泄洪閘底板與閘墩裂縫處理技術(shù)措施

馬國棟，張樹輝，劉延明

（1.黑龍江省引嫩工程管理處，黑龍江安達(dá) 151400;2.富?？h水務(wù)局，黑龍江富裕 161200）

1 概述

泄洪閘底板與閘墩裂縫是泄水建筑物混凝土（特別是抗沖耐磨混凝土）表面經(jīng)常存在的問題。大量的混凝土工程實(shí)踐證明，混凝土結(jié)構(gòu)裂縫是不可避免的。因?yàn)槭褂玫幕炷潦嵌喾N材料組成的一種混合體，且又是一種脆性材料，在受到溫度、壓力和外力的作用下，都有出現(xiàn)裂縫的可能性。國家規(guī)范對混凝土構(gòu)筑物的裂縫有不同的控制范圍和要求。規(guī)范對在不同環(huán)境下混凝土構(gòu)筑物，在不同的介質(zhì)情況下，所規(guī)定的混凝土裂縫寬度也不同。對混凝土構(gòu)筑物的裂縫我國在《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ10—89表3·3·4中規(guī)定允許裂縫寬度為0.2～0.3 mm。要處理好混凝土裂縫問題，需通過分析裂縫產(chǎn)生原因，詳細(xì)的裂縫調(diào)查，通過試驗(yàn)，確定適合該工程混凝土裂縫的處理措施。

2 裂縫成因分析

影響混凝土結(jié)構(gòu)開裂的原因很多，特別是與材料、溫度、基礎(chǔ)約束、施工養(yǎng)護(hù)及分層分塊等因素有關(guān)。混凝土材料本身呈脆性和不均勻性，因此以上原因都會引起混凝土開裂。水工建筑物產(chǎn)生裂縫主要有以下幾種：

1）混凝土在硬化的過程中，由于干縮引起的體積變形受到約束時(shí)產(chǎn)生的裂縫，這種裂縫的寬度有時(shí)會很大，甚至?xí)灤┱麄€(gè)構(gòu)件。

2）大體積混凝土水化時(shí)產(chǎn)生的大量水化熱得不到散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)外溫差較大，使混凝土的形變超過極限引起裂縫。

3）在厚度較大的構(gòu)件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂縫。

4）當(dāng)有約束時(shí)，混凝土熱漲冷縮所產(chǎn)生的體積漲縮，因?yàn)槭芗s束力的限制，在內(nèi)部產(chǎn)生了溫度應(yīng)力，由于混凝土抗拉強(qiáng)度低，容易被溫度引起的拉應(yīng)力拉裂，從而產(chǎn)生溫度裂縫。由于太陽暴曬產(chǎn)生裂縫也是工程中最常見的現(xiàn)象。

5）混凝土加水拌和后，水泥中的堿性物質(zhì)與活性骨料中活性氧化硅等起反應(yīng)，析出的膠狀堿——硅膠從周圍介質(zhì)中吸水膨漲，體積增大3倍，從而使混凝土漲裂產(chǎn)生裂縫。

6）在炎熱的大風(fēng)天氣，混凝土表面蒸發(fā)較快，造成混凝土內(nèi)部水化熱過高，在混凝土澆筑數(shù)小時(shí)仍處于塑性狀態(tài)，易產(chǎn)生塑性收縮裂縫。

7）構(gòu)件超載產(chǎn)生的裂縫。例如：構(gòu)件在超出設(shè)計(jì)的均布荷載或集中荷載作用下產(chǎn)生內(nèi)力彎矩，出現(xiàn)垂直于構(gòu)件縱軸的裂縫，構(gòu)件在較大剪力作用下，產(chǎn)生斜裂縫，并向上、下延伸。

8）當(dāng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉陷，就有可能會產(chǎn)生裂縫，隨著沉陷的進(jìn)一步發(fā)展，裂縫會進(jìn)一步擴(kuò)大。

