石佛寺水庫(kù)泄洪閘閘墩裂縫分析及處理

王霞

（遼寧省石佛寺水庫(kù)管理局,遼寧 沈陽(yáng) 110006）

1 工程概況

石佛寺水庫(kù)總投資7.5億元。閘壩總長(zhǎng)42.6 km，其中主副壩長(zhǎng)42.3 km，泄洪閘16孔，總長(zhǎng)度248.5 m。工程按100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，300年一遇校核，總庫(kù)容1.85億m3。

2 裂縫成因分析

2.1 裂縫自查、檢測(cè)情況

石佛寺水庫(kù)泄洪閘為16孔，閘墩由左、右兩個(gè)邊墩和中間的15個(gè)中墩組成，編號(hào)從右岸到左岸，共16孔閘門。泄洪閘過流形式為寬頂堰，校核洪水位時(shí)最大泄流能力為7 932 m3/s，屬于大Ⅰ型水閘。水庫(kù)翼墻、閘墩在2009年汛后自檢中發(fā)現(xiàn)有混凝土脫落、裂縫、白色析出物、露筋等現(xiàn)象。2011年委托工程質(zhì)量檢查單位進(jìn)行了系統(tǒng)的檢測(cè)，經(jīng)檢測(cè)結(jié)果顯示，泄洪閘閘墩混凝土存在較多的裂縫、凍脹破壞。泄洪閘閘墩混凝土有明顯可見裂縫共43條，裂縫累計(jì)總長(zhǎng)度為72 m。閘墩混凝土出現(xiàn)鋼筋銹蝕、混凝土鼓脹、表層及內(nèi)部混凝土脫落等缺陷，共出現(xiàn)缺陷33處，累計(jì)面積13.32 m2。泄洪閘上游右翼墻伸縮縫出現(xiàn)錯(cuò)位，縫兩邊混凝土缺損、錯(cuò)位，填縫材料缺損。

2.2 成因分析

石佛寺水庫(kù)泄洪閘為確保工程外觀質(zhì)量，采用滑膜施工技術(shù)，2004年施工完畢，效果很好，2009年泄洪閘閘礅混凝土發(fā)現(xiàn)裂縫、白色析出物等現(xiàn)象。經(jīng)檢測(cè)及施工處理后分析，裂縫、白色析出物及混凝土脫離原因是由于在滑模施工時(shí)，采用鍍鋅鐵管來固定模板，鍍鋅管從上至下排布，每段管與上一段管的交接處沒有采用對(duì)接的工藝，只是簡(jiǎn)單的搭接，施工完成后，管的上端開口處未進(jìn)行封閉處理，管中含有的水也未及時(shí)導(dǎo)出，長(zhǎng)時(shí)間以來，管內(nèi)壁銹蝕嚴(yán)重，在管的側(cè)壁多處出現(xiàn)了裂縫，裂縫處銹蝕嚴(yán)重，有水緩慢滲出，管的下口開口處也有大量的銹蝕物與淤積物，在冬季工況下，管內(nèi)含水，管裂縫附近及管下端開口處附近混凝土內(nèi)部充滿水分，管的保護(hù)層厚度在10～5 cm,由于凍脹引起混凝土凍脹破壞，形成由內(nèi)向外的鼓脹現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)觀察這樣的缺陷，附近的裂縫都是鼓脹出來的混凝土與未鼓脹混凝土之間形成的斜茬的裂縫，裂縫的終點(diǎn)即為滲水處。

3 修補(bǔ)處理原則

對(duì)于石佛寺水庫(kù)泄洪閘閘墩混凝土缺陷的處理，依據(jù)SL230-98《混凝土壩養(yǎng)護(hù)修理規(guī)程》、GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》、GB-T14684-2011《建設(shè)用砂》、DL/T5126-2001《聚合物改性水泥砂漿試驗(yàn)規(guī)程》。確定處理原則如下：

