黃墩湖滯洪閘底板裂縫綜合治理技術(shù)及其效果評估

摘 "要：為解決黃墩湖滯洪閘底板裂縫問題，研究采用控制灌漿技術(shù)及改性環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠等材料進(jìn)行裂縫治理。通過對裂縫進(jìn)行清理、注漿管安裝、控制灌漿以及材料固化等一系列工藝流程，確保裂縫得到妥善處理。檢測結(jié)果顯示，治理后裂縫寬度顯著減小，裂縫深度明顯改善，裂縫形態(tài)趨于穩(wěn)定且未見新擴(kuò)展，表明裂縫治理措施有效提升結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。長期觀察發(fā)現(xiàn)，非固化橡膠密封材料的應(yīng)用保持結(jié)構(gòu)良好的耐久性和防水性能，延長使用壽命，增強(qiáng)工程的安全性和可靠性。研究表明，采用控制灌漿技術(shù)及高性能材料對裂縫進(jìn)行綜合治理是可行且有效的，為類似工程提供有益的參考。

關(guān)鍵詞：黃墩湖滯洪閘；裂縫治理；控制灌漿技術(shù)；改性環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠；裂縫檢測；結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

中圖分類號：F407.9 " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " " " " "文章編號：2095-2945（2025）10-0185-04

Abstract： In order to solve the problem of cracks in the floor of Huangdun Lake flood detention gate， controlled grouting technology and modified epoxy structural glue were used to control cracks. A series of processes such as cleaning cracks， installing grouting pipes， controlling grouting， and curing materials ensure that cracks are properly handled. The test results show that after treatment， the crack width has been significantly reduced， the crack depth has been significantly improved， and the crack shape has stabilized without new expansion， indicating that the crack treatment measures have effectively improved the safety and stability of the structure. Long-term observation has found that the application of non-cured rubber sealing materials maintains good structural durability and waterproof performance， extends service life， and enhances project safety and reliability. Research shows that it is feasible and effective to comprehensively control cracks using controlled grouting technology and high-performance materials， providing a useful reference for similar projects.

Keywords： Huangdun Lake flood detention gate; crack management; controlled grouting technology; modified epoxy structural adhesive; crack detection; structural stability

黃墩湖滯洪閘作為江蘇省重要的防洪設(shè)施，隨著使用年限的增長，滯洪閘底板出現(xiàn)的裂縫問題逐漸顯現(xiàn)，這些問題不僅影響到結(jié)構(gòu)的整體性能，還可能引發(fā)滲漏現(xiàn)象，進(jìn)而威脅到工程的安全運行。特別是裂縫寬度超過規(guī)范限值的情況，迫切需要采取有效的處理措施加以解決?；诖吮尘?，本研究旨在探討黃墩湖滯洪閘底板裂縫處理的必要性與重要性，通過詳細(xì)分析裂縫現(xiàn)狀并結(jié)合工程實際需求，制定科學(xué)合理的修補(bǔ)方案，確保結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定。

1 "黃墩湖滯洪閘的重要性及底板裂縫問題的背景

1.1 "黃墩湖滯洪閘的重要性和背景

黃墩湖滯洪閘位于江蘇省徐州市與宿遷市交界處的中運河西堤灘地上，是沂沭泗水系黃墩湖滯洪區(qū)的關(guān)鍵控制工程。該工程于1997年動工，1999年竣工并投入使用，總投資達(dá)4 473萬元人民幣，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為二十年一遇工情、五十年一遇水情，最大設(shè)計流量為2 000 m3/s。滯洪閘由12孔組成，每孔凈寬10 m，總凈寬120 m，閘身采用開敞式鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，配備弧形鋼閘門及相應(yīng)的啟閉設(shè)備。該工程不僅對保障周邊地區(qū)的防洪安全至關(guān)重要，而且能有效利用駱馬湖的調(diào)蓄能力，減少滯洪區(qū)的淹沒范圍和水深，降低經(jīng)濟(jì)損失。

自運行以來，黃墩湖滯洪閘歷經(jīng)多次加固改造。然而，近年來在底板部位出現(xiàn)的裂縫引起了關(guān)注。這些裂縫主要沿水流方向分布，最長者達(dá)9 m，縫寬分別為0.41、0.68 mm，均超過SL 191—2008《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定的最大裂縫寬度限值0.25 mm。裂縫的存在不僅影響結(jié)構(gòu)的整體性能，還可能導(dǎo)致滲漏問題，威脅工程安全。因此，迫切需要對超限裂縫采取合理有效的處理措施。

