小仕陽(yáng)水庫(kù)溢洪閘邊墩及泄槽底板混凝土裂縫成因分析與處理

莫正濤 牛似龍 王新昌

(山東省莒縣仕陽(yáng)水庫(kù)管理處， 山東 莒縣 276500)

?

小仕陽(yáng)水庫(kù)溢洪閘邊墩及泄槽底板混凝土裂縫成因分析與處理

莫正濤 牛似龍 王新昌

(山東省莒縣仕陽(yáng)水庫(kù)管理處， 山東 莒縣 276500)

針對(duì)仕陽(yáng)水庫(kù)溢洪閘邊墩和泄槽底板出現(xiàn)的混凝土裂縫，淺析了混凝土裂縫的成因，并針對(duì)性地提出了化學(xué)灌漿和滲透結(jié)晶型材料處理措施。

閘墩及泄槽底板； 混凝土裂縫； 成因分析； 處理措施

1 工程概況

小仕陽(yáng)水庫(kù)溢洪道位于大壩右端，型式為有閘控制的開(kāi)敞式寬頂堰，堰頂高程147.50m，堰頂凈寬50m，控制建筑物為5孔10×7m平面鋼閘門(mén)，每孔配2×25t電動(dòng)手搖兩用啟閉機(jī)。溢洪閘由鋪蓋、閘室、泄槽、挑流鼻坎、機(jī)房橋頭堡等部位組成。上游鋼筋混凝土鋪蓋長(zhǎng)20m、厚0.3m，鋪蓋總寬56m；閘室長(zhǎng)15m，總寬56m，溢洪閘設(shè)為5孔，每孔凈寬10m；閘底板采用中間分縫型式，中、邊墩底板厚0.7m，底板上游端設(shè)齒墻一道，深1.2m，中墩厚1.5m，邊墩為恒重式混凝土擋土墻型式，根部厚度2.0m，閘底板及閘墩采用C25混凝土，閘墩頂上設(shè)交通橋，荷載等級(jí)為公路Ⅱ級(jí)，橋面寬7.5m，橋面高程159.30m。機(jī)架橋墩頂上設(shè)機(jī)架橋，機(jī)架橋面寬4.26m，機(jī)房地面高程168.80m。在左右岸邊墩兩側(cè)建左右橋頭堡(樓梯間)，兩側(cè)橋頭堡與啟閉機(jī)房連通。溢洪閘上下游翼墻為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。泄槽底板長(zhǎng)45.0m，厚0.4m，比降為1∶10，泄槽段末端接挑流鼻坎反弧段，長(zhǎng)11.8m，反弧段半徑R=24m，反弧段末端設(shè)有挑流鼻坎，鼻坎頂高程144.71m，挑流鼻坎為連續(xù)式，挑射角為22.51°，坎下有鋼筋混凝土護(hù)坦，寬88m，長(zhǎng)5m，頂高程142.00m，厚0.8m，護(hù)坦下游端底部設(shè)C25鋼筋混凝土灌注樁，樁徑0.8m，樁間距2m，設(shè)計(jì)樁底高程129.40m，挑流鼻坎后鋼筋混凝土護(hù)坦接下游出水渠，渠底寬約88m，深2.5～4.5m，小仕陽(yáng)村緊臨出水渠右側(cè)。

2 裂縫情況

2015年8月14日，水庫(kù)管理處工程科技術(shù)人員工程巡查時(shí)發(fā)現(xiàn)溢洪閘兩側(cè)邊墩有縱向貫穿性裂縫且有明流發(fā)生，泄槽底板也出現(xiàn)不規(guī)則少量裂縫，經(jīng)后期檢查泄槽底板裂縫逐漸增多。2015年8月28日，經(jīng)施工單位、監(jiān)理單位、裂縫處理單位共同檢測(cè)，對(duì)小仕陽(yáng)水庫(kù)溢洪閘混凝土裂縫情況統(tǒng)計(jì)如下：

a.溢洪閘閘墩：左邊墩發(fā)現(xiàn)縱向裂縫1條，距底板縫長(zhǎng)為6.3m，最大縫深1.5m(推測(cè))，最小縫寬0.2mm，最大縫寬1mm，且有明流；右邊墩發(fā)現(xiàn)縱向裂縫1條，距底板縫長(zhǎng)為4.2m，最大縫深1.5m(推測(cè))，最小縫寬0.2mm，最大縫寬0.9mm，且有明流。

b.泄槽底板：33塊共發(fā)現(xiàn)不規(guī)則裂縫 41條，縫長(zhǎng)為0.9～4.01m，最小縫寬0.1mm，最大縫寬0.3mm，其中不大于0.1mm的16條，0.1～0.3mm的18條，0.3mm的7條。