1）處理方案必須能夠適應(yīng)各種復(fù)雜工況，能夠適應(yīng)該地區(qū)的冷熱溫度變化，適應(yīng)凍融環(huán)境。

2）選擇的處理時(shí)間，原則上結(jié)合水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用的事實(shí)及河道疏浚情況進(jìn)行合理安排，力求將所有缺陷修補(bǔ)完畢，現(xiàn)在庫(kù)區(qū)水位長(zhǎng)時(shí)間保持低水位，在10月份以前，可以有充裕的時(shí)間進(jìn)行修補(bǔ)施工。

3）對(duì)于伸縮縫，選取能夠適應(yīng)較大變形的柔性材料進(jìn)行粘貼處理，選取能夠適應(yīng)環(huán)境變化的柔性嵌填材料，進(jìn)行嵌縫填充處理。

4）對(duì)于混凝土凍脹、剝蝕區(qū)域，選取能夠適應(yīng)較大變形的柔性材料進(jìn)行表面防護(hù)處理。

5）鑒于上述情況，處理方案應(yīng)力求技術(shù)上可行、施工方法科學(xué)、經(jīng)濟(jì)上合理、施工進(jìn)度快。

4 修補(bǔ)處理方案

4.1 裂縫修補(bǔ)

針對(duì)石佛寺水庫(kù)泄洪閘，閘墩混凝土裂縫現(xiàn)狀以及國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有修補(bǔ)材料情況，選取手刮聚脲方案作為裂縫修補(bǔ)處理的首選方案。進(jìn)行裂縫處理，對(duì)于裂縫開口寬度小于0.2 mm的裂縫，可以采用內(nèi)部不灌漿、表面使用手刮聚脲封閉的處理方式。

1）裂縫表面手刮聚脲封閉處理。使用手刮聚脲材料進(jìn)行裂縫表面粘貼，裂縫內(nèi)部采用化學(xué)灌漿的方法，干燥后的手刮聚脲涂膜平均厚度不小于2 mm，裂縫開口處表面涂膜厚度在3～4 mm。經(jīng)過表面清理、刷涂界面劑、刮涂SK手刮聚脲一遍（部分位置需加設(shè)胎基布）；刮涂SK手刮聚脲二遍及空氣中養(yǎng)護(hù)五個(gè)環(huán)節(jié)。

SK手刮聚脲具有優(yōu)異的耐老化性、防滲、抗沖磨及防腐等多種功能。HLC-N界面劑需與水泥復(fù)合使用，使用時(shí)按重量比1∶2（HLC-N混凝土界面劑∶水泥）比例，用攪拌機(jī)攪拌至均勻且不含干粉結(jié)塊，即成HLC-N界面涂料。該產(chǎn)品為有機(jī)聚合物溶液，與混凝土表面有很高的粘結(jié)強(qiáng)度（3 MPa以上）。

2）裂縫內(nèi)部化學(xué)灌漿。使用高壓灌漿設(shè)備將柔性化學(xué)漿液灌注到裂縫內(nèi)部進(jìn)行封堵止水，采用的化學(xué)漿液具有適應(yīng)裂縫變形的能力。經(jīng)過鉆孔；埋設(shè)注漿嘴；注水；灌漿和封口五個(gè)環(huán)節(jié)。根據(jù)灌漿設(shè)備、混凝土厚度及灌漿工藝，選擇單孔灌漿或不同深度雙孔灌漿。

4.2 凍脹破壞及混凝土脫落

初步選?。ň酆衔铮ㄤ?塑料）纖維砂漿+鋼筋錨固）方案，進(jìn)行鋼筋銹蝕及混凝土剝蝕、表層混凝土脫落處理，方案簡(jiǎn)介如下：

1）基面處理。找出需要進(jìn)行處理的混凝土破損區(qū)域，使用彩色記號(hào)筆標(biāo)定所有缺陷位置，在缺陷部位周邊區(qū)域勾勒出缺陷處理大致范圍，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)混凝土破損情況確定回填平面處理范圍。