1.2 "裂縫成因分析

裂縫的形成有多方面原因，一是底板水平段與斜坡段交匯處存在應(yīng)力集中的問題，二是底板跨中位置由于結(jié)構(gòu)受力特性導(dǎo)致順?biāo)飨虍a(chǎn)生裂縫，尤其是在2和5孔縫寬最大。此外，底板在運行期間經(jīng)常處于干濕交替的惡劣環(huán)境中，這可能導(dǎo)致混凝土保護(hù)層的老化，裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大，進(jìn)而引發(fā)鋼筋銹蝕的問題。根據(jù)工程特點及裂縫的具體情況，裂縫處理采取了包括開槽法和壁可法在內(nèi)的多種修補(bǔ)措施，并制定了詳細(xì)的裂縫處理技術(shù)要求，以確保裂縫處理的質(zhì)量和效果。

1.3 "研究目的與意義

黃墩湖滯洪閘作為江蘇省重要的防洪工程，其運行狀態(tài)直接影響周邊地區(qū)的防洪安全與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。本研究旨在探討該滯洪閘底板裂縫處理的必要性與重要性，通過詳細(xì)分析裂縫現(xiàn)狀并結(jié)合工程實際需求，制定科學(xué)合理的修補(bǔ)方案，以確保結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。研究還力求為類似工程提供有效的解決方案和技術(shù)支持，從而及時有效地應(yīng)對裂縫問題，防止?jié)B漏發(fā)生，保障結(jié)構(gòu)耐久性和整體工程的安全穩(wěn)定運行。

2 "裂縫治理的重要性和必要性

黃墩湖滯洪閘在歷經(jīng)多年的運行后，底板出現(xiàn)的裂縫已成為制約其功能發(fā)揮的關(guān)鍵問題。裂縫的存在不僅會導(dǎo)致滲漏，加速混凝土的老化進(jìn)程，還可能造成鋼筋銹蝕，削弱結(jié)構(gòu)的整體承載能力。因此，及時對裂縫進(jìn)行治理，不僅能夠保障工程的正常使用，還有助于提升整個區(qū)域的防洪減災(zāi)能力。

2.1 "裂縫治理原則與材料選擇

2.1.1 "裂縫治理的基本原則

為確保裂縫修補(bǔ)的質(zhì)量，治理方案的設(shè)計與實施必須滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計壽命的要求，確保修補(bǔ)后的結(jié)構(gòu)具有良好的耐久性和完整性，防止再次出現(xiàn)裂縫或其他形式的損害。

2.1.2 "材料選擇

在治理黃墩湖滯洪閘裂縫的過程中，選擇合適的材料至關(guān)重要。根據(jù)裂縫的特性以及治理原則，主要使用的材料包括但不限于以下幾種。

1）特種水泥基灌漿材料：此類材料具有高抗分散性、優(yōu)良的施工性、適應(yīng)性強(qiáng)等特點，特別適用于水下施工。其性能優(yōu)越，遠(yuǎn)超一般水泥材料，能夠滿足不同施工環(huán)境的需求。此外，這種材料還具有良好的安全環(huán)保性，不會對水質(zhì)造成污染。試驗數(shù)據(jù)見表1。

2）非固化橡膠類密封材料：這類材料永遠(yuǎn)不會固化，固含量高達(dá)99%，具有極強(qiáng)的黏結(jié)力，可在潮濕基面施工，甚至可以直接帶水堵漏。它具有良好的柔韌性，能夠適應(yīng)基層的變形和開裂，同時還具備優(yōu)異的自愈性，能夠在破損后自行修復(fù)，維持防水層的連續(xù)性。

3）環(huán)氧改性聚硫密封材料：這類材料具有優(yōu)良的耐燃油、液壓油、水等多種化學(xué)品性能，以及耐熱和耐大氣老化性能。它具有良好的柔軟性和低溫饒曲性，環(huán)保性能好，對大多數(shù)材料都有良好的黏附性。試驗數(shù)據(jù)見表2。

表2 "環(huán)氧改性聚硫密封材料試驗數(shù)據(jù)

4）改性環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠：這類材料耐水耐潮濕，抗鹽堿抗凍脹，混合后可以在水中固化、黏接，固化時間可調(diào)。它能夠在0 ℃以上固化，既適用于潮濕環(huán)境也適用于干燥環(huán)境。此外，無溶劑配方確保了固化后不會因溶劑揮發(fā)而收縮，固含量超過95%，固化體系無有機(jī)溶劑釋放，反應(yīng)放熱平穩(wěn)，不易爆聚。環(huán)氧固化后有一定的韌性，可以抵抗汽車或列車通行時對結(jié)構(gòu)的震動擾動和荷載擾動。其低黏度、高滲透性使得它可以灌入0.2 mm甚至更細(xì)小的縫隙中，利于堵漏效果。固化后的強(qiáng)度可達(dá)C50～C60等級，通過專利工法的應(yīng)用，可以使漏水裂縫灌漿飽滿度達(dá)到95%以上。目前，環(huán)氧類材料因其高抗壓強(qiáng)度和良好的黏接強(qiáng)度成為了工程加固領(lǐng)域的首選材料，尤其在地下工程中，由于不存在紫外線導(dǎo)致老化的環(huán)境，環(huán)氧材料的耐久性表現(xiàn)更為突出。

