水閘閘室底板及閘墩混凝土裂縫原因及處理措施淺析

徐子堃

（新疆伊犁河流域開發建設管理局 烏魯木齊 830000）

1 工程簡述

1.1 工程概況

北疆地區某河攔河引水樞紐由南向北依次由南岸進水閘（3孔，每孔凈寬7m）、攔河閘（分泄洪沖沙閘、泄洪閘共10孔，每孔凈寬12m）、魚道和北岸進水閘（3孔，每孔凈寬7m）組成。其中，泄洪沖沙閘及泄洪閘底板縱向長度為23m，厚度為1.5m，齒墻部位深3m，泄洪沖沙閘底板寬度為27.9m（2孔），泄洪閘底板寬度為43.4m（3孔）。閘底板混凝土采用C25泵送混凝土，底板面層20cm采用C60硅粉混凝土。攔河閘中墩厚1.5m，邊墩厚1.2m，高7m，長23m；進水閘中墩厚1.5m，邊墩厚1.2m，高5.8m,長20m。水閘底板基礎面處于砂礫石弱風化層內，為第四系砂礫石及半膠結砂礫巖，允許承載力為400～450kPa。該層具有遇水泥化、失水崩解，強度降低的特點。

1.2 工程施工情況

閘室基礎采用機械開挖，預留50cm保護層人工開挖。人工開挖過程中，通過采取各種措施，確保基面干燥、無泥化。

閘墩混凝土澆筑采用C25混凝土，用25t吊車吊罐配合溜桶入倉，倉面每2.5～3.0m設置1個溜桶，現場檢測坍落度及含氣量均合格。閘墩混凝土澆筑時間普遍在16h左右，其中縫墩澆筑時間在21h左右，南、北岸進水閘閘墩混凝土澆筑時間在20h左右。

閘墩混凝土澆筑于2007年9月6日澆筑第一倉，至2007年10月14日全部澆筑完成（1號邊墩于2007年9月6日下午開倉，于9月12日上午澆筑完成；13號邊墩于2007年10月14日開倉，當天澆筑完成。至此全部閘墩澆筑完畢）。

底板混凝土采用C25泵送混凝土，于2007年7月9日開始第一倉混凝土澆筑，至2007年8月18日完成最后一塊底板混凝土澆筑（1號閘底板于2007年7月9日上午11∶25分開始澆筑,于7月13日凌晨4：00結束；4號閘底板于2007年8月16日下午16：20開始澆筑,于8月18日上午10：40分結束。至此全部底板混凝土澆筑完成）。沖沙閘底板順水流方向23m、垂直水流方向27.9m，泄洪閘底板順水流方向23m，垂直水流方向42.4m；以順水流方向布料，澆筑順序從左向右。泄洪沖沙閘底板澆筑時間分別為42h、88h，泄洪閘底板混凝土澆筑時間分別為52h、60h。

監理對原材料鋼筋、水泥及混凝土澆筑過程中間產品等按批次進行了見證取樣，經專業部門鑒定，取樣均合格。整個混凝土澆筑過程在受控、有序、規范的情況下進行。

2 裂縫檢測成果

2.1 樞紐工程裂縫情況簡介

2007年10月，在工程現場的質量檢查工作中首先發現部分閘墩裂縫，至同年11月，全部閘墩均出現裂縫，2008年又發現部分水閘底板出現裂縫。

2.2 分布特點

經過對樞紐工程底板及閘墩裂縫位置和裂縫情況的實地勘測，裂縫按以下特點分布：

a.攔河閘閘墩及底板混凝土裂縫主要集中分布于樁號 0＋014～0＋016附近，分居牛腿上、下游（牛腿樁號為 0＋014.05～0＋015.90）。

進水閘閘墩混凝土裂縫集中分布于樁號0＋012.7～0＋016.4處，分居牛腿上、下游（牛腿樁號為0＋012.05～0＋014.14）；

b.裂縫分布情況為閘墩南側多、北側少（南側為向陽側，北側為背陰側）。攔河閘閘墩南側共有裂縫20條，占攔河閘閘墩裂縫總數的62.5%；北側12條，占攔河閘閘墩裂縫總數的37.5%。

進水閘閘墩向陽側出現裂縫4條，占進水閘裂縫總數的57.1%；背陰側出現3條，占進水閘裂縫總數的42.9%。

c.閘墩裂縫均為豎向分布，裂縫寬度小于0.1mm，局部達到0.2mm，左右大致對稱，部分裂縫延伸到頂，此種裂縫在高程679.500m均呈冠狀發育（墩頂高程為682.000m）。

d.閘底板裂縫均分布于閘室工作門底坎的下游側，多為南北走向分布，個別閘墩呈東西走向分布。

e.閘底板左起1號閘孔裂縫較寬，約0.5mm；其他出現裂縫的底板裂縫寬度均不大于0.2mm，個別為0.3mm。

f.通過參建各方聯合對閘墩及底板裂縫部位采用φ75取芯機進行鉆孔取樣的結果顯示：雖然芯樣混凝土致密、完整、無缺陷，據取芯處所斷鋼筋顯示：鋼筋完好，無銹蝕。

2009年6月19日，新疆水利水電工程質量檢測中心對1號、3號、4號閘墩右側及4號閘墩左側裂縫（抽樣原則：選擇縫寬較大、延伸較長、具有代表性的裂縫進行抽檢）進行聲波檢測，檢測后出具的閘墩裂縫聲波法檢測報告認定：閘墩裂縫均為表面裂縫，裂縫影響深度為62～249mm。