在破損處，鑿除松動(dòng)混凝土層，要求底部混凝土露出新鮮表面，直到新露出的混凝土結(jié)實(shí)無松動(dòng)。

使用開槽機(jī)在混凝土處理范圍邊緣沿劃定的輪廓線開收邊槽，收邊槽形式為燕尾槽，開槽深度大于該處破損厚度，收邊槽槽底抵達(dá)鑿毛后的混凝土表面。

2）布置錨固鋼筋、加固細(xì)鋼筋網(wǎng)。對(duì)于需要進(jìn)行植筋的部位，應(yīng)采用合適的方案進(jìn)行植筋處理，同時(shí)布設(shè)加固鋼筋網(wǎng)，具體工藝參數(shù)根據(jù)破損情況通過計(jì)算擬定。對(duì)于混凝土破損較大較深（混凝土剝蝕或凹坑深度大于3 cm，破損面積大于0.3 m2）的部位，應(yīng)布置直徑大于8 mm，深度大于20 cm的錨固筋，錨筋間距10 cm，錨筋上部為U型彎起，規(guī)格為3 cm×3 cm的防銹鋼絲網(wǎng)布設(shè)固定在錨筋上面，使用錨固劑將錨筋固定，防銹鋼絲網(wǎng)的布設(shè)深度為填充表面以下5 cm，鋼絲網(wǎng)外緣距離收邊槽小于3 cm。

3）清洗。使用高壓水或高壓空氣將鑿毛后的混凝土表面清理干凈，晾干。

4）防腐處理。對(duì)原有鋼筋外露部位進(jìn)行除銹、阻銹處理。

5）涂刷界面劑。在新、老界面事先涂布界面劑，以便提高界面的粘接強(qiáng)度。界面劑要求涂刷均勻，無漏涂、盡量薄涂、涂刷界面要保持潮濕但無明水。

6）回填聚合物砂漿（細(xì)石混凝土）。

4.3 翼墻伸縮縫

選用GB材料加手刮聚脲材料，進(jìn)行右翼墻伸縮縫填縫及表面封閉處理。對(duì)于混凝土缺損及凍脹破壞的區(qū)域使用聚合物混凝土和砂漿進(jìn)行填補(bǔ)、修復(fù)。經(jīng)過四個(gè)環(huán)節(jié)，各環(huán)節(jié)工序如下：

1）表面清理：鋼筋頭割除，混凝土表面找平鑿毛；混凝土蜂窩等缺陷處修補(bǔ)；混凝土表面打磨；混凝土表面清洗等。

2）加設(shè)橡膠棒，GB材料填充。

3）刷涂界面劑。

4）刮涂SK手刮聚脲一遍（需加設(shè)胎基布），刮涂SK手刮聚脲二遍。

4.4 排架柱伸縮縫

使用手刮聚脲材料進(jìn)行排架柱伸縮縫表面粘貼，伸縮縫內(nèi)部不進(jìn)行處理，干燥后的手刮聚脲涂膜平均厚度不小于2 mm，寬度大于35 cm，伸縮縫開口處表面涂膜厚度在3～4 mm。

5 結(jié)語

水閘混凝土裂縫，局部脫落是工程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，又很難避免。石佛寺水庫(kù)泄洪閘施工質(zhì)量，滿足外光內(nèi)實(shí)等質(zhì)量要求，但經(jīng)過多年的運(yùn)行，出現(xiàn)裂縫、白色析出物等問題。經(jīng)過系統(tǒng)分析，裂縫產(chǎn)生的原因并非常規(guī)的混凝土配合比、溫度控制、拆模時(shí)間、外部環(huán)境條件及結(jié)構(gòu)尺寸等，而是由于施工中的細(xì)節(jié)問題引起的多年后產(chǎn)生的裂縫。對(duì)于滑膜的支架，應(yīng)特別注意鋼管之間的對(duì)接及封堵，特別是處于北方的水工建筑物，應(yīng)特別注意避免類似問題發(fā)生。