2.2 "裂縫治理中所使用的材料

2.2.1 "改性環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠

改性環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠是一種高性能裂縫修補(bǔ)材料，具備耐水濕、水中固化能力，適用于潮濕或水下環(huán)境；固化時間可控，適應(yīng)低溫固化（大于0 ℃），無溶劑配方確保固化后無收縮，固含量超過95%；固化過程放熱均勻，提高施工安全性；固化后材料韌性良好，能抵御動態(tài)載荷；低黏度利于滲入細(xì)微裂縫（小于等于0.2 mm），固化強(qiáng)度達(dá)C50～C60；專利施工方法確保灌漿飽滿度超過95%，并在地下環(huán)境中表現(xiàn)出優(yōu)異的長期穩(wěn)定性。

2.2.2 "非固化橡膠密封材料

非固化橡膠密封材料以其永久彈塑性和高達(dá)99%的固含量，在裂縫治理中廣泛應(yīng)用；強(qiáng)大的黏結(jié)力允許其在潮濕表面甚至帶水環(huán)境中施工；材料柔韌，適應(yīng)基層變形與開裂，尤其適合變形縫處理；具備自愈合特性，防止水分侵入，保持防水層連續(xù)性；材料無毒、無味，環(huán)保安全，耐腐蝕且耐受極端溫度條件。

2.2.3 "材料的性能測試結(jié)果

為了驗證上述材料的性能，進(jìn)行了多項實驗，測試結(jié)果如下。

1）改性環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠：抗拉強(qiáng)度平均值為19.8 MPa，受拉彈性模量平均值為995 MPa，伸長率平均值為6.8%；抗壓強(qiáng)度平均值為95.2 MPa；鋼對鋼拉伸抗剪強(qiáng)度平均值為15.9 MPa。

2）非固化橡膠密封材料：低溫柔性測試結(jié)果表明，在35 ℃時無斷裂；耐熱性測試顯示，在65 ℃、2 h條件下無滑動、流淌或滴落；黏結(jié)性能測試結(jié)果表明，無論在干燥還是潮濕基面上都能達(dá)到100%內(nèi)聚破壞。

2.2.4 "材料選擇的理由

在黃墩湖滯洪閘裂縫治理過程中，選擇上述材料主要是基于其卓越的性能和適用性。改性環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠以其出色的耐水性、良好的韌性和高強(qiáng)度，適用于多種裂縫修補(bǔ)場景。而非固化橡膠密封材料則以其永不固化、強(qiáng)大的黏結(jié)力和自愈性，特別適合用于需要長時間保持彈性和密封性的裂縫治理。這2種材料的結(jié)合使用，能夠確保裂縫治理方案的有效性和持久性，同時也滿足了裂縫治理的基本原則——確保質(zhì)量、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用。

3 "裂縫處置方案與施工工藝

3.1 "核心原理：控制灌漿技術(shù)

控制灌漿技術(shù)是一種先進(jìn)的裂縫處理方法，其核心原理在于通過將裂縫長度超過1 m的部分進(jìn)行分段處理，將無序的裂縫轉(zhuǎn)變?yōu)橛行虻亩温淇p，從而提高裂縫處理時的灌漿飽和度和抗?jié)B能力。具體步驟包括：裂縫分段，通過在裂縫上設(shè)定多個注漿孔，將長裂縫分割成若干個較短的段落縫；有序灌漿，采用分區(qū)注漿的工法，確保每一部分的裂縫都能得到有效處理，提高裂縫的封閉效果；灌漿飽和度，采用低壓、慢灌、快速固化、間隙性分序分次灌漿工法，使得裂縫的灌漿飽和度達(dá)到高水平，通常能達(dá)到90%左右；恢復(fù)防水功能，結(jié)合裂縫治理，恢復(fù)底板原有的防水功能，同時進(jìn)行結(jié)構(gòu)缺陷的處理，如圖1所示。

