泄洪閘底板與閘墩裂縫處理技術措施

馬國棟，張樹輝，劉延明

（1.黑龍江省引嫩工程管理處，黑龍江安達 151400;2.富裕縣水務局，黑龍江富裕 161200）

1 概述

泄洪閘底板與閘墩裂縫是泄水建筑物混凝土（特別是抗沖耐磨混凝土）表面經常存在的問題。大量的混凝土工程實踐證明，混凝土結構裂縫是不可避免的。因為使用的混凝土是多種材料組成的一種混合體，且又是一種脆性材料，在受到溫度、壓力和外力的作用下，都有出現裂縫的可能性。國家規范對混凝土構筑物的裂縫有不同的控制范圍和要求。規范對在不同環境下混凝土構筑物，在不同的介質情況下，所規定的混凝土裂縫寬度也不同。對混凝土構筑物的裂縫我國在《混凝土結構設計規范》GBJ10—89表3·3·4中規定允許裂縫寬度為0.2～0.3 mm。要處理好混凝土裂縫問題，需通過分析裂縫產生原因，詳細的裂縫調查，通過試驗，確定適合該工程混凝土裂縫的處理措施。

2 裂縫成因分析

影響混凝土結構開裂的原因很多，特別是與材料、溫度、基礎約束、施工養護及分層分塊等因素有關。混凝土材料本身呈脆性和不均勻性，因此以上原因都會引起混凝土開裂。水工建筑物產生裂縫主要有以下幾種：

1）混凝土在硬化的過程中，由于干縮引起的體積變形受到約束時產生的裂縫，這種裂縫的寬度有時會很大，甚至會貫穿整個構件。

2）大體積混凝土水化時產生的大量水化熱得不到散發，導致混凝土內外溫差較大，使混凝土的形變超過極限引起裂縫。

3）在厚度較大的構件中，由于混凝土的塑性塌落引起的裂縫。

4）當有約束時，混凝土熱漲冷縮所產生的體積漲縮，因為受約束力的限制，在內部產生了溫度應力，由于混凝土抗拉強度低，容易被溫度引起的拉應力拉裂，從而產生溫度裂縫。由于太陽暴曬產生裂縫也是工程中最常見的現象。

5）混凝土加水拌和后，水泥中的堿性物質與活性骨料中活性氧化硅等起反應，析出的膠狀堿——硅膠從周圍介質中吸水膨漲，體積增大3倍，從而使混凝土漲裂產生裂縫。

6）在炎熱的大風天氣，混凝土表面蒸發較快，造成混凝土內部水化熱過高，在混凝土澆筑數小時仍處于塑性狀態，易產生塑性收縮裂縫。

7）構件超載產生的裂縫。例如：構件在超出設計的均布荷載或集中荷載作用下產生內力彎矩，出現垂直于構件縱軸的裂縫，構件在較大剪力作用下，產生斜裂縫，并向上、下延伸。

8）當結構的基礎出現不均勻沉陷，就有可能會產生裂縫，隨著沉陷的進一步發展，裂縫會進一步擴大。

9）當鋼筋混凝土處于不利環境中，例如：侵蝕性水，由于混凝土保護層厚度有限，特別是當混凝土密實性不良，環境中的氯離子等和溶于水中的氧會使混凝土中的鋼筋生銹，生成氧化鐵，氧化鐵的體積比原來金屬的體積大得多，鐵銹體積膨脹，對周圍混凝土擠壓，使混凝土脹裂。

以上裂縫在泄水建筑物抗沖耐磨混凝土表面普通存在，經處理后，可以滿足過水條件。在處理時應詳細檢查，具體分析是哪種原因造成的裂縫，再采取相應的處理措施。

3 裂縫檢查

1）統計裂縫的條數、長度、表面開裂度及詳細的部位，并對裂縫的追蹤調查結果進行說明。

2）所有的裂縫均進行繪制成圖，為下一步裂縫處理提供基本依據。成果送業主、監理、設代審核。

3）會同業主、監理、設代對牛腿及牛腿與閘墩交界面進行詳細檢查。

4）重要部位的裂縫進行混凝土無損探傷。

在統計裂縫分布的基礎上，與業主、監理、設代共同協商選擇重要部位的裂縫進行混凝土無損探傷，可以選用設備型號為DOC2000進行現場檢測。該設備不需要鉆孔，可以直接在混凝土表面檢測，利用計算機進行頻譜分析，測試結果準確，已在國內外工程中應用。

4 裂縫處理方案的確定

常用的混凝土裂縫的處理多為如下方法：

4.1 表面處理法

包括表面涂抹和表面貼補法。涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫，深度未達到鋼筋表面的發絲裂縫，不漏水的縫，不伸縮的裂縫以及不再活動的裂縫。表面貼補（土工膜或其它防水片）法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置、變形縫）的防滲堵漏。

