溢洪道閘墩裂縫修補(bǔ)處理技術(shù)

徐宇航

(上海交通大學(xué)海洋水下工程科學(xué)研究院，上海市?200231)

1 溢洪道閘墩裂縫基本情況

某水電站溢流壩段有4個(gè)閘墩，在閘門(mén)與支鉸之間存在1條沿墩頂左右方向貫通閘墩(墩寬2 500 mm)的裂縫，并沿閘墩兩側(cè)向下延伸約3 000 mm，縫上局部少許白漿，閘墩兩側(cè)裂縫基本上呈對(duì)稱(chēng)(見(jiàn)圖1)。對(duì)每條裂縫的情況進(jìn)行外觀檢測(cè)和采用超聲波“雙面斜測(cè)法”進(jìn)行裂縫深度檢測(cè)。以L1裂縫為例，裂縫位于右邊墩壩下0+019.300處，分布位置如下所示(見(jiàn)圖2)，具體情況為：裂縫內(nèi)外兩側(cè)裂縫長(zhǎng)分別為3 200、3 300 mm，最大縫寬分別為0.20、0.15 mm；裂縫尾部少許白漿。深度檢測(cè)結(jié)果顯示，L1裂縫上部貫穿，中下部?jī)蓚?cè)裂縫深度合計(jì)1 500～1 800 mm，呈微收斂趨勢(shì)。

2 修補(bǔ)處理措施

2.1 閘墩裂縫處理方案

為了防止裂縫對(duì)結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響，同時(shí)防止出現(xiàn)新的裂縫，先對(duì)閘墩頂部導(dǎo)向墩至啟閉房范圍內(nèi)的混凝土進(jìn)行部分鑿除，對(duì)混凝土鑿除位置進(jìn)行配筋和混凝土重新澆筑；然后對(duì)裂縫進(jìn)行灌漿和粘貼碳纖維布處理。

2.1.1 鑿除墩頂混凝土重澆筑

為了限制現(xiàn)有裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，將墩頂電纜溝兩側(cè)、導(dǎo)向墩與啟閉房之間的混凝土鑿除，鑿除范圍如下所示(見(jiàn)圖3、圖4)，保證鑿至電纜溝底層鋼筋外露為止；然后在電纜溝兩側(cè)配筋，要求鋼筋的混凝土保護(hù)層厚度為50 mm，并澆筑C30一級(jí)配混凝土。

2.1.2 裂縫處理

(1)造孔

在閘墩兩側(cè)立面裂縫處沿縫布置斜孔，并埋設(shè)

灌漿管；孔距、孔徑視施工現(xiàn)場(chǎng)具體情況而定，斜孔孔深以穿過(guò)裂縫延伸面為準(zhǔn)。在閘墩頂部裂縫處騎縫鉆設(shè)2個(gè)排氣孔。

(2)裂縫清理及洗孔

用鋼絲刷及加壓水沖刷閘墩立面裂縫及頂部表面，清除表面灰塵及雜質(zhì)，并用壓力水對(duì)鉆孔進(jìn)行洗孔，要求回水清澈為止。

(3)涂刷環(huán)氧涂料封縫

在清潔干凈的縫面涂抹1層環(huán)氧膩?zhàn)臃忾]縫面。

(4)通風(fēng)檢查

對(duì)灌漿孔進(jìn)行壓水/氣檢測(cè)，壓力大于灌漿壓力；當(dāng)發(fā)現(xiàn)止?jié){有缺陷時(shí)，應(yīng)在灌漿前進(jìn)行修補(bǔ)。

(5)灌漿

化學(xué)灌漿選用HK—G—4環(huán)氧化學(xué)灌漿材料，灌漿壓力初選0.3～0.5 MPa，具體根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定。灌漿時(shí)在閘墩兩側(cè)立面同時(shí)進(jìn)行，采用由下至上的順序，直至閘墩頂部排氣孔出純漿后停止灌漿(見(jiàn)圖5、圖6)。

(6)表面處理

灌漿完成后，清理超出原裂縫區(qū)域約1 m范圍的區(qū)域，待粘貼碳纖維布區(qū)域應(yīng)平整，除去表面浮塵、油污等雜質(zhì)，直至完全露出混凝土結(jié)構(gòu)新面。轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行導(dǎo)角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應(yīng)小于20 mm。

(7)粘貼碳纖維布

涂刷底層樹(shù)脂：用滾筒刷將底層樹(shù)脂均勻涂抹于清理后的混凝土面上，樹(shù)脂表面指觸干燥后立即進(jìn)行下一道工序施工。

找平處理：對(duì)混凝土表面凹陷部位用環(huán)氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ)平整，且不應(yīng)有棱角；轉(zhuǎn)角處用環(huán)氧膩?zhàn)有迯?fù)為光滑的圓弧，半徑不小于20 mm；在找平材料表面指觸干燥后立即進(jìn)行下一步工序施工。

