新疆某引水閘裂縫成因及處理措施研究

李　超

(新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 830000)

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新疆某引水閘裂縫成因及處理措施研究

李超

(新疆水利水電勘測設計研究院，烏魯木齊 830000)

摘要：在水閘工程中，混凝土結構產生裂縫是比較常見的，輕則影響建筑物外觀以及正常使用和耐久性的影響，重則引發安全質量事故。文章以新疆某河攔河引水樞紐工程為例，分析了引水閘裂縫成因，并結合國內工程已有經驗提出了裂縫處理方案。

關鍵詞：水閘；裂縫；成因；處理措施；化學灌漿

1工程概況

攔河引水樞紐位于新疆某河出山口下游2.5km處，閘址上游500m處發育F03斷層和下游600m發育F04斷層均為晚更新世活斷層，斷層走向與攔河閘軸線方向平行。河道寬淺“U”型，閘軸線部位河道寬90～100m，左右兩岸為Ⅱ級階地面平臺，地面高程565～568m，Ⅱ級階地高出河水位7～9m。上部為第四系全新統沖積砂卵礫石層，結構較密實，厚度1.5～5m，河床覆蓋層0.5～1.5m厚，下伏為泥盆系中統阿爾泰組絹云母片巖、黑云母花崗片麻巖，產狀300°NE∠83°，強風化層厚4.5～7m，弱風化層厚10～15m。巖層走向與河流方向近垂直。引進水閘設計引水流量55 m3/s，閘室長24m，閘凈寬6m，2孔，凈高6.7m，邊墩厚度1.2m，中墩厚度1.5m，底板厚度1.5m，采用C25、F300、W8的鋼筋混凝土整體結構。

2水閘裂縫成因分析

2.1裂縫分布

引水閘室建設完成后共出出現5條裂縫，底板上一條貫穿縫，邊墩內側各2條裂縫。邊墻和底板裂縫均為深層或貫穿性裂縫，位于閘室后半部分且在弧門支鉸前后分布。

2.2裂縫成因分析

在水閘建設以及運行過程中，閘墩裂縫的成因十分復雜，既有結構形狀、材料性質等方面原因，溫度作用、集中荷載、應力集中、地基不均勻沉降、施工縫、混凝土干縮和材料等均可能造成閘墩開裂。結合水閘結構、施工氣候條件等因素，分析其產生裂縫的原因。該水閘閘墩裂縫的主要原因包括2個方面：

圖1引水閘縱剖面圖

圖2　閘室裂縫分布圖

2.2.1氣候條件惡劣

水閘地處高寒地區，極端最高氣溫39.4℃，極端最低氣溫-41.2℃，多年平均氣溫5℃，年溫差及日溫差均大，氣溫驟降和寒潮發生較為頻繁。在混凝土的澆筑及養護過程中，惡劣的氣候條件很容易引起實際溫差超過允許溫差，進而使產生的溫度應力超過允許應力，致使混凝土開裂。夏季盡管現場采取了較好的降溫措施，澆筑的混凝土入倉溫度仍過高，產生了較高的溫度應力，致使混凝土開裂。

2.2.2地基約束過大

攔河引水樞紐閘室基礎為絹云母石英片巖，層理發育，基巖破碎，屬中～軟巖基礎。為加強閘室整體性，引水閘閘室設計長度為24m。閘基開挖后，受上、下游500～600 m范圍內兩大活動斷裂影響，該部位巖體揉皺強烈，片理化嚴重，極其破碎，加之局部黑云母石英片巖的黑云母較為集中，抗風化能力弱，風化速度較快，局部承載力不能滿足上部荷載的要求。為滿足基礎承載力要求，對閘室基礎下部特別破碎的巖體進行了挖除處理。挖除深度約為1m左右，然后進行了C20混凝土回填，閘室坐在回填混凝土上部。因回填混凝土彈模較原基巖高很多，加之厚度較厚，對上部閘室形成了強約束，混凝土內部會產生較大的拉應力。當拉應力超過混凝土極限抗拉強度時，部分閘室混凝土出現了開裂現象。