3 裂縫原因分析

溢洪閘及泄槽底板下臥基礎(chǔ)為新鮮基巖，巖層傾角10°左右，建基面表面呈鋸齒狀。底板尺寸：長(zhǎng)度9m，厚度分別為0.4m、11.5m、9.75m、4m、6m，底板下設(shè)φ22的錨固筋，錨固深度1m，間距2m，梅花形布置，上下游均設(shè)有0.8m深的齒墻。建閘施工期間正值冬季，且采取了搭棚保溫措施，對(duì)混凝土倉(cāng)底，混凝土入倉(cāng)溫度實(shí)施了控制，滿(mǎn)足施工規(guī)范要求，混凝土澆筑后養(yǎng)護(hù)、保溫及解除保溫措施滿(mǎn)足施工規(guī)范要求，混凝土澆筑完成40d后，在氣溫驟降條件下開(kāi)始發(fā)現(xiàn)裂縫，后期裂縫逐漸增多。根據(jù)上述現(xiàn)場(chǎng)分析斷定隨著混凝土水化熱的不斷減少，混凝土溫度不斷下降，體積收縮，在底部強(qiáng)大基巖的約束下產(chǎn)生拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂縫。

4 裂縫處理

發(fā)現(xiàn)裂縫后，莒縣仕陽(yáng)水庫(kù)管理處組織山東省水利科學(xué)研究院、山東省水利工程局等單位的專(zhuān)家對(duì)混凝土裂縫進(jìn)行分析，形成了《小仕陽(yáng)水庫(kù)溢洪閘閘墩及泄槽混凝土裂縫專(zhuān)家咨詢(xún)會(huì)意見(jiàn)》，對(duì)裂縫采用如下方案進(jìn)行處理：

4.1 處理方案

根據(jù)不同的裂縫情況分類(lèi)處理。

閘左右邊墩：按深層裂縫處理，處理方法采用化學(xué)灌漿。

泄槽底板：多屬于微小裂縫，處理方法采用滲透結(jié)晶性材料涂刷。

4.2 方案實(shí)施

2015年8月15—28日，山東省水利工程局按照處理方案進(jìn)行了裂縫處理。首先對(duì)需要處理的裂縫進(jìn)行檢測(cè)統(tǒng)計(jì)，檢測(cè)內(nèi)容包括：裂縫數(shù)量、位置、長(zhǎng)度、寬度、深度等項(xiàng)目。檢測(cè)方法：裂縫數(shù)量(位置)采用目測(cè)或放大鏡觀(guān)測(cè)，裂縫長(zhǎng)度采用直尺測(cè)量，裂縫寬度采用0.01mm讀數(shù)顯微鏡測(cè)量、裂縫深度采用超聲波平測(cè)結(jié)合混凝土表面裂縫滲水情況確定。針對(duì)裂縫檢測(cè)情況，確定裂縫屬性，結(jié)合《混凝土壩養(yǎng)護(hù)修理規(guī)程》(SL 230—1998)及施工經(jīng)驗(yàn)，采用以下方法處理。

4.2.1 閘邊墩：按深層裂縫處理

a.裂縫灌漿施工場(chǎng)地清理：清理內(nèi)容為裂縫兩側(cè)5cm的范圍內(nèi)清理干凈，無(wú)浮塵、油污、青苔等，其余場(chǎng)地?zé)o明水。

b.鉆孔：鉆孔前在裂縫兩側(cè)采用鋼筋位置測(cè)定儀對(duì)裂縫兩側(cè)鋼筋進(jìn)行定位，以避免對(duì)鋼筋的破壞。從裂縫最邊處開(kāi)始，于裂縫兩側(cè)5～10cm處傾斜鉆孔至混凝土內(nèi)部與裂縫斜交，順序?yàn)橐贿叺搅硪贿?。鉆孔布置在裂縫兩側(cè)，交叉布置，孔徑為13mm，斜孔孔深40～50cm，兩孔間距約為50cm，由于混凝土裂縫屬不規(guī)則狀，應(yīng)特別注意鉆孔時(shí)須與裂縫面斜交。在滲水集中的裂縫漏水處鉆騎縫孔，每條裂縫鉆騎縫孔2～5個(gè)。

c.洗孔：鉆孔帶出的混凝土粉末采用高壓氣(0.5MPa左右)水進(jìn)行清理至孔口冒清水為止。

d.灌漿嘴安裝：孔內(nèi)清洗干凈后安裝灌漿嘴，安裝順序自裂縫一邊至另一邊。安裝完成后檢查混凝土裂縫處滲水情況。

e.混凝土裂縫清洗：采用灌漿機(jī)自裂縫一邊向另一邊往灌漿嘴內(nèi)灌注裂縫清洗劑，灌注壓力控制在0.2～0.4MPa，待持續(xù)灌注清洗劑壓力恒定且停機(jī)后壓力為0時(shí)，灌注下一個(gè)灌漿嘴，直至清洗完整條裂縫。

f.裂縫表面封閉：首先使用磨光機(jī)對(duì)裂縫表面兩側(cè)進(jìn)行清理，并拭去裂縫表面滲水后，在裂縫表面涂抹環(huán)氧膠泥封縫材料。對(duì)裂縫滲水情況較多時(shí)，應(yīng)在裂縫上預(yù)留排氣、排水孔。在環(huán)氧膠泥外側(cè)涂刷快硬水泥，以提高封縫效果。冬季封縫膠泥完全固化時(shí)間約為15h。

