小仕陽水庫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

(山東省莒縣仕陽水庫管理處， 山東 莒縣 276500)

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小仕陽水庫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

(山東省莒縣仕陽水庫管理處， 山東 莒縣 276500)

針對仕陽水庫溢洪閘邊墩和泄槽底板出現的混凝土裂縫，淺析了混凝土裂縫的成因，并針對性地提出了化學灌漿和滲透結晶型材料處理措施。

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

小仕陽水庫溢洪道位于大壩右端，型式為有閘控制的開敞式寬頂堰，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，每孔配2×25t電動手搖兩用啟閉機。溢洪閘由鋪蓋、閘室、泄槽、挑流鼻坎、機房橋頭堡等部位組成。上游鋼筋混凝土鋪蓋長20m、厚0.3m，鋪蓋總寬56m；閘室長15m，總寬56m，溢洪閘設為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，閘墩頂上設交通橋，荷載等級為公路Ⅱ級，橋面寬7.5m，橋面高程159.30m。機架橋墩頂上設機架橋，機架橋面寬4.26m，機房地面高程168.80m。在左右岸邊墩兩側建左右橋頭堡(樓梯間)，兩側橋頭堡與啟閉機房連通。溢洪閘上下游翼墻為C25鋼筋混凝土結構。泄槽底板長45.0m，厚0.4m，比降為1∶10，泄槽段末端接挑流鼻坎反弧段，長11.8m，反弧段半徑R=24m，反弧段末端設有挑流鼻坎，鼻坎頂高程144.71m，挑流鼻坎為連續式，挑射角為22.51°，坎下有鋼筋混凝土護坦，寬88m，長5m，頂高程142.00m，厚0.8m，護坦下游端底部設C25鋼筋混凝土灌注樁，樁徑0.8m，樁間距2m，設計樁底高程129.40m，挑流鼻坎后鋼筋混凝土護坦接下游出水渠，渠底寬約88m，深2.5～4.5m，小仕陽村緊臨出水渠右側。

2 裂縫情況

2015年8月14日，水庫管理處工程科技術人員工程巡查時發現溢洪閘兩側邊墩有縱向貫穿性裂縫且有明流發生，泄槽底板也出現不規則少量裂縫，經后期檢查泄槽底板裂縫逐漸增多。2015年8月28日，經施工單位、監理單位、裂縫處理單位共同檢測，對小仕陽水庫溢洪閘混凝土裂縫情況統計如下：

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

b.泄槽底板：33塊共發現不規則裂縫 41條，縫長為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：長度9m，厚度分別為0.4m、11.5m、9.75m、4m、6m，底板下設φ22的錨固筋，錨固深度1m，間距2m，梅花形布置，上下游均設有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，對混凝土倉底，混凝土入倉溫度實施了控制，滿足施工規范要求，混凝土澆筑后養護、保溫及解除保溫措施滿足施工規范要求，混凝土澆筑完成40d后，在氣溫驟降條件下開始發現裂縫，后期裂縫逐漸增多。根據上述現場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，在底部強大基巖的約束下產生拉應力而出現裂縫。

4 裂縫處理

發現裂縫后，莒縣仕陽水庫管理處組織山東省水利科學研究院、山東省水利工程局等單位的專家對混凝土裂縫進行分析，形成了《小仕陽水庫溢洪閘閘墩及泄槽混凝土裂縫專家咨詢會意見》，對裂縫采用如下方案進行處理：

4.1 處理方案

根據不同的裂縫情況分類處理。

閘左右邊墩：按深層裂縫處理，處理方法采用化學灌漿。

泄槽底板：多屬于微小裂縫，處理方法采用滲透結晶性材料涂刷。

4.2 方案實施

2015年8月15—28日，山東省水利工程局按照處理方案進行了裂縫處理。首先對需要處理的裂縫進行檢測統計，檢測內容包括：裂縫數量、位置、長度、寬度、深度等項目。檢測方法：裂縫數量(位置)采用目測或放大鏡觀測，裂縫長度采用直尺測量，裂縫寬度采用0.01mm讀數顯微鏡測量、裂縫深度采用超聲波平測結合混凝土表面裂縫滲水情況確定。針對裂縫檢測情況，確定裂縫屬性，結合《混凝土壩養護修理規程》(SL 230—1998)及施工經驗，采用以下方法處理。

