一、灌区基本情况

    徐家河水库灌区位于孝感市境内，跨广水、安陆、云梦、孝昌、孝南5个县（市、区），设计灌溉面积4.29万hm²，总干渠长61.5km，渠道设计流量45m³/s，沿渠有大型渡槽6座、水闸21座、涵洞19座及挡坝24处，6条干渠共长117.3km。徐家河水库是该灌区的骨干水源工程，总库容7.78亿m³，兴利库容2.99亿m³，多年平均来水量2.7亿m³，灌区运行近40年来，共提供灌溉水量45亿m³，为促进灌区国民经济发展发挥了巨大的作用。

    由于渠系建设标准低，配套不全，加这灌区运行时间长，老化失修严重，致使渠系及建筑物损坏加快，过水能力不断下降。改造前总干渠过流能力已下降到30m³，有效灌溉面积减至3.33万hm²，并呈继续下降趋势。1991年，水利部全国大型灌区工程老化损坏调查与评价小组对徐家河水库灌区进行老损情况调查，评定徐家河水库灌区为湖北省最严重的一级老损灌区，亟需进行续建配套与更新改造。

    二、渡槽老化现状分析

    1、工程概况

    陈家咀渡槽建于1959年，是总干渠的第一号渡槽，设计流量45m³/s，渡槽长130m，由4节槽身及进、出口连接段组成。槽身形式为3.9m×3.6m矩形断面，渡槽底坡为1/500，1、4号槽身各长17m，为拱上排架支撑的4跨连续梁结构：2、3号槽身长34m，为8跨连续梁结构，排架支撑于34m双肋拱上，槽身侧墙设计厚度20cm，内侧配筋为Φ90@167。

    2、老化情况

    现场查探发现，槽身底板混凝土质量较好，老化现象较轻微；抹角以上侧墙大部分地方混凝土老化严重，表面沙浆剥脱，粗骨粉松动，有的用手即可掰掉，局部地方形成较大蜂窝孔洞；侧墙钢筋锈蚀严重，一般由原来的φ19mm锈蚀成φ16mm左右，最严重的只剩下12mm，且发现有局部槽身段侧墙内侧实际配筋为φ16@100，降低槽身强度；伸缩缝止水老化，过流能力减小，水流量损失严重；渡槽进出口护砌破坏，造成台渠渗漏等等。

    3、病理分析

    （1）混凝土碳化。槽身侧墙采用了鹅卵石的细石作骨料，由于级配不合理，加之振捣不密实，使空气中的CO₂和H₂O很容易进入混凝土内与水泥水化物氢氧化钙发生化学反应：

    若空气中含有其他酸性气体，如二氧化硫、硫化氢等，便会产生下列化学反应：

    上述化学反应均使混凝土碱性降低，即碳化（中性化）。严格地讲，碳化反应不仅限于水泥水化物中的氢氧化钙，在其他水泥水化物或未水化物中也会发生其他类型的碳化反映。但就混凝土的碳化而言，氢氧化钙的碳化影响最大。由于碳化降低了混凝土孔隙液体的pH值（pH值由碳化前的12～13降低到碳化后的8～10），碳化一旦到达钢筋表面，钢筋就会因其表面钝化膜遭到破坏而锈蚀。

    （2）钢筋锈蚀。混凝土中水泥水化物的碱性很高，在钢筋表面形成一层致密的氧化膜处于钝化状态，从而防止了混凝土中钢筋的锈蚀。但是，当因上述混凝土碳化到达钢筋表面而使钢筋表面钝化膜破坏时，若混凝土中钢筋在同时满足以下条件时就会产生锈蚀。

    ①在钢筋表面产生电位差，不同电位的区段之间形成阳极、阴极；

    ②阳极区段的钢筋表面处于活化状态，在阳极发生化学反应：

    Fe—2e→Fe²⁺

    ③存在水分和溶解氧，在阴极发生化学反应：

    2H₂O+O₂+4e→40H^—

    于是，溶液中的Fe²⁺和OH^—结合生成氢氧化亚铁：

    Fe²⁺+20H^—→Fe（OH）₂

    氢氧化亚铁与水中的氧作用生成氢氧化铁：

    4Fe（OH）₂+O₂+2H₂O→4Fe（OH）₃↓

    一旦钢筋表面有氢氧化铁生成，其下面的铁就成为阴极，便大大加速锈蚀。

    随着时间的推移，一部分氢氧化铁进一步氧化，生成疏松的、易剥落的沉积物——铁锈（Fe₂O₃·Fe₃O₄·H₂O）。铁锈的体积一般要增长2～4倍，从而引起保护层胀裂、剥落、钢筋外露等。

    （3）冻融破坏。由于建筑物所在地理位置年际、日际的温差变化较大，且缺乏防潮、防冻措施，使得在水饱和或潮湿状态下，因温度正负变化，建筑物的已硬化混凝土内部孔隙水冻结膨胀，溶解松驰，产生疲劳应力，造成混弹片土由表及里逐渐剥蚀，即冻融破坏。

    （4）维修养护不力。主要包括维修资金不足，养护不及时、运行期槽内水位控制不严以及人为破坏等。

    三、渡槽整修方法

    该工程于1998年冬着手整治。针对工程老化严重的现状，初步拟定了3个比较方案：一是槽身拆除重建；二是槽身内另建侧墙；三是局部临时补强。经反复论证认为：前2种方案均能达到治本的目的，保证槽身能长期安全运行，但槽身拆除重建方案受当时资金制约，且工期过长，既影响了下游2个乡镇1万余人的生活用水，又影响灌区抗春旱；槽身内另建侧墙方案，减少了渡槽过水断面，影响灌区效益，最后一致选定采用局部临时补强方案。

    局部补强方案是彻底探明槽身老化部位，对所有混凝土风化、松动、露筋部位予以凿除，然后用高压水枪冲洗、风干、钢筋表面除锈后，涂环氧基液保护，然后用高标号细石混凝土抹平，表面用水泥沙浆粉刷。经验算，对于原配置的φ19mm、φ14mm钢筋，如抹角以上部位现有钢筋不小于φ16mm、φ11mm，按上述方案处理，对钢筋锈蚀特别严重达不到要求的部位进行了加焊钢筋补强方案。

    局部补强方案是彻底探明槽身老化部位，对所有混凝土风化、松动、露筋部位予以凿除，然后用高压水枪冲洗、风干。钢筋表面除锈后，涂环氧基液保护，然后用高标号细石混凝土抹平，表面用水泥沙浆粉刷。经验算，对于原配置的φ19mm、14mm钢筋，如抹角以上部位现有配筋不小于φ16mm、φ11mm，按上述方案处理，对钢筋锈蚀特别严重达不到要法度的部位进行了加焊钢筋补强。

    四、工程实施与效果评价

    在工程实施过程中，发现渡槽混凝土老化情况远甚于初查结果，槽身不仅是表层部分混凝土剥离，而且多处混凝土贯穿性老化松动，局部内层骨料还可以用手掰动，有的用木棍可以将槽身桶穿，为此，修改了整修方案：首先将槽身内侧凿除30mm，老化严重的地方全部凿除，清洗干净，对钢筋作防锈处理后补焊φ16mm钢筋加固，然后用高标号细石混凝土浇筑60mm，表面用1:2水泥沙浆抹平。