g.裂縫化學(xué)灌漿：自上而下，從一側(cè)到另一側(cè)開(kāi)始灌注水溶性聚氨酯灌漿材料，灌漿壓力控制在0.3～0.5MPa，待環(huán)氧膠泥上留排水孔或騎縫孔滲出灌漿材料后，根據(jù)《混凝土壩養(yǎng)護(hù)修理規(guī)程》(SL230—98)灌漿量小于0.02L/min時(shí)停灌，直至灌注完成整條裂縫。

h.清理：冬季聚氨酯灌漿材料完全固化時(shí)間約為2～3d。待水溶性聚氨酯完全固化后，拆除灌漿嘴并清理縫面。

4.2.2 泄槽底板：采用滲透結(jié)晶性材料涂刷處理

a.首先將泄槽底板混凝土基層上的油污、浮塵、砂石和污垢清理干凈。對(duì)混凝土基層進(jìn)行充分濕潤(rùn)(用刷子將水刷在混凝土上)。使得該滲透結(jié)晶型材料的活性成分以水為載體，向混凝土內(nèi)部滲透和結(jié)晶。

b.涂刷法施工：材料配合比按照粉體∶水=1∶0.25～0.4的重量比稱(chēng)重。首先將粉體倒入容器中的水中，采用機(jī)械攪拌5min，再用硬毛刷將涂料均勻涂刷在基層表面，一般涂刷2～3遍。第一遍固化后才可涂刷第二遍，如第一遍表面已干燥發(fā)白，則將其濕潤(rùn)后在涂刷后一遍，涂層厚度為0.8mm左右。

c.養(yǎng)護(hù)：噴霧養(yǎng)護(hù)，涂層不會(huì)被灑水損壞時(shí)可以用水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間為72h。

監(jiān)理單位對(duì)裂縫處理進(jìn)行全過(guò)程旁站監(jiān)理，混凝土裂縫處理符合處理方案及規(guī)范要求。

4.3 效果檢測(cè)

裂縫處理后，莒縣仕陽(yáng)水庫(kù)管理處委托山東省水利工程試驗(yàn)中心對(duì)裂縫處理效果進(jìn)行了檢測(cè)：

a.壓水試驗(yàn)。灌漿完成待漿材完全固化后，對(duì)每條裂縫鉆一個(gè)檢查孔，檢查孔位置隨機(jī)布置。鉆孔前在裂縫兩側(cè)采用鋼筋位置測(cè)定儀對(duì)裂縫兩側(cè)鋼筋進(jìn)行定位，于裂縫一側(cè)5～10cm處傾斜鉆孔與混凝土裂縫縫面相交，斜孔深孔40～50cm。壓水試驗(yàn)采用手壓泵，壓力值控制在0.2～0.4MPa，并穩(wěn)壓10～20min，單孔吸水量小于0.01L/min，滿(mǎn)足規(guī)范要求。

b.取芯檢測(cè)。在垂直裂縫表面鉆取混凝土芯樣，隨機(jī)抽取芯樣4組。檢查孔芯樣采取率100%，獲得率100%，漿液飽滿(mǎn)，充填質(zhì)量良好。

c.檢測(cè)閘左右邊墩化學(xué)灌漿后，壓水試驗(yàn)吸水率為0.002～0.009L/min，小于0.01L/min的標(biāo)準(zhǔn)灌漿質(zhì)量，檢測(cè)全部合格

5 結(jié) 論

溢洪閘邊墩貫穿性裂縫和泄槽底板淺層裂縫，經(jīng)化學(xué)灌漿和滲透結(jié)晶性材料涂刷處理后，經(jīng)檢測(cè)和運(yùn)用，防滲效果顯著，而且化學(xué)灌漿和滲透結(jié)晶性材料涂刷，具有施工簡(jiǎn)單、費(fèi)用低、工期短等優(yōu)點(diǎn)，在永久防水的各種混凝土結(jié)構(gòu)的內(nèi)外表面的防滲水與修補(bǔ)具有重要的指導(dǎo)和推廣意義。

[1] 山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院.莒縣小仕陽(yáng)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].2008.

[2] 莫正濤.水泥基滲透結(jié)晶T1型防水材料在水庫(kù)放水洞除險(xiǎn)加固工程的應(yīng)用[J].水利建設(shè)與管理,2010(4).

Cause analysis and treatment of concrete cracks in Xiaoshiyang Reservoir flood gate side pier and chute bottom slab

MO Zhengtao, NIU Silong, WANG Xinchang

(Shandong Juxian Shiyang Reservoir Management Office, Juxian 276500, China)

Causes of concrete cracks are analyzed in the view of concrete cracks in Shiyang Reservoir flood gate side pier and chute bottom slab. Chemical grouting and permeable crystallized material treatment measures are proposed in a targeted mode.

gate pier and chute bottom slab; concrete crack; cause analysis; treatment measures

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.12.006

TV698.2

A

1005-4774(2016)12- 0020- 03