

5、電源及電線必須按規範架設，使用手電鑽、角磨機等手持帶電設備時必須防止漏電。

6、設立安全記事牌和安全警示牌，做好危險部位的安全標識，完善照明系統，保證施工時光線充足。

7、對不服從安全人員檢查，拒不執行安全規章制度的施工人員嚴肅處理，對存在安全隱患的施工部位、工序等責令整改後施工。

8、施工結束後，及時將現場清理乾淨，做到工完場清。

環保措施

《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》的環保措施如下：

該工法施工過程中由於切割會產生較多的施工廢水及泥漿，施工中應建立有效的施工廢水的排放設施。

1、施工廢水及泥漿不得直接排放，應設立相適應的沉澱池進行沉澱後排放。

2、在靠近居民生活區位置施工應採取隔聲措施降噪，並在夜晚10點以後不宜施工。

效益分析

《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》的效益分析如下：

一、經濟效益

1、由於大功率圓盤鋸設備和大尺寸的金剛石鋸片價格昂貴，鍵槽上部面改為鑽孔膨脹後，切割面積減少40%以上，設備和耗材的成本可下降，僅丹江口項目就節約成本91.71萬元。

2、由於切割設備固定在需要剝離的鍵槽部分混凝土上，上下採用切割的方法可能會造成設備脫落等安全隱患，該施工方法採用無聲破石劑膨脹分離鍵槽部分混凝土，降低了施工中的安全風險。

3、將鍵槽上下兩面的分離分別採取兩種施工手段後，施工中兩道工序可以交替作業，形成流水作業，縮短了單條鍵槽施工所占用的時間，將施工工效提高了50%以上。

二、社會效益

丹江口大壩加高工程是南水北調中線的重點項目，因為施工不能影響工程正常運行，主要施工都集中在幾個枯水期，工期相當緊張，混凝土鍵槽切割是大壩加高加寬的先行工作，由於這種大規模的混凝土人工鍵槽施工很少見，傳統方法的機械切割和人工鑿除不是工效低就是成本投入大，沒有一種成熟的工效高成本低的方法可以借鑑，這是參建各方都感到頭痛的事情。該工法不僅解決了丹江口大壩加高工程的關鍵技術，而且為同類工程施工提供了一種實用新型的施工方法，在混凝土人工鍵槽施工技術上向前邁進了一大步，為中國水工技術的發展作出貢獻。

註：施工費用以2005-2006年施工材料價格計算

套用實例

《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》的套用實例如下：

一、丹江口大壩加高工程左岸標段廠房壩段新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工程

1、工程概況

丹江口水利樞紐工程位於湖北省丹江口市，漢江幹流與支流丹江匯合處下游800米，控制流域面積95200千米。丹江口大壩於1973年建成，已運行30多年。作為南水北調中線水源工程。丹江口水利樞紐大壩壩頂高程要從162米加高至176.6米，初期工程混凝土大壩壩體需要在下游貼坡加厚。丹江口大壩加高工程左岸標段廠房壩段包括25號至31號共6個壩段。

2、施工情況

丹江口大壩加高工程左岸標段廠房壩段的6個壩段，各個壩段均需要在沒有預留鍵槽的貼坡面新增鍵槽。廠房壩段新增人工鍵槽施工全部採用金剛石無損切割和靜態預裂結合的施工工法即鋸割靜裂法進行施工，共施工鍵槽2455米。

3、工程評價結果

丹江口大壩加高工程左岸標段廠房壩段貼坡面新增鍵槽施工，施工質量全部達到設計標準，並且縮短了施工周期，無安全事故發生。

二、丹江口大壩加高工程左岸標段左聯壩段新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工程

1、工程概況

丹江口水利樞紐工程位於湖北省丹江口市，漢江幹流與支流丹江匯合處下游800米，控制流域面積95200千米。丹江口大壩於1973年建成，已運行30多年。作為南水北調中線水源工程。丹江口水利樞紐大壩壩頂高程要從162米加高至176.6米，初期工程混凝土大壩壩體需要在下游貼坡加厚。丹江口大壩加高工程左岸標段左聯壩段包括32號至44號共13個壩段。

2、施工情況

丹江口大壩加高工程左岸標段左聯壩段的13個壩段，各個壩段均需要在沒有預留鍵槽的貼坡面新增鍵槽。左聯壩段新增人工鍵槽施工全部採用金剛石無損切割和靜態預裂結合的施工工法即鋸割靜裂法進行施工，共施工鍵槽2853米。

3、工程評價結果

丹江口大壩加高工程左岸標段左聯壩段貼坡面新增鍵槽施工，施工質量全部達到設計標準，並且縮短了施工周期，無安全事故發生。

三、丹江口大壩加高工程左岸標段溢流壩段新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工程

1、工程概況

丹江口水利樞紐工程位於湖北省丹江口市，漢江幹流與支流丹江匯合處下游800米，控制流域面積95200千米。丹江口大壩於1973年建成，已運行30多年。作為南水北調中線水源工程。丹江口水利樞紐大壩壩頂高程要從162米加高至1766米，初期工程混凝土大壩壩體需要在下游貼坡加厚。丹江口大壩加高工程左岸標段溢流壩段包括16號至24號共9個壩段。

2、施工情況

丹江口大壩加高工程左岸標段溢流壩段的9個壩段，各個壩段均需要在沒有預留鍵槽的貼坡面新增鍵槽。溢流壩段新增人工鍵槽施工全部採用金剛石無損切割和靜態預裂結合的施工工法即鋸割靜裂法進行施工，共施工鍵槽835米。

3、工程評價結果

丹江口大壩加高工程左岸標段溢流壩段貼坡面新增鍵槽施工，施工質量全部達到設計標準，並且縮短了施工周期，無安全事故發生。

榮譽表彰

《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》獲葛洲壩集團公司2005年科技進步一等獎。

2008年1月31日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2008]22號”檔案發布《關於公布2005-2006年度國家級工法的通知》，《新老混凝土結合面新增人工鍵槽施工工法》被評定為2005-2006年度國家二級工法。