涂刷浸漬樹(shù)脂：按照碳纖維布產(chǎn)品規(guī)定配比配制浸漬樹(shù)脂并均勻涂抹于所要粘貼的部位。

粘貼碳纖維布：在墩側(cè)立面垂直于裂縫方向滿貼1層碳纖維布，覆蓋整條裂縫，寬度0.6 m，搭接部位寬度為10 cm；再于裂縫區(qū)域條狀粘貼1層水平方向的碳纖維布，布置尺寸為寬25 cm、長(zhǎng)300 cm、間距25 cm，水平箍數(shù)量根據(jù)裂縫延伸長(zhǎng)度確定。在水平箍上再垂向條狀粘貼碳纖維布?jí)汗?，壓固碳布布置尺寸為?5 cm、間距50 cm，對(duì)水平箍起到固定作用。

墩頂部碳纖維布粘貼布置同墩側(cè)，碳布纖維方向垂直于裂縫方向，搭接部位寬度為10 cm。

脫泡處理：用專(zhuān)用的滾筒順纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，使浸漬樹(shù)脂充分浸透碳纖維布，滾壓時(shí)不得損傷碳纖維布。

在最外層碳纖維布的表面再均勻涂刷1道浸漬樹(shù)脂。

(8)表面防護(hù)處理

待碳纖維布粘貼牢固后，在表面涂刷1道HK—968彈性環(huán)氧涂料，既可對(duì)碳纖維布起到防沖保護(hù)作用，又可使處理區(qū)域顏色接近周邊混凝土顏色，保持美觀。

3 主要修補(bǔ)材料

3.1 HK—968彈性環(huán)氧涂料

HK—968彈性環(huán)氧涂料是一種增厚型涂料，常規(guī)產(chǎn)品為灰色，一次涂抹厚度可達(dá)300 μm以上；其綜合了環(huán)氧涂料的強(qiáng)度和聚氨酯涂料的彈性，與普通環(huán)氧涂料相比，韌性、抗沖磨性能、抗裂性等大幅度提高并具有一定的延伸率(見(jiàn)表1)。

表1 HK—968彈性環(huán)氧涂料主要性能指標(biāo)

3.2 HK—EQ環(huán)氧膠泥

HK—EQ無(wú)溶劑環(huán)氧膠泥是一種由改性環(huán)氧樹(shù)脂制備而成的聚合物膠泥，可用于混凝土表面抗沖磨保護(hù)處理，混凝土表面不平整、蜂窩麻面、氣泡等缺陷的表面封閉處理；也可用于裂縫灌漿的表面封縫處理。該環(huán)氧膠泥具有一定的親水性，可用于干燥和潮濕(無(wú)明水)基面(見(jiàn)表2)。

表2 HK—EQ無(wú)溶劑環(huán)氧膠泥主要性能指標(biāo)

3.3 HK—G—4低粘度環(huán)氧灌漿材料

環(huán)保型HK—G—4環(huán)氧灌漿材料是一種粘度低、滲透性好、強(qiáng)度高、操作方便的雙組份灌漿材料，可以對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中的微細(xì)裂縫、施工縫、冷接縫和巖基縫隙進(jìn)行灌漿處理，從而恢復(fù)結(jié)構(gòu)整體性，達(dá)到防滲、補(bǔ)強(qiáng)、加固的目的(見(jiàn)表3)。

表3 環(huán)保型HK—G—4環(huán)氧灌漿材料主要性能指標(biāo)

3.4 碳纖維布

碳纖維布主要性能指標(biāo)如下所示(見(jiàn)表4)。

表4 碳纖維布主要性能指標(biāo)

3.5 碳纖維浸漬樹(shù)脂

碳纖維浸漬樹(shù)脂是一種雙組份、高固含量、高強(qiáng)度、不流淌、觸變型黏合劑(見(jiàn)表5)。

表5 碳纖維浸漬樹(shù)脂主要性能指標(biāo)

4 結(jié) 語(yǔ)

該項(xiàng)目溢洪道4個(gè)閘墩墩頂?shù)?條裂縫均位于支鉸和閘門(mén)之間，為頂部混凝土澆筑深層裂縫或局部貫穿裂縫。4條裂縫分別沿4個(gè)閘墩左右貫通，沿閘墩兩側(cè)向下延伸約3 000 mm，裂縫寬度多為0.15～0.30 mm，縫上局部少許白漿；閘墩兩側(cè)裂縫基本上呈對(duì)稱(chēng)布置，兩側(cè)深度合計(jì)多為1 300～1 950 mm，部分?jǐn)嗝尕灤?/p>

通過(guò)裂縫的成因分析和結(jié)構(gòu)的安全復(fù)核，閘墩結(jié)構(gòu)安全滿足要求，4條裂縫均大概率為溫度裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)安全不造成影響。為保障閘墩結(jié)構(gòu)的完整性，防止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)張威脅結(jié)構(gòu)安全性，已采用化學(xué)灌漿與粘貼碳纖維布綜合應(yīng)用的方法對(duì)裂縫進(jìn)行處理，恢復(fù)閘墩結(jié)構(gòu)的整體性，提高閘墩建筑物的耐久性；并對(duì)閘墩頂部電纜溝兩側(cè)混凝土鑿除處理，重新配筋澆筑以提高其抗裂性能。