9）當(dāng)鋼筋混凝土處于不利環(huán)境中，例如：侵蝕性水，由于混凝土保護(hù)層厚度有限，特別是當(dāng)混凝土密實(shí)性不良，環(huán)境中的氯離子等和溶于水中的氧會使混凝土中的鋼筋生銹，生成氧化鐵，氧化鐵的體積比原來金屬的體積大得多，鐵銹體積膨脹，對周圍混凝土擠壓，使混凝土脹裂。

以上裂縫在泄水建筑物抗沖耐磨混凝土表面普通存在，經(jīng)處理后，可以滿足過水條件。在處理時(shí)應(yīng)詳細(xì)檢查，具體分析是哪種原因造成的裂縫，再采取相應(yīng)的處理措施。

3 裂縫檢查

1）統(tǒng)計(jì)裂縫的條數(shù)、長度、表面開裂度及詳細(xì)的部位，并對裂縫的追蹤調(diào)查結(jié)果進(jìn)行說明。

2）所有的裂縫均進(jìn)行繪制成圖，為下一步裂縫處理提供基本依據(jù)。成果送業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)代審核。

3）會同業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)代對牛腿及牛腿與閘墩交界面進(jìn)行詳細(xì)檢查。

4）重要部位的裂縫進(jìn)行混凝土無損探傷。

在統(tǒng)計(jì)裂縫分布的基礎(chǔ)上，與業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)代共同協(xié)商選擇重要部位的裂縫進(jìn)行混凝土無損探傷，可以選用設(shè)備型號為DOC2000進(jìn)行現(xiàn)場檢測。該設(shè)備不需要鉆孔，可以直接在混凝土表面檢測，利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行頻譜分析，測試結(jié)果準(zhǔn)確，已在國內(nèi)外工程中應(yīng)用。

4 裂縫處理方案的確定

常用的混凝土裂縫的處理多為如下方法：

4.1 表面處理法

包括表面涂抹和表面貼補(bǔ)法。涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細(xì)而淺的裂縫，深度未達(dá)到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的縫，不伸縮的裂縫以及不再活動(dòng)的裂縫。表面貼補(bǔ)（土工膜或其它防水片）法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏。

4.2 填充法

用修補(bǔ)材料直接填充裂縫，一般用來修補(bǔ)較寬的裂縫，作業(yè)簡單，費(fèi)用低。寬度＜0.3 mm，深度較淺的裂縫或是裂縫中有充填物，用灌漿法很難達(dá)到效果的裂縫、以及小規(guī)模裂縫的簡易處理可采取開V型槽，然后作填充處理。

4.3 灌漿法

此法應(yīng)用范圍廣，從細(xì)微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。

4.4 結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法

因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時(shí)間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成的裂縫等影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度可采取結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)法。包括斷面補(bǔ)強(qiáng)法、錨固補(bǔ)強(qiáng)法、預(yù)應(yīng)力法等。

5 裂縫處理技術(shù)措施

5.1 室內(nèi)試驗(yàn)

5.1.1 選用材料

在閘底板與閘墩的裂縫處理上，采用化學(xué)灌漿法施工簡便，效率高，而且處理效果顯著。而多數(shù)已建工程實(shí)例應(yīng)用中，多選用Denepo×40環(huán)氧樹脂漿材作為工程泄洪閘底板與閘墩裂縫處理材料。該材料具有以下特點(diǎn)：