4.2 填充法

用修補材料直接填充裂縫，一般用來修補較寬的裂縫，作業簡單，費用低。寬度＜0.3 mm，深度較淺的裂縫或是裂縫中有充填物，用灌漿法很難達到效果的裂縫、以及小規模裂縫的簡易處理可采取開V型槽，然后作填充處理。

4.3 灌漿法

此法應用范圍廣，從細微裂縫到大裂縫均可適用，處理效果好。

4.4 結構補強法

因超荷載產生的裂縫、裂縫長時間不處理導致的混凝土耐久性降低、火災造成的裂縫等影響結構強度可采取結構補強法。包括斷面補強法、錨固補強法、預應力法等。

5 裂縫處理技術措施

5.1 室內試驗

5.1.1 選用材料

在閘底板與閘墩的裂縫處理上，采用化學灌漿法施工簡便，效率高，而且處理效果顯著。而多數已建工程實例應用中，多選用Denepo×40環氧樹脂漿材作為工程泄洪閘底板與閘墩裂縫處理材料。該材料具有以下特點：

1）超低黏度、高滲透力、固含量為100%的雙組分環氧樹脂漿材。

2）特別適合干燥或潮濕環境中的混凝土裂縫或超細裂縫的結構黏結，封閉多孔的低密度混凝土。

3）具有良好的耐久性、使用方便、對使用者沒有危害，對環境沒有污染。

5.1.2 試驗方法

選取3塊混凝土標準試塊（10 cm×10 cm×10 cmC40混凝土），兩側埋入直徑16 mm高強螺拴，裂縫寬度設置為3～5 mm。注漿步驟為：①清理混凝土表面;②清潔裂縫;③封閉四周裂縫;④埋注漿嘴及注漿管;⑤注漿。測試兩個指標：①注漿前后混凝土超聲波檢測;（有試驗儀器可做此項檢測）;②拉拔試驗檢測裂縫黏結強度指標。

5.1.3 試驗目的

通過室內試驗，確定漿液配合比，確定施工工藝。

5.2 現場施工

5.2.1 根據對裂縫檢測結果，確定施工工藝流程

裂縫調查→打灌漿孔→壓風檢查→封閉裂縫→埋注漿管、注漿→拆除灌漿器→拆除底座→表面清理修整

5.2.2 具體施工措施

1）第一步：處理泄洪閘閘墩裂縫，灌漿順序為自下而上壓力灌漿：①搭設鋼管架工作平臺至閘頂或吊籠升降;②沿裂縫兩側打灌漿孔，深度30 cm，穿過裂縫;③壓風檢查每孔的通視情況;④埋設專用注漿嘴;⑤封閉裂縫。根據儀器檢測結果，如果裂縫開裂至中墩，對中墩永久縫首先使用HAFlex彈性聚氨酯灌漿材料封閉;如果裂縫未至中墩，則采用Denepo×40環氧樹脂漿材灌漿;⑥采用專用環氧灌漿泵進行壓力灌漿，灌漿壓力由設備自動控制，現場可隨時調整。注漿槍對準注漿嘴壓力注漿，直至第二個注漿嘴出漿，自下而上，穩壓30 min，直至結束。

2）第二步：處理泄洪閘底板裂縫：①沿裂縫兩側5 cm用鋼絲刷清除表面浮漿、油污等，如果有滲水點、線，用噴燈烤，迅速覆蓋高強環氧膠泥。之后用細銅刷刷凈縫內灰塵;②沿裂縫方向黏貼灌漿底座，間隔30～40 cm，遇有裂縫交叉部位，必須放置底座。其余部位采用高強環氧膠泥涂抹，壓實裂縫;③待膠泥固結后，自下而上，自左而右層層灌漿，直至結束;④表面清理修整。

5.3 質量檢查

1）泄洪閘底板采用鉆孔取芯，每孔取芯1個，共3個。孔徑為70～80 mm，檢查漿液是否清晰可見，灌漿飽滿。

2）用DOC2000現場進行無損探傷檢查，即對灌漿前相應部位按規定進行同樣程序檢查，對指標進行對比，以確定灌漿效果。

5.4 驗收

驗收時，施工單位向監理、設計部門提交下列資料：

1）裂縫分布調查成果。

2）室內試驗成果。

3）施工原始記錄。

4）施工中主要問題及處理記錄。

5）施工竣工資料（包括竣工圖、重點部位的錄像或照片等）。

[1]中國長江三峽工程開發總公司，中國葛洲壩水利水電工程集團公司.DL/5144-2001水工混凝土施工規范[S].北京：中國電力出版社，2001.