4.2.1 閘邊墩：按深層裂縫處理

a.裂縫灌漿施工場地清理：清理內容為裂縫兩側5cm的范圍內清理干凈，無浮塵、油污、青苔等，其余場地無明水。

b.鉆孔：鉆孔前在裂縫兩側采用鋼筋位置測定儀對裂縫兩側鋼筋進行定位，以避免對鋼筋的破壞。從裂縫最邊處開始，于裂縫兩側5～10cm處傾斜鉆孔至混凝土內部與裂縫斜交，順序為一邊到另一邊。鉆孔布置在裂縫兩側，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則狀，應特別注意鉆孔時須與裂縫面斜交。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。

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

d.灌漿嘴安裝：孔內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：采用灌漿機自裂縫一邊向另一邊往灌漿嘴內灌注裂縫清洗劑，灌注壓力控制在0.2～0.4MPa，待持續灌注清洗劑壓力恒定且停機后壓力為0時，灌注下一個灌漿嘴，直至清洗完整條裂縫。

f.裂縫表面封閉：首先使用磨光機對裂縫表面兩側進行清理，并拭去裂縫表面滲水后，在裂縫表面涂抹環氧膠泥封縫材料。對裂縫滲水情況較多時，應在裂縫上預留排氣、排水孔。在環氧膠泥外側涂刷快硬水泥，以提高封縫效果。冬季封縫膠泥完全固化時間約為15h。

g.裂縫化學灌漿：自上而下，從一側到另一側開始灌注水溶性聚氨酯灌漿材料，灌漿壓力控制在0.3～0.5MPa，待環氧膠泥上留排水孔或騎縫孔滲出灌漿材料后，根據《混凝土壩養護修理規程》(SL230—98)灌漿量小于0.02L/min時停灌，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。對混凝土基層進行充分濕潤(用刷子將水刷在混凝土上)。使得該滲透結晶型材料的活性成分以水為載體，向混凝土內部滲透和結晶。

b.涂刷法施工：材料配合比按照粉體∶水=1∶0.25～0.4的重量比稱重。首先將粉體倒入容器中的水中，采用機械攪拌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白，則將其濕潤后在涂刷后一遍，涂層厚度為0.8mm左右。

c.養護：噴霧養護，涂層不會被灑水損壞時可以用水養護，養護時間為72h。

監理單位對裂縫處理進行全過程旁站監理，混凝土裂縫處理符合處理方案及規范要求。

4.3 效果檢測

裂縫處理后，莒縣仕陽水庫管理處委托山東省水利工程試驗中心對裂縫處理效果進行了檢測：

a.壓水試驗。灌漿完成待漿材完全固化后，對每條裂縫鉆一個檢查孔，檢查孔位置隨機布置。鉆孔前在裂縫兩側采用鋼筋位置測定儀對裂縫兩側鋼筋進行定位，于裂縫一側5～10cm處傾斜鉆孔與混凝土裂縫縫面相交，斜孔深孔40～50cm。壓水試驗采用手壓泵，壓力值控制在0.2～0.4MPa，并穩壓10～20min，單孔吸水量小于0.01L/min，滿足規范要求。

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

c.檢測閘左右邊墩化學灌漿后，壓水試驗吸水率為0.002～0.009L/min，小于0.01L/min的標準灌漿質量，檢測全部合格

5 結 論

溢洪閘邊墩貫穿性裂縫和泄槽底板淺層裂縫，經化學灌漿和滲透結晶性材料涂刷處理后，經檢測和運用，防滲效果顯著，而且化學灌漿和滲透結晶性材料涂刷，具有施工簡單、費用低、工期短等優點，在永久防水的各種混凝土結構的內外表面的防滲水與修補具有重要的指導和推廣意義。

[1] 山東省水利勘測設計院.莒縣小仕陽水庫除險加固工程初步設計報告[R].2008.

[2] 莫正濤.水泥基滲透結晶T1型防水材料在水庫放水洞除險加固工程的應用[J].水利建設與管理,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