1）超低黏度、高滲透力、固含量為100%的雙組分環(huán)氧樹脂漿材。

2）特別適合干燥或潮濕環(huán)境中的混凝土裂縫或超細(xì)裂縫的結(jié)構(gòu)黏結(jié)，封閉多孔的低密度混凝土。

3）具有良好的耐久性、使用方便、對使用者沒有危害，對環(huán)境沒有污染。

5.1.2 試驗(yàn)方法

選取3塊混凝土標(biāo)準(zhǔn)試塊（10 cm×10 cm×10 cmC40混凝土），兩側(cè)埋入直徑16 mm高強(qiáng)螺拴，裂縫寬度設(shè)置為3～5 mm。注漿步驟為：①清理混凝土表面;②清潔裂縫;③封閉四周裂縫;④埋注漿嘴及注漿管;⑤注漿。測試兩個(gè)指標(biāo)：①注漿前后混凝土超聲波檢測;（有試驗(yàn)儀器可做此項(xiàng)檢測）;②拉拔試驗(yàn)檢測裂縫黏結(jié)強(qiáng)度指標(biāo)。

5.1.3 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

通過室內(nèi)試驗(yàn)，確定漿液配合比，確定施工工藝。

5.2 現(xiàn)場施工

5.2.1 根據(jù)對裂縫檢測結(jié)果，確定施工工藝流程

裂縫調(diào)查→打灌漿孔→壓風(fēng)檢查→封閉裂縫→埋注漿管、注漿→拆除灌漿器→拆除底座→表面清理修整

5.2.2 具體施工措施

1）第一步：處理泄洪閘閘墩裂縫，灌漿順序?yàn)樽韵露蠅毫酀{：①搭設(shè)鋼管架工作平臺至閘頂或吊籠升降;②沿裂縫兩側(cè)打灌漿孔，深度30 cm，穿過裂縫;③壓風(fēng)檢查每孔的通視情況;④埋設(shè)專用注漿嘴;⑤封閉裂縫。根據(jù)儀器檢測結(jié)果，如果裂縫開裂至中墩，對中墩永久縫首先使用HAFlex彈性聚氨酯灌漿材料封閉;如果裂縫未至中墩，則采用Denepo×40環(huán)氧樹脂漿材灌漿;⑥采用專用環(huán)氧灌漿泵進(jìn)行壓力灌漿，灌漿壓力由設(shè)備自動(dòng)控制，現(xiàn)場可隨時(shí)調(diào)整。注漿槍對準(zhǔn)注漿嘴壓力注漿，直至第二個(gè)注漿嘴出漿，自下而上，穩(wěn)壓30 min，直至結(jié)束。

2）第二步：處理泄洪閘底板裂縫：①沿裂縫兩側(cè)5 cm用鋼絲刷清除表面浮漿、油污等，如果有滲水點(diǎn)、線，用噴燈烤，迅速覆蓋高強(qiáng)環(huán)氧膠泥。之后用細(xì)銅刷刷凈縫內(nèi)灰塵;②沿裂縫方向黏貼灌漿底座，間隔30～40 cm，遇有裂縫交叉部位，必須放置底座。其余部位采用高強(qiáng)環(huán)氧膠泥涂抹，壓實(shí)裂縫;③待膠泥固結(jié)后，自下而上，自左而右層層灌漿，直至結(jié)束;④表面清理修整。

5.3 質(zhì)量檢查

1）泄洪閘底板采用鉆孔取芯，每孔取芯1個(gè)，共3個(gè)。孔徑為70～80 mm，檢查漿液是否清晰可見，灌漿飽滿。

2）用DOC2000現(xiàn)場進(jìn)行無損探傷檢查，即對灌漿前相應(yīng)部位按規(guī)定進(jìn)行同樣程序檢查，對指標(biāo)進(jìn)行對比，以確定灌漿效果。

5.4 驗(yàn)收

驗(yàn)收時(shí)，施工單位向監(jiān)理、設(shè)計(jì)部門提交下列資料：

1）裂縫分布調(diào)查成果。

2）室內(nèi)試驗(yàn)成果。

3）施工原始記錄。

4）施工中主要問題及處理記錄。

5）施工竣工資料（包括竣工圖、重點(diǎn)部位的錄像或照片等）。

[1]中國長江三峽工程開發(fā)總公司，中國葛洲壩水利水電工程集團(tuán)公司.DL/5144-2001水工混凝土施工規(guī)范[S].北京：中國電力出版社，2001.