2.3閘室裂縫處理

裂縫的處理方法主要有在混凝土表層涂抹、噴漿修補，表層黏補，鑿槽嵌補和灌漿處理等。國內部分水閘裂縫處理措施參見表1。

表1　國內部分水閘裂縫處理方法

由于弧門支鉸為主要的受力結構，根據閘室受力特點，1#～4#裂縫位于支鉸及上游側，裂縫部分穿過支鉸發散鋼筋，會造成鋼筋銹蝕，影響鋼筋混凝土耐久性，進而影響遠期運行安全。因此，對該處裂縫進行封閉處理。5#裂縫位于支鉸下游側裂縫，理論上不影響閘室安全性。裂縫總長為21.4m，考慮到裂縫性質以及工程的安全性對所有裂縫均進行處理。

由于環氧漿液材料具有良好的可灌性、較高的抗壓、抗拉、抗滲和黏結強度，足以滿足補強需要，因此選用環氧漿液進行化學灌漿處理較為適合。

表2　環氧樹脂灌漿材料物理力學性能

注1：濕黏結強度：潮濕條件下必須進行測定

2：固化物性能的測定齡期為28d

灌漿前采用調配好的丙乳砂漿在已開好的“V”形槽進行封堵。化學灌漿前對裂縫進行檢查，包括設備、布孔、造孔、沖洗、化灌壓力等施工內容。并對化灌后的裂縫部位，隨機進行鉆孔取芯或壓水試驗以檢查確認灌漿效果。

3結論

該引水閘因基礎回填了較厚的混凝土，彈模較高，對上部閘墩形成了強約束，閘室底板和邊墩混凝土出現了開裂現象。裂縫經化學灌漿封閉補強處理后，不僅將閘室混凝土連為整體，還對裂縫進行了有效封閉，處理后可滿足閘室安全、穩定運行。

參考文獻：

[1]王智陽,趙海濱.故縣水庫溢流壩泄洪閘閘墩裂縫分析及處理[J]，人民黃河,2012(09):98-99,102.

[2]陳勇,孫益松.連云港海邊灘涂軟淤地基中擋潮閘混凝土裂縫產生的原因、處理及預防措施[J].水利建設與管理,2013(02):22-25.

[3]王霞.石佛寺水庫泄洪閘閘墩裂縫分析及處理[J].東北水利水電,2013(04):22-23,25.

[4]梁力,夏海江,王健,楊毅.參窩水庫溢流壩閘墩裂縫加固處理效果分析[J].現代農業科技,2014(03):211-212,214.

[5]王文明,周王俊.澤雅水庫溢洪道閘墩裂縫成因分析及處理[J].浙江水利,2012(03):52-54.

[6]陸用敏,陳清.四川嘉陵江某航電工程閘墩裂縫的處理[J].水電站設計,2009(03):81-85.

Study on CracksFormation and Treatment MeasuresFor a Inlet Sluice in Xinjiang

LI Chao

(Xinjiang Water Conservancy & Hydroelectric Power Survey and Design Institute，Urmuqi 830000,China)

Abstract：The concrete structure cracks are common in sluice projects，which may impact the appearance，durability and normal use of the building，or even cause safety and quality accidents.Taking a Xinjiang Water Diversion project as an example，the formation of inlet sluice cracks was analyzed in this paper.Referring to domestic successful experiences，the reasonable treatment measures were finally put forward in the study.

Key words：sluice；cracks；formation；treatment measure；chemical grouting.

文章編號：1007-7596(2016)04-0166-03

[收稿日期]2015-12-28

[作者簡介]李超(1982-)，男，四川內江人，工程師，從事水工設計工作。

中圖分類號：TV46

文獻標識碼：B