3 裂縫產生的誘因分析

a.根據裂縫產生情況，溫度變化區（向陽側）產生的裂縫遠多于背陰側。故不排除因受溫度和濕度變化的影響，在溫度應力的影響下，在牛腿等承壓部位，產生連續裂縫。

b.混凝土在升溫的過程中，表面引起拉應力，后期在降溫過程中，由于受到基礎的約束，又會在混凝土內部出現拉應力，當這些拉應力超出混凝土的抗裂能力時，即會出現裂縫。

c.《水閘設計規范》（SL265—2001）中 4.2.11 項中要求對堅實地基上或采用樁基的水閘，可在閘室底板上或閘墩中間設縫分段；對軟弱地基上或地震區的水閘，宜在閘墩中間設縫分段。巖基上的分段長度不宜超過20m，土基上的分段長度不宜超過35m。

攔河閘及進水閘基礎均位于半膠結砂礫石層弱風化巖（Ⅻ類巖石類別劃分中劃歸Ⅶ類巖石），攔河閘閘墩長度為23m，沖沙閘底板寬度為27.9m，泄洪閘底板寬度為43.4m，進水閘閘墩長度為20m，底板寬度為26.4m。閘墩長度均較長，底板寬度均較大，故易產生豎縫。

d.由于水閘底板及閘墩采用混凝土分期澆筑，當水閘閘墩進行澆筑時，閘底板水化熱已充分釋放，故其對閘墩的溫度變形產生較強的約束，而使閘墩混凝土產生裂縫。

4 應對裂縫的處理措施

4.1 裂縫處理措施的確定

根據現場情況及《水閘施工規范》（SL265—2001）中的規定（性質僅為微細表面的裂縫、鋼筋混凝土的淺層縫，且在水位以上區縫寬小于0.20mm、水位變動區縫寬小于0.15mm、水下區縫寬小于0.30mm的裂縫，可以不予處理），對于裂縫寬度大于0.1mm的裂縫，采用內部進行化學灌漿及表面封閉的綜合處理方案。

4.2 材料的選擇

化學灌漿材料采用改性環氧灌漿材料，該材料可灌性好，粘結強度高，對裂縫能夠起到補強加固作用。灌漿材料性能指標見下表。

SK—E改性環氧灌漿材料性能表

裂縫內部化學灌漿完成2～3天后，在裂縫表面采用具有優異力學性能（SK手刮聚脲柔性防水材料與混凝土之間的粘結強度可達3MPa以上）的SK手刮聚脲柔性防水材料進行封閉。該材料具有施工方便、不需要專門設備，抗老化能力強，顏色接近混凝土，對建筑物外觀質量影響較小等突出特點。

4.3 裂縫處理施工工藝

施工流程為：裂縫調查→裂縫內部化學灌漿→裂縫表面封閉處理→養護。

4.3.1 高壓化學灌漿施工工藝

a.沿混凝土裂縫兩側打斜孔與縫面相交，孔距為20～30cm，孔深20cm，孔徑2cm。灌漿孔鉆好后，用高壓氣吹出造孔時產生的粉塵，清孔驗收標準以孔內無任何雜物為準。

b.在已洗好的灌漿孔裝上專用的灌漿嘴。

c.為了保證灌漿質量，灌漿采用專業的高壓灌漿機，灌漿壓力要分級施加，直至達到最高灌壓，最高壓力根據現場情況確定。

所灌孔在要求的時間內不進漿或所灌孔附近的裂縫出漿，且出漿濃度與進漿濃度相當或滲水裂縫不再滲漏時，結束灌漿。

d.灌漿結束待灌漿材料固化后，砸除灌漿嘴，封堵孔洞。

4.3.2 裂縫表面封閉處理施工工藝

a.采用專用工具打磨裂縫表面混凝土直至露出新鮮面。

b.用清水洗去除裂縫表面粉塵。c.表面干燥后，涂刷專用界面劑。

d.待界面劑初凝后，刮刷或涂刷SK手刮聚脲封閉裂縫，涂刮過程當中應當盡量避免內部產生氣泡。

e.自然養護7天。

5 結語

本文通過對伊犁河攔河引水樞紐工程水閘底板及閘墩混凝土的裂縫發育情況及處理措施的相關資料進行搜集整理，對其形成原因及處理措施得出一些粗淺的認識。在工程實踐中，通過采用內部進行化學灌漿及表面封閉的綜合處理方式，將由裂縫帶給建筑物的影響降至最低程度，對外部環境類似地區的大型水閘工程預防或克服相關問題具有一定的參考價值。■