圖1 "混凝土表面

3.2 "施工步驟

裂縫處理的施工流程具體如下。

①裂縫清理：首先，清理裂縫表面，將裂縫切割成“V”型槽，深度約為20 mm，寬度同樣為20 mm。然后，用高壓水槍清理裂縫內(nèi)的塵土、碎屑等雜質(zhì)，確保裂縫內(nèi)部干凈。清理完畢后，用吹風(fēng)機(jī)將裂縫吹干。②注漿管安裝：在裂縫的兩邊，沿著裂縫方向，每隔一定距離（1/3～1/2）打入注漿孔。在裂縫的中間垂直鉆孔，孔徑25 mm。在孔內(nèi)放置Ф20 mm丁基彈性橡膠尼龍棒。③注漿壓力控制：采用控制灌漿技術(shù)，注漿壓力控制在0.2～0.4 MPa，確保灌漿材料能夠均勻填充裂縫。注漿時，先淺孔后深孔灌注，確保裂縫各個角落都被充分填充。④注漿：注入改性環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠，確保灌漿飽滿度超過國家GB 50367—2013《混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范》要求的85%，采用控制灌漿工法，可以達(dá)到行業(yè)內(nèi)高標(biāo)準(zhǔn)的90%左右。⑤固化：灌注完成后，等待材料固化，固化過程中應(yīng)保持裂縫表面的清潔，避免外界污染物進(jìn)入。固化后，用錘子、鑿子敲掉注入器，用砂輪將作業(yè)面打磨光潔平整。

4 "裂縫檢測與效果評估

4.1 "檢測方法

在黃墩湖滯洪閘裂縫治理工作中，裂縫檢測是一項至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，其不僅有助于評估裂縫的嚴(yán)重程度，還能為后續(xù)的治理提供科學(xué)依據(jù)。裂縫檢測方法主要包括平測法和斜測法，以下是這些方法的具體介紹。

4.1.1 "平測法

當(dāng)結(jié)構(gòu)的裂縫部位只有一個可測表面，并且估計裂縫深度不大于500 mm時，可采用平測法。平測法分為不跨縫的聲時測量和平測法檢測裂縫深度。

不跨縫的聲時測量：將發(fā)射（T）和接收（R）換能器置于裂縫附近同一側(cè)，以2個換能器內(nèi)邊緣間距（l'）等于100、150、200 mm……分別讀取聲時值（ti），繪制“時距”坐標(biāo)圖。不跨縫平測的混凝土聲速值可通過回歸分析方法求得。

跨縫的聲時測量：將T、R換能器分別置于裂縫兩側(cè)，以l'=100、150、200 mm……分別讀取聲時值（t0i），同時觀察首波相位的變化。

當(dāng)結(jié)構(gòu)的裂縫部位具有2個相互平行的測試表面時，可采用雙面穿透斜測法檢測。

測點布置將T，R換能器分別置于兩測試表面對應(yīng)測點1，2，3……的位置，讀取相應(yīng)聲時值ti、波幅值A(chǔ)i及主頻率fi。

裂縫深度判定：在相對測試面布置測點，聲測線斜向穿過裂縫斷面，測量各測線的聲時T、幅度A，比較過縫與不過縫的測線聲參量有沒有明顯變化，存在明顯差異的測線為過縫測線，便可判斷裂縫深度以及是否貫通。其中幅度A是主要敏感參量，要求幅度具有可比性，除要求測試系統(tǒng)和測試參數(shù)不變外，還要求：各測線等長，測線傾斜角度相同。

4.1.2 "斜測法

當(dāng)結(jié)構(gòu)的裂縫部位有2個相互平行的測試表面時，采用斜測法檢測裂縫。這種方法包括測點布置和裂縫深度判定。

1）測點布置：將T、R換能器分別置于兩測試表面對應(yīng)測點的位置，讀取相應(yīng)的聲時值、波幅值及主頻率。

2）裂縫深度判定：在相對測試面布置測點，聲測線斜向穿過裂縫斷面，測量各測線的聲時、幅度。幅度是主要敏感參量，要求幅度具有可比性，除要求測試系統(tǒng)和測試參數(shù)不變外，還要求各測線等長，測線傾斜角度相同。

4.2 "效果評估

為評估裂縫治理效果，我們對黃墩湖滯洪閘治理前后的裂縫情況進(jìn)行了檢測與數(shù)據(jù)對比。治理前，底板裂縫最大寬度為0.28 mm，深度95 cm；閘墩裂縫最大寬度0.20 mm，長度3.5～4.5 m。采用改性環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠等先進(jìn)技術(shù)材料治理后，裂縫寬度顯著減小，深度明顯改善，裂縫形態(tài)趨于穩(wěn)定且未見新擴(kuò)展，表明治理措施有效提升了結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

5 "結(jié)束語

經(jīng)過治理，黃墩湖滯洪閘裂縫得到有效控制，裂縫寬度與深度顯著改善，檢測顯示裂縫形態(tài)趨于穩(wěn)定，未見新的擴(kuò)展跡象，表明治理措施達(dá)到了預(yù)期效果，提升了結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性。長期來看，治理后結(jié)構(gòu)不僅解決了即時裂縫問題，更因采用自愈合特性的非固化橡膠密封材料，保持了良好的耐久性和防水性能，從而延長了結(jié)構(gòu)使用壽命，增強(qiáng)了工程的安全性和可靠性。

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